一种处理发电机定冷水的微碱化三层床技术研究.pdf

第16卷(2014年第6期)
电力安全技术
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种处理发电机定冷水的微碱化
三层床技术研究
王宏义',苏文湫2,陈雪明,缪盛华,磨小燕
(1.浙江浙能乐清发电有限责任公司,浙江温州325609;2.浙江大学,浙江杭州310058)
〔摘要〕分析了国内外控制定冷水水质的现状,阐述了後碱化三层床技术的原理,介绍了采
用该技术原理的实验装置,并对实验结果进行了分析,且将该技术方案应用于某发电厂定冷水水质
的处理,实践表明:通过该技术方案处理后定冷水的pH值、Cu浓度及电导率各项指标全部达至
定冷水水质标准。
〔关键词〕定冷水;徽碱化;三层床;PH值
0引言
种:一种是投加碱性药剂法;另一种是离子交换旁
路处理法。投加碱性药剂法可有效提高定冷水的
大型发电机的定子绕组在运行过程中会产生大pH值,从而有效地抑制铜腐蚀。但这种方法有
量热量,必须通过冷却水加以冷却。在实际生产过定的缺陷,主要是碱性药剂的投加量难以控制,存
程中,发电机组常以除盐水或凝结水作为冷却水。在技术风险:同时,电导率与Cu浓度均会逐渐
因受CO2溶解及发电机空芯铜导线(线棒)腐蚀的上升,需经常换水。离子交换旁路处理法则是近年
影响,在定冷水的循环使用过程中,如不加以处理来应用最广的一种定冷水水质控制方法,已被国内
或更换,其pH值会逐渐下降,而Cu2浓度与电外大中型电厂广泛认同。
导率将逐渐上升,这对发电机的安全运行将构成很
目前,许多电厂采用内充“RH+ROH”离
大威胁。电导率过高时,聚四氟乙烯绝缘引水管会子交换树脂的小混床来控制定冷水水质。这种小
发生漏电、闪络烧伤等故障;pH值过低时,对空混床可有效控制定冷水的Cu2浓度与电导率,但
芯铜导线的腐蚀将加剧,定冷水中Cu2“浓度将急对pH的控制效果较差。多数情况下测得的定冷水
剧增大。当Cu2浓度急剧增大后,一方面导致电pH值小于7,达不到定冷水的水质标准,致使发
导率上升,影响绝缘性能;另一方面导致空芯铜导电机铜线棒的腐蚀较为严重,不利于发电机组的安
线内壁产生非均匀结垢,引起阻塞,影响冷却效果,全运行。为了克服RH+ROH”小混床的缺点,
严重时还会造成发电机绕组局部超温,甚至烧坏。部分电厂采用内充“RH+ROH”离子交换树脂与
国内外一些电厂都曾发生过此类事故。
“RNa+ROH”离子交换树脂的2个小混床来控制
为确保发电机的安全运行,世界各国对定冷水定冷水水质,其效果较佳,但缺点是涉及的设备多,
水质均有严格要求。我国DL/T801-2010《大型而且操作较为复杂。
发电机内冷却水质及系统技术要求》规定:定冷水
电导率在0.4~2.0uS/cm之间;pH在8~9之2微碱化三层床技术原理
间;Cu2浓度不大于20g/L。
根据现有小混床的实际使用情况,结合离子交
国内外控制定冷水水质的现状
换理论,研发了一种处理效果好、操作简便、运行
可靠的微碱化三层床技术。微碱化三层床内自上至
目前,国内外控制定冷水水质的主要方法有2下依次填充阳、阴、阳3层树脂,其中阳树脂需经
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过碱化处理,各层树脂分工明确,作用各异。上层水通常呈中性,pH偵明显偏低。为了提高pH值
阳树脂的作用是去除定冷水中的Cu2,使进入中实验采取对阳树脂进行碱化处理的措施。图2为
层阴树脂层的Cu2大为减少,从而降低Cu2对阴微碱化三层床处理模拟定冷水的pH值变化情况。
树脂的催化污染,避免阴树脂在高温下快速分解。由图2可知:在30天的连续运行试验期内,模拟
中层阴树脂的作用是去除因空气泄漏而进入定冷水定冷水的pH值能稳定地维持在8.0~8,2之间,
中的CO2和HICO3等,可提高定冷水的pH值。全部达到DL/T80l-2010《大型发电机内冷却水
下层阳树脂的作用是去除阴树脂的分解产物NH,质及系统技术要求》的标准。
并进一步去除自上层阳树脂中泄漏下来的Cu2
模拟定冷水pH值的提升,可用离子交换平
以提高定冷水的水质。
衡理论予以解释,Na'与RH型阳树脂中的H发
下文拟通过实验,考察微碱化三层床技术的基生交换反应,当达到交换平衡后,水中NaOH含
本性能。
量主要与「RNa]和[RH]的比值有关。对传统的
RH+ROH”小混床而言,RNa含量约为0,水中
实验装置
基本上无NaOH,因此水质呈中性;而对微碱化三
层床而言,由于先前已经过NaOH溶液碱化处理,
实验装置如图1所示,该装置主要由离子交阳树脂中RNa比例相对较高,因此pH值可获得
换柱、水箱、温控系统、CuSO2溶液及计量泵组显著提升。
成。离子交换柱内径为20mm,树脂层有效高度
为450mm,水箱有效容积为20L。循环水流量控
制在5L/h,温度控制在40℃。为了模拟因发电
机铜线棒腐蚀而产生的Cu2,用计量泵连续向水
箱投加CuSO2溶液,水箱内Cu2浓度约15g/L。
试验采用的仪器有:电导率仪( Sension5
Hach,美国)、pH计( Orion230A+, Thermo,
美国)以及测量Cu浓度用的原子吸收分光光度
计(AA-6300, Shimadzu,日本)。
7.0
运行时间,d
图2摸拟定冷水的pH值变化情况
计量泵
2
溶液
离子交换柱
4.2模拟定冷水电导率的变化情况
电导率对发电机运行的安全性有双重影响。电
电
导率过低时,pH值往往偏低,不利于铜线棒的防
偶水箱
腐,电导率过高时,易造成发电机漏电。因此,定
温控器
加热器
冷水的电导率应控制在合适的范围内。图3为模拟
循环泵
定冷水电导率的变化情况。由图3可知:模拟定冷
图1实验装置示意
水电导率在0.30~0.35uS/cm之间,低于DL/T
801-2010标准的下限值,说明树脂的碱化度需作
4实验结果及分析
进一步调整。但从另一角度看,这意味着定冷水的
H值尚有很大的提升余地。
4.1模拟定冷水pH值的变化情况
4.3除铜效果
采用传统“RH+ROH”小混床处理时,定冷
由于混床相当于无数个阳床和阴床交替串联,