定子冷却水处理系统的腐蚀与防止

来源：中国电厂化学作者：佚名发布日期：2008-6-4 18:37:06

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刘星

(宝鸡第二发电有限责任公司，陕西宝鸡721405)

宝鸡第二发电有限责任公司4台300MW机组的发电机均为东方电机厂生产，型号为QFSN-300-2-20，分别于1998年12月至2001年2月投入运行。发电机采用水—氢—氢冷却方式，即定子绕组水内冷，转子氢内冷，定子铁芯及结构部件采用氢表面冷却。定子冷却水系统自成一个封闭的系统，如图1。

1定子冷却水系统运行中存在的问题

(1)宝鸡第二发电公司定子冷却水系统设计采用的是小混床处理法，全套设备均为东方电机厂配套供给。自投产以来，定子冷却水的水质一直没有得到有效控制，经常因为导电度或铜离子含量超标而换水，pH值在6.3～8.0之间，很不稳定。为了改善水质，提高系统的可靠性，在2000年曾经2次试投小混床，由于出水电导率或pH值不能满足要求而放弃，表现为pH值小于7.0，铜离子含量大于40μg/L，电导率很不稳定。

小混床装填的是普通的凝胶型强酸、强碱混合树脂，不论比例如何，其出水都接近除盐用混床出水水质。由于强酸树脂交换能力和交换容量大大优于强碱树脂，定子冷却水中的金属阳离子与强酸树脂反应，置换出H ，而强碱树脂与阴离子反应不如前者彻底，因此，导致小混床出水中的H 含量较多，使出水显微弱的酸性。为了保证定子冷却水的水质，不得不采用大量连续补水并保持水箱溢流的开放式运行方式。

(2)定子冷却水采用化学除盐车间的Ⅱ级除盐水，由除盐水主管道引至500t贮水箱，再经定子冷却水箱进入定子冷却水系统。因为除盐水箱和500t贮水箱密封设施只是在水面敷设覆盖球，无法与大气完全隔离，结果空气中的CO2和O2溶入高纯度的中性除盐水中，致使pH值降低，所以发生了定子线圈的腐蚀，冷却水中的铜离子含量经常在200～

300μg/L。

另外，发电机停、备用和检修期间，冷却水排空，定子线圈内残留的积水难以排干，潮湿的金属表面与不断进入的CO2和O2充分接触，使线圈产生了氧腐蚀。发电机重新投运时，定子冷却水的导电度和铜离子含量比运行时大得多。如果系统在此状态下长期运行，会产生严重的腐蚀。腐蚀产物又会沉积在线圈内引起传热不良，导致发电机定子线棒超温，甚至烧毁，危害性极大。

(3)连续大量补水的开放式运行方式存在安全隐患，除盐水一旦受到污染，发电机定子冷却水也会受到冲击污染。国内曾多次发生定子冷却水箱受到污染、电导率超标引起保护动作跳机的事故。因此，这种方式的安全性极差。

(4)补水如改用凝结水，虽然提高了pH值，但电导率不稳定，机组运行的安全性仍得不到保证。

(5)大量连续补水浪费也极大，每台机组每年用除盐水4万t左右。

2改造方案

为了从根本上解决定子冷却水系统存在的问题，经过充分的调研、对比，拆除了原系统中的小混床，改用比较成熟的发电机内冷水超净化装置。该装置包括超净化离子交换器、在线仪表、树脂捕捉器等设备。改造后的系统如图2所示。

2.1超净化离子交换器

超净化离子交换器为φ600×2000不锈钢离子交换器，内部装特制的高性能阳树脂250kg，阴树脂450kg。树脂经过特殊的预处理工艺和优级纯试剂的高度再生，从而大幅度降低了树脂中低分子聚合物的含量，提高了树脂的再生度，使出水水质得到有效保证。该树脂不需要再生，每年只需要更换1次，消除了再生失败后污染水质的隐患。

2.2安装在线仪表

安装2套在线电导率仪和2套在线pH表，随时监测定子冷却水系统和超净化装置出水的电导率和pH值，提高了系统的可靠性。

2.3树脂捕捉器

国内曾经出现过树脂漏入发电机引起堵塞而导致发电机过热的故障。因此，树脂捕捉器的质量好坏直接关系到系统的安全性。本装置在离子交换器出入口各安装了1台树脂捕捉器，树脂捕捉器上用激光打孔，孔径为0.25mm，外层包敷100目的不锈钢滤网，制作精良，确保各种工况下均不漏树脂。

2.4其他

由于定子冷却水系统的水质极易遭受外界空气和灰尘等杂质的污染，所以，加装了防尘、防CO2的装置，提高了水质，确保水的pH值不受CO2的污染而下降。

3系统改造后的投运与调整试验

2002年6月，2号机组定子冷却水超净化装置系统安装完毕，首先外接除盐水对系统进行正洗，出水经过排污管道直接排地沟。待水质合格后，开始进定子冷却水系统，出水排地沟。在不到120min的时间内，定子冷却水的电导率从1.5μs/cm降到1.1μs/cm；在线导电度表从0.3～0.5μs/cm降至0.1～0.2μs/cm，说明该系统已经开始正常工作。

超净化装置采用的是旁路处理方式，如果这部分水量太大，会影响进入发电机定子线棒的冷却水量、水压。而水压过低时，可能导致压力保护动作，发出发电机断水信号，致使机组跳闸。为了防止此类情况的发生，对超净化处理装置进行了处理流量为0～5m3/h的调整试验，试验结果表明，冷却水系统的压力和流量变化正常，机组运行稳定。

4系统改造后的效果

4.1超净化装置投运后水质明显好转

(1)电导率日平均值逐日下降，至第7天以后基本稳定，系统电导率在0.2μs/cm左右，交换器出口电导率在0.1μs/cm左右。

(2)日平均pH值稳定在7.8～8.0。

(3)超净化装置运行后，从第10天开始铜离子下降至20μg/L以下，最后稳定在10μg/L左右。

4.2补水量几乎为零

超净化装置投运前每台机组的补水量平均为4～5t/h，现在的补水量几乎为零。

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