沈陽發電機內冷水處理技術的探討

1發電機內(nei) 冷水的水質要求


　　大中型發電機組設備普遍采用水-氫冷卻方式，發電機內(nei) 冷水選用除鹽水或凝結水作冷卻介質。冷卻水的水質對保證發電機組設備的安全經濟運行是非常重要的。近年來隨著大容量、亞(ya) 臨(lin) 界、超臨(lin) 界發電機組的投入運行，為(wei) 了確保發電機組設備的安全運行，對發電機內(nei) 冷水品質的要求越來越高，國標GB／T12145—1999《火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量》，對發電機內(nei) 冷水質量標準有如下規定：


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


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


c)汽輪發電機定子繞組采用獨立密閉循環水係統時，其冷卻水的電導率小於(yu) 2.0μS／cm。


　2 沙角A電廠和沙角C電廠發電機內(nei) 冷水係統結構及運行狀況分析4.1沙角C電廠660 MW機組發電機內(nei) 冷水係統結構及運行狀況


　　沙角C電廠660 MW機組發電機內(nei) 冷水係統由內(nei) 冷水箱、內(nei) 冷水泵、冷卻裝置、過濾器和去離子小混床組成。發電機內(nei) 冷水處理方法是將發電機閉式循環7%的內(nei) 冷水(流量為(wei) 8 m3／h)通過去離子器除去內(nei) 冷水中的陰、陽離子，達到淨化內(nei) 冷水水質的小混床處理方式。該係統原設計安裝存在如下缺陷：


　　a)去離子器為(wei) 單室結構，內(nei) 部結構簡單，存在偏流、漏樹脂問題；


　　b)去離子器填充的是進口IRN160陰陽混合樹脂，根據廠家提供的資料，IRN160樹脂運行一年左右更換，其工作交換容量較小，運行周期短，樹脂失效後須在體(ti) 外再生，運行成本較高；


　　c)水箱內(nei) 用於(yu) 檢測漏氫的壓縮空氣中的CO2會(hui) 汙染內(nei) 冷水水質，p H值降低；


　　d)係統監測手段不夠完善，沒有安裝p H值檢測儀(yi) 表。


　　3發電機內(nei) 冷水超淨化處理的創新技術


　　西北電力試驗研究院研究開發的發電機內(nei) 冷水超淨化處理技術，是在現有的小混床處理技術的基礎上，實現發電機內(nei) 冷水處理技術的創新。


　　3.1係統總體(ti) 設計創新


　　係統設計時，在小混床進、出入口處加裝樹脂捕捉器，確保在運行或停運狀態下，樹脂不會(hui) 漏入發電機內(nei) ；水箱增加呼吸組件，有效減少空氣中CO2對水質的汙染，提高內(nei) 冷水pH值；係統配置監測電導率和pH值的測量儀(yi) 表。


　　3.2混床交換器內(nei) 部結構創新


　　a)將混床的單室結構改造成雙室結構，即將交換器內(nei) 的多孔板分隔成上下兩(liang) 個(ge) 室，孔上安裝不鏽鋼水帽，上下兩(liang) 室中填充特製離子交換樹脂，上、下兩(liang) 室可以獨立再生和反洗，有效地解決(jue) 了單室結構在反衝(chong) 洗時，因上部失效樹脂混入下部未失效高再生的樹脂層中，影響出水水質的問題；


　　b)交換器進水安裝了布水裝置，使進水均勻分布，減少了水流衝(chong) 擊而產(chan) 生的偏流；


　　c)下部出水孔板均勻鑽孔，孔上加裝特製不鏽鋼水帽，杜絕了漏樹脂的問題；


　　d)床內(nei) 加裝樹脂攪拌噴嘴，利用壓力水或壓縮空氣從(cong) 噴嘴噴射中產(chan) 生的動力混合攪拌陰陽樹脂，使兩(liang) 種樹脂在罐體(ti) 內(nei) 均勻混合，從(cong) 而提高出水水質。


　　3.3采用特製的離子交換樹脂


　　采用特製的離子交換樹脂代替目前采用的普通型離子交換樹脂。這種特製的高強度離子交換樹脂是經水力分選、過篩、酸堿鹽和有機溶劑反複處理後，再經大劑量優(you) 級純試劑深度再生、檢驗等嚴(yan) 格的工藝優(you) 選和處理後達到大幅度降低樹脂中的低聚合物含量而成的樹脂。這種優(you) 選特製樹脂機械強度高、顆粒均勻，經試驗測定，優(you) 選的陽離子樹脂交換容量比優(you) 選前提高一倍，陰離子樹脂交換容量比優(you) 選前提高近4倍，運行周期是小混床的4～6倍。


　　3.4運用實例


　　發電機內(nei) 冷水超淨化處理技術在秦嶺發電廠220 MW機組和蒲城發電廠330 MW機組的應用中，總體(ti) 性能和技術指標達到很好的效果，實現長周期免維護運行，安全可靠性高。改進後的超淨化處理裝置出水指標：實際運行中，電導率保持在0.06～0.1μS／cm之間，p H值在7～7.9之間。發電機內(nei) 冷水水質指標：實際運行中，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，該技術綜合性能指標已達到國際先進水平，填補了目前國內(nei) 外大、中型發電機組不能同時滿足發電機內(nei) 冷水電導率和p H值標準要求的技術空白。


　4目前國內(nei) 外發電機內(nei) 冷水處理的方法及存在問題　　


　　為(wei) 了改善發電機內(nei) 冷水的水質，目前國內(nei) 外發電機組普遍采取的防腐、淨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(nei) 冷水加銅緩蝕劑法、小混床處理法和雙小混床處理法。這些方法在實際生產(chan) 中難以解決(jue) 內(nei) 冷水中的電導率和pH值機內(nei) 冷水的關(guan) 鍵技術是解決(jue) 現有小混床處理法中電導率、銅離子指標必須長期合格的問題，即發電機的內(nei) 冷水pH不小於(yu) 7.0，並穩定在7～8之間；解決(jue) 小混床偏流、漏樹脂而導致出水p H值偏低引起循環係統酸性腐蝕問題；解決(jue) 小混床樹脂交換容量小，機械強度低，易破碎問題；實現閉式循環係統及防止補水對循環內(nei) 冷水產(chan) 生受衝(chong) 擊性汙染問題，實現長周期穩定運行及免維護等功能。


　　沙角C電廠發電機內(nei) 冷水處理采用的是小混床方式，由於(yu) 係統及內(nei) 冷水處理係統存在上述設計安裝缺陷，從(cong) 運行檢測數據可知，雖然發電機內(nei) 冷水電導率基本能夠滿足國標和廠家規定要求，但發電機內(nei) 冷水p H值長期處於(yu) 不穩定狀態。2000年1月份沙角C電廠1號發電機內(nei) 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號發電機和3號發電機內(nei) 冷水pH值也不穩定)，指標難以滿足國家標準要求，係統存在酸性腐蝕的安全隱患。4.2沙角A電廠200 MW機組發電機內(nei) 冷水係統結構及運行狀況


　　沙角A電廠200 MW機組發電機內(nei) 冷水發電機內(nei) 冷水係統也由內(nei) 冷水箱、內(nei) 冷水泵、冷卻裝置、過濾器和離子交換陽床組成，但該係統的離子交換陽床隻是處理補充的除鹽水，對於(yu) 閉式循環的發電機內(nei) 冷水無法得到處理，當內(nei) 冷水電導率或pH值不合格時，通過排、補除鹽水方法，使內(nei) 冷水電導率及p H值合格。係統設計安裝存在以下較嚴(yan) 重的缺陷：


　　a)200 MW機組投產(chan) 後，采用pH值較高(p H不小於(yu) 8.5以上)的凝結水作內(nei) 冷水補充水源，循環的發電機內(nei) 冷水電導率一直較高，維持在4～6μS／cm之間。隨著GB／T12145—1999國標的實施，原來的標準規定內(nei) 冷水電導率不大於(yu) 5μS／cm，現改為(wei) 電導率不大於(yu) 2μS／c m。為(wei) 了確保發電機內(nei) 冷水水質，近兩(liang) 年來采用了少加氨的除鹽水作內(nei) 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，而且難於(yu) 達到內(nei) 冷水電導率不大於(yu) 2μS／cm的國標要求。


　　b)離子交換陽床設置不合理，它不能起到處理、淨化循環內(nei) 冷水的作用，實際上該離子交換陽床從(cong) 未投入運行。


　　c)離子交換器結構簡單，內(nei) 裝設普通型陽樹脂，樹脂易破碎，泄漏進入內(nei) 冷水循環係統，造成內(nei) 冷水水質汙染。5改造發電機內(nei) 冷水處理技術的建議5.1沙角C電廠發電機內(nei) 冷水處理係統必需進行技術改造


　　目前沙角C電廠660 MW機組發電機內(nei) 冷水電導率指標可以滿足標準要求，但p H值指標長期不穩定，存在酸性腐蝕的安全隱患。為(wei) 確保發電機以下必要的技術改造，以滿足發電機內(nei) 冷水水質指標要求：


　　a)將單室去離子床改成雙室去離子超淨化裝置，以提高去離子出水水質；


　　b)去離子床進、出口處加裝樹脂捕捉器，防止樹脂漏入循環係統；


　　c)水箱加裝CO2吸收組件，減少內(nei) 冷水的汙染；


　　d)係統加裝pH監測儀(yi) 表，完善發電機內(nei) 冷水中pH值的監測；


　　e)采用國產(chan) 特製的陰、陽離子交換樹脂，使樹脂運行更換周期由1年延長至3年左右，以節約運行成本。5.2采用內(nei) 冷水超淨化處理技術


　　沙角A電廠200 MW機組發電機內(nei) 冷水的電導率一直達不到國標要求，存在著較嚴(yan) 重的安全隱患。為(wei) 確保200 MW機組發電機內(nei) 冷水電導率不大於(yu) 2μS／cm和p H值長期穩定在7.0～8.0之間的國標要求，節約排補時浪費的大量除鹽水，建議對內(nei) 冷水係統采用內(nei) 冷水超淨化處理技術進行改造，在發電機內(nei) 冷水循環係統中加裝超淨化處理裝置，以截流內(nei) 冷水循環總量約8%的內(nei) 冷水進行去離子處理，取代目前的排補方式，取消補水係統中原有的陽離子交換器。即：


　　a)在發電機內(nei) 冷水循環係統中加裝超淨化處理裝置，裝置進出口樹脂捕捉器；


　　b)水箱加裝CO2吸收組件；


　　c)發電機內(nei) 冷水入口安裝在線電導率和在線p H測量儀(yi) ，超淨化處理裝置出口安裝在線電導率測量表；


　　d)采用國產(chan) 特製的陰、陽離子交換樹脂取代普通國產(chan) 樹脂，以達到淨化內(nei) 冷水水質，延長運行周期，節約運行成本的目的；


　　e)采用未加氨的除鹽水作內(nei) 冷水補充水源