发电机内冷水系统改造及探讨.doc

发电机内冷水系统改造及探讨发电机内冷水系统改造及探讨-#5、6机加装微碱处理装置.作者 邵俊彪（山西神头发电有限公司 山西 朔州 036011）摘要 在发电机内冷水循环系统增加一套微碱化水处理装置，提高内冷水PH值，减少对发电机铜导线的腐蚀，降低铜含量，避免因发电机绝缘破坏、线棒超温而引发事故，提高机组的安全经济运行。关键词 内冷水 改造 探讨一背景及概述：1 设备概述1.1 我公司#5、6发电机组是1985年投产的苏制捷制200WM机组，发电机型号为THB2002A型，该发电机冷却方式为水氢氢冷，定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯为氢气表面冷却。发电机内冷水补水采用除盐水，一直以来，发电机内冷水合格率低，只有60%的合格率，主要是发电机内冷水补充水PH低，内冷水导电度超标，含铜量大于40g/L。为了从源头上解决发电机内冷水指标超标的问题，在2006年9月，对除盐水箱装设了呼吸器，进水改为底部进水，使内冷水电导率由0.91.3S/cm下降至0.50.8S/cm，pH值由63提高到6.87.27之间，含铜量由80g/L下降至60g/L以下，使内冷水pH值合格率由40.3%提高到100%。，但发电机内冷水含铜量仍未达到合格指标， 为此，应选择适合的方案，对内冷水系统进行改造。1. 2发电机内冷水质量监督指标电导率：4S/cm含铜量：40g/LPH： 7-91.3 DL/T 8012002大型发电机内冷却水质及系统技术要求 内冷水处理pH调控法水质指标参数pH值（25C）电导率（mS/cm）（25C）铜离子（mg/L）控制值7.09.0 2.0 40注：双水内冷机组共用循环系统和转子独立冷却水系统的电导率（25C） 5.0mS/cm。2、存在的问题及危害目前#5、6发电机内冷水虽然在除盐水箱加装了呼吸器，但合格率仍然偏低，只有66.7%左右的合格率，主要是发电机内冷水补充水PH在6.87.2，含铜量在60g/L。不符合DL/T 8012002大型发电机内冷却水质及系统技术要求。主要危害：发电机内冷PH偏低会直接对发电机空心铜导线产生腐蚀，导致内冷水含铜量大，同时铜导线的腐蚀和腐蚀产物的沉积又会堵塞通道，发电机因泄露电流超限，绝缘破坏，线棒堵塞导致线棒超温，直接影响机组的安全经济运行。二、改造的可行性及特点：1.改造方案依据 1.1 发电机内冷水处理的指标依据 发电机内冷水的水质，对发电机运行的安全性和经济性有重要影响，GB/T 121451999火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量、GB/T 70641996透平型同步发电机技术要求等2项国家标准，DL/T 5611995火力发电厂水汽化学监督导则、DL/T 8012002大型发电机内冷却水质及系统技术要求等2项行业标准，对发电机内冷水的水质，都提出了具体的要求。 1.2 发电机内冷水处理的理论分析根据有关文献资料中理论和试验表明，控制内冷水PH和溶解氧含量可以有效低控制对铜导线的腐蚀，将内冷水PH7.4以上时铜含量可控制在20mg/L以下 ，将内冷水PH7.6以上时铜含量可控制在100mg/L以下 ，故应对#5、6发电机内冷水PH应作进一步的处理，以提高内冷水PH值。2.内冷水处理采用的方法比较2.1 单床离子交换微碱化法2.1.1 发电机内冷水箱以除盐水或凝结水为补充水源。2.1.2发电机内冷水系统设置一台离子交换器，其进、出水宜设置电导率、pH在线检测仪表和取样管。2.1.3离子交换器进水端设置除盐水进水管，用于树脂正洗；出水管安装树脂捕捉器，防止树脂漏入内冷水箱。2.1.4 根据系统水质特性，离子交换器内装载由RH、RNa型和ROH型树脂配制的微碱化离子交换树脂。2.1.5离子交换器投运前，用除盐水正洗树脂，出水电导率2s/cm、pH值9时并入系统。2.1.6 离子交换器正洗水和内冷水旁路处理水流量，宜控制在冷却水循环流量的15之间。2.1.7离子交换器缓慢释放出的微量碱性物质进入内冷水箱，对内冷水实施微碱化处理，将内冷水的pH值调节到7.09.0范围之内，同时保持电导率不超过2.0mS/cm。2.1.8交换器投运或退出运行时，应避免反向进水，防止破坏树脂层态分布，影响离子交换器出水水质。2.2 离子交换-加碱碱化法2.2.1 发电机内冷水箱以除盐水或凝结水为补充水源。2.2.2发电机内冷水系统设置一台混合离子交换器。2.2.3在离子交换器出口处设置碱化剂加药点。2.2.4碱化剂采用优级纯氢氧化钠，用除盐水配制成0.1%0.5%的溶液备用。2.2.5采用计量泵加药，根据内冷水的pH值和电导率控制加药速度和加药量。2.2.6控制系统内冷水pH值在7.59.0范围内。2.2.7在运行过程中，根据pH值的变化适时调节碱化剂的加入量。2.3氢型混床-钠型混床处理法2.3.1 发电机内冷水箱以除盐水或凝结水为补充水源。2.3.2发电机内冷水旁路处理系统中设置2台离子交换器，分别为钠型混床(RNa/ROH)和氢型混床(RH/ROH)。钠型混床出水检测pH值，氢型混床出水检测电导率，同时检测系统内冷水的pH和电导率。2.3.3两台离子交换器并联连接。2.3.4分别调节氢型混床和钠型混床的处理水量，维持循环系统内冷水的pH值为7.59.0，电导率小于2.0S/cm。2.4凝结水与除盐水协调调节法2.4.1发电机内冷水箱以除盐水和含氨凝结水为补充水源。2.4.2 除盐水补水管和凝结水补水管设置取样点。2.4.3 当内冷水pH值偏低时，通过水箱排污和向内冷水箱补充凝结水提高pH值。2.4.4当内冷水电导率偏高时，通过水箱排污和向内冷水箱补充除盐水降低电导率。2.4.5在机组运行过程中，适时观测水质变化，维持循环系统内冷水的pH值为7.09.0，电导率小于2.0S/cm。2.5.离子交换-充氮密封法2.5.1发电机内冷水箱以除盐水或凝结水为水源。为减少除盐水带入溶解氧，补水宜采用凝结水。2.5.2发电机内冷水旁路处理系统设置混合离子交换器。2.5.3内冷水箱充氮密封，水箱上部空间保持微正压，保持氮气压力不超过100kPa，使水箱与空气隔绝。2.5.4在循环泵出水过滤器后的管道上设置取样点，安装在线电导率和溶解氧检测仪表。2.5.5在离子交换器出水管设置取样点，安装在线电导率检测仪表。2.5.6在机组运行过程中，适时观测水质变化，循环系统内冷水水质指标按照表2控制。3.内冷水处理方案的优化及特点根据以上内冷水处理方法的比较，单床离子交换微碱化法系统简单，处理后水质稳定，微碱化处理装置作为原内冷水系统的旁路处理系统，与原系统的隔离简便，在该系统故障或更换树脂时，该系统可与原系统解列，方便维护。在超净化系统解列后，内冷水可通过换水或以原运行方式运行，不影响正常安全生产。3.1单床离子交换微碱化法系统方案3.1.1系统组成为保证机组安全、正常、稳定运行，保证内冷水水质合格，每台发电机各配置一套内冷水超净化处理装置。每套内冷水超净化处理装置由一台不锈钢超净化离子交换器、一台树脂捕捉器、一台在线pH表、一台在线电导率表、一套特制树脂（进口）、一台仪表控制柜及相应的系统不锈钢管路、阀门、管件、仪表等组成。3.1.1.1主要工作流程如下：3.1.1.2.定子冷却水系统中的工作介质化学除盐水，补充进入系统中的除盐水应符合以下要求：a 硬度不高于2（微克当量/L），其中二氧化硅、铜、铁离子含量均不超过50ppm，硫、氯离子含量均不超过1ppm。b pH为78c 电导率不高于1.0S/cm（20时）d 补水压力0.20.7Mpa。补充进入系统中的水先经过离子交换器（进入离子交换器的水压不得高于（0.6MPa）后再进入水箱，再由水箱进入水泵、冷却器等主循环回路。3.1.1.3正常运行期间，整个系统中的冷却水必须保持高纯度，其中电导率不高于0.5S/cm。为此，在温度调节阀出口端设置一条旁路通道，使系统中部分冷却水经过这一旁路进入离子交换器进行净化，净化后这一部分水的电导率可达到0.2S/cm左右，之后再流回水箱。通常，这一旁路的最大流量不应高于系统额定流量的20%。3.1.2技术要求及特点3.1.2.1离子交换器（1） 超净化离子交换器为不锈钢离子交换器，树脂装填及卸出方便。（2） 设计压力为0.6Mpa，出力为不少于系统水量的10%，旁流处理量4.59m3/h，最大处理量15 m3/h。具体参数如下：流速：1060m/h最大操作温度：60树脂层高：1400mm（要求树脂层高最小不得低于800mm）树脂装填量：540L（3） 当进入离子交换器的水的电导率不高于1.0S/cm，其出水的电导率不高于0.1S/cm，当进入离子交换器的水的电导率不高于9.9S/cm，其出水的电导率不高于0.2S/cm。如果离子交换器出水的电导率比进口高，或者压力损失超过98kpa，则说明交换树脂已经失效，应进行更换。3.1.2.2树脂本系统采用适用于超纯水的非再生抛光混床均粒树脂，出水性能保证各项指标合格，树脂运行不需要再生，正常使用周期1218月，免维护，安全可靠性高。3.1.2.3进出水管路进出水管选用57x3.5不锈钢管。2.1.2.4在线仪表在超净化离子交换器的出入口安装1套电导率表（量程为0-10S/cm，电极常数为0.01）和1套pH表（量程为0-14，准确度0.02pH/24h），均为数字式，随时直接读取系统及超净化离子交换器进出水的电导率和pH，方便连续检测，并有4-20mA远传信号至集控室的接口，以便今后提高运行的监控水平。3.1.2.5树脂捕捉器在交换器出口安装1套树脂捕捉器，制作精良，上有窥视镜，可随时观察交换器是否有树脂漏出。 3.1.2.6水箱采取密封措施，避免灰尘及二氧化碳的污染。3.1.2.7控制装置本装置包括水箱、水泵、冷却器、气动温度、压力调节装置（包括电/气定位器、阀位变送器等）、主水过滤器、补水过滤器、离子交换器及其之间互联管路、阀门及部分就地压力表、测温元件。装置上还设置有仪表箱，装有电导率、pH发送器和与内外电气接口相连的端子。3.1.2.8系统改造后的技术指标系