1發(fā)電機內冷水的水質(zhì)要求

　　大中型發(fā)電機組設備普遍采用水-氫冷卻方式，發(fā)電機內冷水選用除鹽水或凝結水作冷卻介質(zhì)。冷卻水的水質(zhì)對保證發(fā)電機組設備的安全經(jīng)濟運行是非常重要的。近年來(lái)隨著(zhù)大容量、亞臨界、超臨界發(fā)電機組的投入運行，為了確保發(fā)電機組設備的安全運行，對發(fā)電機內冷水品質(zhì)的要求越來(lái)越高，國標GB／T12145—1999《火力發(fā)電機組及蒸汽動(dòng)力設備水汽質(zhì)量》，對發(fā)電機內冷水質(zhì)量標準有如下規定：

　　a)對雙水內冷和轉子獨立循環(huán)的發(fā)電機組，在25℃溫度下，冷卻水電導率不大于5μS／cm，銅的質(zhì)量濃度不大于40μg／L，pH值大于6.8；

　　 b)機組功率為200 MW以下時(shí)，發(fā)電機冷卻水的硬度(水中鈣和鎂陽(yáng)離子的總濃度)不大于10μmol／L，機組功率為200 MW及以上時(shí)，發(fā)電機冷卻水的硬度不大于2μmol／L；

　　c)汽輪發(fā)電機定子繞組采用獨立密閉循環(huán)水系統時(shí)，其冷卻水的電導率小于2.0μS／cm。

2目前國內外發(fā)電機內冷水處理的方法及存在問(wèn)題　　

　　為了改善發(fā)電機內冷水的水質(zhì)，目前國內外發(fā)電機組普遍采取的防腐、凈化處理的方式主要有單純補充除鹽水或凝結水運行方式、內冷水加銅緩蝕劑法、小混床處理法和雙小混床處理法。這些方法在實(shí)際生產(chǎn)中難以解決內冷水中的電導率和pH值機內冷水的關(guān)鍵技術(shù)是解決現有小混床處理法中電導率、銅離子指標必須長(cháng)期合格的問(wèn)題，即發(fā)電機的內冷水pH不小于7.0，并穩定在7～8之間；解決小混床偏流、漏樹(shù)脂而導致出水p H值偏低引起循環(huán)系統酸性腐蝕問(wèn)題；解決小混床樹(shù)脂交換容量小，機械強度低，易破碎問(wèn)題；實(shí)現閉式循環(huán)系統及防止補水對循環(huán)內冷水產(chǎn)生受沖擊性污染問(wèn)題，實(shí)現長(cháng)周期穩定運行及免維護等功能。

3發(fā)電機內冷水超凈化處理的創(chuàng )新技術(shù)

　　西北電力試驗研究院研究開(kāi)發(fā)的發(fā)電機內冷水超凈化處理技術(shù)，是在現有的小混床處理技術(shù)的基礎上，實(shí)現發(fā)電機內冷水處理技術(shù)的創(chuàng )新。

　　3.1系統總體設計創(chuàng )新

　　系統設計時(shí)，在小混床進(jìn)、出入口處加裝樹(shù)脂捕捉器，確保在運行或停運狀態(tài)下，樹(shù)脂不會(huì )漏入發(fā)電機內；水箱增加呼吸組件，有效減少空氣中CO2對水質(zhì)的污染，提高內冷水pH值；系統配置監測電導率和pH值的測量?jì)x表。

　　3.2混床交換器內部結構創(chuàng )新

　　a)將混床的單室結構改造成雙室結構，即將交換器內的多孔板分隔成上下兩個(gè)室，孔上安裝不銹鋼水帽，上下兩室中填充特制離子交換樹(shù)脂，上、下兩室可以獨立再生和反洗，有效地解決了單室結構在反沖洗時(shí)，因上部失效樹(shù)脂混入下部未失效高再生的樹(shù)脂層中，影響出水水質(zhì)的問(wèn)題；

　　b)交換器進(jìn)水安裝了布水裝置，使進(jìn)水均勻分布，減少了水流沖擊而產(chǎn)生的偏流；

　　c)下部出水孔板均勻鉆孔，孔上加裝特制不銹鋼水帽，杜絕了漏樹(shù)脂的問(wèn)題；

　　d)床內加裝樹(shù)脂攪拌噴嘴，利用壓力水或壓縮空氣從噴嘴噴射中產(chǎn)生的動(dòng)力混合攪拌陰陽(yáng)樹(shù)脂，使兩種樹(shù)脂在罐體內均勻混合，從而提高出水水質(zhì)。

　　3.3采用特制的離子交換樹(shù)脂

　　采用特制的離子交換樹(shù)脂代替目前采用的普通型離子交換樹(shù)脂。這種特制的高強度離子交換樹(shù)脂是經(jīng)水力分選、過(guò)篩、酸堿鹽和有機溶劑反復處理后，再經(jīng)大劑量?jì)?yōu)級純試劑深度再生、檢驗等嚴格的工藝優(yōu)選和處理后達到大幅度降低樹(shù)脂中的低聚合物含量而成的樹(shù)脂。這種優(yōu)選特制樹(shù)脂機械強度高、顆粒均勻，經(jīng)試驗測定，優(yōu)選的陽(yáng)離子樹(shù)脂交換容量比優(yōu)選前提高一倍，陰離子樹(shù)脂交換容量比優(yōu)選前提高近4倍，運行周期是小混床的4～6倍。

　　3.4運用實(shí)例

　　發(fā)電機內冷水超凈化處理技術(shù)在秦嶺發(fā)電廠(chǎng)220 MW機組和蒲城發(fā)電廠(chǎng)330 MW機組的應用中，總體性能和技術(shù)指標達到很好的效果，實(shí)現長(cháng)周期免維護運行，安全可靠性高。改進(jìn)后的超凈化處理裝置出水指標：實(shí)際運行中，電導率保持在0.06～0.1μS／cm之間，p H值在7～7.9之間。發(fā)電機內冷水水質(zhì)指標：實(shí)際運行中，電導率在0.1～0.5μS／cm之間，p H值在7～7.9之間。根據科技查新資料顯示，該技術(shù)綜合性能指標已達到國際先進(jìn)水平，填補了目前國內外大、中型發(fā)電機組不能同時(shí)滿(mǎn)足發(fā)電機內冷水電導率和p H值標準要求的技術(shù)空白。

4沙角A電廠(chǎng)和沙角C電廠(chǎng)發(fā)電機內冷水系統結構及運行狀況分析4.1沙角C電廠(chǎng)660 MW機組發(fā)電機內冷水系統結構及運行狀況

　　沙角C電廠(chǎng)660 MW機組發(fā)電機內冷水系統由內冷水箱、內冷水泵、冷卻裝置、過(guò)濾器和去離子小混床組成。發(fā)電機內冷水處理方法是將發(fā)電機閉式循環(huán)7%的內冷水(流量為8 m3／h)通過(guò)去離子器除去內冷水中的陰、陽(yáng)離子，達到凈化內冷水水質(zhì)的小混床處理方式。該系統原設計安裝存在如下缺陷：

　　a)去離子器為單室結構，內部結構簡(jiǎn)單，存在偏流、漏樹(shù)脂問(wèn)題；

　　b)去離子器填充的是進(jìn)口IRN160陰陽(yáng)混合樹(shù)脂，根據廠(chǎng)家提供的資料，IRN160樹(shù)脂運行一年左右更換，其工作交換容量較小，運行周期短，樹(shù)脂失效后須在體外再生，運行成本較高；

　　c)水箱內用于檢測漏氫的壓縮空氣中的CO2會(huì )污染內冷水水質(zhì)，p H值降低；

　　d)系統監測手段不夠完善，沒(méi)有安裝p H值檢測儀表。

　　沙角C電廠(chǎng)發(fā)電機內冷水處理采用的是小混床方式，由于系統及內冷水處理系統存在上述設計安裝缺陷，從運行檢測數據可知，雖然發(fā)電機內冷水電導率基本能夠滿(mǎn)足國標和廠(chǎng)家規定要求，但發(fā)電機內冷水p H值長(cháng)期處于不穩定狀態(tài)。2000年1月份沙角C電廠(chǎng)1號發(fā)電機內冷水pH值在8.06～8.64之間，2月份p H值在8.06～8.23之間，2001年6月份pH值在6.08～8.76之間(在運行中，2號發(fā)電機和3號發(fā)電機內冷水pH值也不穩定)，指標難以滿(mǎn)足國家標準要求，系統存在酸性腐蝕的安全隱患。4.2沙角A電廠(chǎng)200 MW機組發(fā)電機內冷水系統結構及運行狀況

　　沙角A電廠(chǎng)200 MW機組發(fā)電機內冷水發(fā)電機內冷水系統也由內冷水箱、內冷水泵、冷卻裝置、過(guò)濾器和離子交換陽(yáng)床組成，但該系統的離子交換陽(yáng)床只是處理補充的除鹽水，對于閉式循環(huán)的發(fā)電機內冷水無(wú)法得到處理，當內冷水電導率或pH值不合格時(shí)，通過(guò)排、補除鹽水方法，使內冷水電導率及p H值合格。系統設計安裝存在以下較嚴重的缺陷：

　　a)200 MW機組投產(chǎn)后，采用pH值較高(p H不小于8.5以上)的凝結水作內冷水補充水源，循環(huán)的發(fā)電機內冷水電導率一直較高，維持在4～6μS／cm之間。隨著(zhù)GB／T12145—1999國標的實(shí)施，原來(lái)的標準規定內冷水電導率不大于5μS／cm，現改為電導率不大于2μS／c m。為了確保發(fā)電機內冷水水質(zhì)，近兩年來(lái)采用了少加氨的除鹽水作內冷水補充水源，但電導率仍然處在2.5～3.5μS／cm的較高水平中。這種方式不但浪費排補的除鹽水，而且難于達到內冷水電導率不大于2μS／cm的國標要求。

　　b)離子交換陽(yáng)床設置不合理，它不能起到處理、凈化循環(huán)內冷水的作用，實(shí)際上該離子交換陽(yáng)床從未投入運行。

　　c)離子交換器結構簡(jiǎn)單，內裝設普通型陽(yáng)樹(shù)脂，樹(shù)脂易破碎，泄漏進(jìn)入內冷水循環(huán)系統，造成內冷水水質(zhì)污染。5改造發(fā)電機內冷水處理技術(shù)的建議5.1沙角C電廠(chǎng)發(fā)電機內冷水處理系統必需進(jìn)行技術(shù)改造

　　目前沙角C電廠(chǎng)660 MW機組發(fā)電機內冷水電導率指標可以滿(mǎn)足標準要求，但p H值指標長(cháng)期不穩定，存在酸性腐蝕的安全隱患。為確保發(fā)電機以下必要的技術(shù)改造，以滿(mǎn)足發(fā)電機內冷水水質(zhì)指標要求：

　　a)將單室去離子床改成雙室去離子超凈化裝置，以提高去離子出水水質(zhì)；

　　b)去離子床進(jìn)、出口處加裝樹(shù)脂捕捉器，防止樹(shù)脂漏入循環(huán)系統；

　　c)水箱加裝CO2吸收組件，減少內冷水的污染；

　　d)系統加裝pH監測儀表，完善發(fā)電機內冷水中pH值的監測；

　　e)采用國產(chǎn)特制的陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，使樹(shù)脂運行更換周期由1年延長(cháng)至3年左右，以節約運行成本。5.2采用內冷水超凈化處理技術(shù)

　　沙角A電廠(chǎng)200 MW機組發(fā)電機內冷水的電導率一直達不到國標要求，存在著(zhù)較嚴重的安全隱患。為確保200 MW機組發(fā)電機內冷水電導率不大于2μS／cm和p H值長(cháng)期穩定在7.0～8.0之間的國標要求，節約排補時(shí)浪費的大量除鹽水，建議對內冷水系統采用內冷水超凈化處理技術(shù)進(jìn)行改造，在發(fā)電機內冷水循環(huán)系統中加裝超凈化處理裝置，以截流內冷水循環(huán)總量約8%的內冷水進(jìn)行去離子處理，取代目前的排補方式，取消補水系統中原有的陽(yáng)離子交換器。即：

　　a)在發(fā)電機內冷水循環(huán)系統中加裝超凈化處理裝置，裝置進(jìn)出口樹(shù)脂捕捉器；

　　b)水箱加裝CO2吸收組件；

　　c)發(fā)電機內冷水入口安裝在線(xiàn)電導率和在線(xiàn)p H測量?jì)x，超凈化處理裝置出口安裝在線(xiàn)電導率測量表；

　　d)采用國產(chǎn)特制的陰、陽(yáng)離子交換樹(shù)脂取代普通國產(chǎn)樹(shù)脂，以達到凈化內冷水水質(zhì)，延長(cháng)運行周期，節約運行成本的目的；

　　e)采用未加氨的除鹽水作內冷水補充水源。