能信熱電****#2發電機內冷水處理裝置改造
一、 前言
火電廠發電機內冷水系統的水質與發電機的對地絕緣性能和銅線棒的腐蝕速率密切相關，其水質處理工藝直接影響機組的安全執行，據有關資料統計,2003—2023年國內300mw機組發電機本體發生事故中，由於內冷水水質不達標造成迴路堵塞，斷水等原因造成的事故29起，佔事故總次數的54.7%，這些發電機內冷水系統的冷卻方式為水氫氫。由此可見，內冷水的水質問題已直接影響到發電機的執行安全。
二、 發電機銅線腐蝕的機理
在中性或弱酸性水溶液中cu-h2o體系的反應如下：
1/2o2+cu+h2o=cu2++2oh
由反應式⑴可知，影響銅在水中腐蝕的因素是水中的溶解氧濃度和ph值，降低內冷水中的溶解氧濃度或提高內冷水的ph值都可以抑制反應式⑴的平衡向右移動，有效阻止發電機銅線棒在內冷水中的腐蝕。
如圖1[1]所示，當溶解氧濃度小於100μg/l時，銅腐蝕速度與溶解氧濃度幾乎成線形關係，溶解氧濃度越高，銅腐蝕速度越大。因此，《大型發電機定冷水質及系統技術要求》（dl/t801-2002）規定定冷水的溶解氧濃度小於30μg/l，以降低銅線棒腐蝕速度；隨著水中溶解氧濃度的增大，銅的腐蝕速度增大。但當溶解氧濃度的含量增大到一定值時，由於銅的表面鈍化，其腐蝕速度又會降低。
該規律表明，對於非密閉內冷水系統，溶氧量不能降到30μg/l以下，不採取除氧措施，保持較高溶氧量反而可以降低銅的腐蝕速度。
圖2[1]是cu-h2o體系的電位-ph平衡圖，當ph＞6.8時，cu-h2o體系中的銅處於鈍化區，即在中性及弱鹼性水溶液中，銅表面能形成緻密的氧化亞銅膜，隔斷銅本體與氧氣、水的接觸，阻止銅的進一步腐蝕；但是當水溶液的鹼性較大時，水溶液中的cu-h2o體系將發生如下反應：
cu2++ioh-= cu(oh)i（i-2）- (i=1～4
反應⑵的發生使反應⑴的平衡向右移動，促進了銅的腐蝕。由此可見，在低ph值的水溶液中，由於銅表面不能生成氧化亞銅保護膜而使銅快速腐蝕；而在高ph值的水溶液中，由於水溶液中的銅離子的絡合，同樣加速了銅的腐蝕。因此，dl/t801-2002標準提出了內冷水的ph值控制上限，即控制內冷水ph7.
0～9.0。
由於很難完全密封內冷水系統，受空氣中co2的影響，內冷水和補充的除鹽水的ph值一般在6.2～6.5之間。
在這樣的水質條件下，根據圖2的電位-ph平衡圖，銅處於腐蝕區，腐蝕產物進入內冷水導致內冷水中的銅離子濃度和電導率增大。所以，內冷水系統難於密封，內冷水ph值超標，必然導致電導率和銅離子濃度超標。實際生產中為了保證發電機的絕緣要求，採用頻繁更換內冷水或採用小混床處理以保證電導率達標。
在這個過程中銅離子被部分除去而達標，但ph值仍沒有達標，導致銅線棒腐蝕的因素仍存在，銅線棒的腐蝕沒有被阻止。
三、 我公司內冷水改造前情況
能信熱電****#1，#2發電機由哈爾濱發電機****製造，額定功率為210mw,採用水氫氫冷卻方式，內冷水裝置由哈爾濱發電機****提供，採用的小混床旁路處理內冷水的工藝，其原理是取出內冷水迴圈量的8～10%通過小混床旁路處理，除去內冷水中的銅離子和其他雜質離子，使內冷水的電導率和銅離子濃度達標。採用此工藝的內冷水系統的電導率低於0.5μs/cm（25℃），處理後ph值仍不能達標，銅線棒腐蝕的因素依然存在。
根據化學平衡原理，內冷水中的銅離子去除之後，同等條件下反應式⑴的平衡向右移動。所以該工藝雖然滿足了發電機的絕緣要求，但掩蓋了銅腐蝕的現象，甚至有可能加速銅的腐蝕。
該裝置欠缺非常明顯，它在使用時只能降低內冷水的電導率，由於無法提高內冷水的ph值，銅線棒長期處於弱酸的環境中，仍然造成發電機銅線棒的腐蝕，內冷水銅離子超標，管道經常阻塞。因此在實際執行中不得已採用頻繁大量置換除鹽水的方法，減低水中銅離子含量，但銅線棒的腐蝕問題長期沒有解決。
如圖：#2發電機內冷水水質情況：
四、 採用szsy處理裝置的原理
2023年6月，我公司經過實地考察，多方論證，決定採用武漢水苑環保****提供的szsy內冷水處理裝置來解決長期困擾的銅線棒的腐蝕問題，其工藝原理是通過離子交換處理內冷水，提高內冷水的ph 值，阻止銅線棒腐蝕，減少進入內冷水的銅腐蝕產物，以降低內冷水中的銅離子濃度，同時降低電導率，從而保證內冷水各項水質指標達到國家標準要求。
本套裝置是由兩個陽床和乙個陰床組成，其中a1、a2是陽床，b為陰床。a1的樹脂為na型樹脂，它的出水的ph比較高，所以調大流量可以用來提高ph；a2樹脂為h型樹脂，它的出水電導率較低，所以調大流量可以降低電導率。b床為陰床，它的樹脂都是oh型樹脂。
szsy內冷水處理裝備在正常執行過程中，根據實際的水質，調節裝置上的f03、f04即可。由於在實際的操作中，當水質的ph提高時，電導率也會跟著提高，電導率降低時，ph會一起降低，所以f03，f04任意門都可以用來控制水質。但是一般時f03是用於控制ph，f04用於控制電導。
對於本套裝置，在日後的執行中當系統的ph值偏低時，可以適當開大f03，開大f03可以提高水質的ph；當f03全開時ph還是不合格時，可以逐步的關閉f03，直至完全關閉。如果f04完全關閉還是不能使ph合格時，則表明樹脂失效，需要對樹脂進行再生。
五、 使用後的效益
經szsy內冷水處理裝置處理後的內冷水ph值穩步提高，銅離子濃度和電導率降低，所有水質指標分別達到gb/t12145-1999和dl/t801-2002規定水質標準要求，有效阻止發電機定子銅線棒腐蝕和防止內冷水通道堵塞，保證發電機安全執行，減少檢修率，延長發電機使用壽命。
如圖所示：#2發電機改造後水質情況：
目前國內已有多台機組由於銅線棒滲水或內冷水通道堵塞造成機組停機檢修、更換銅線棒的事故，有的甚至燒毀發電機。由此引起的機組檢修、發電量減少等直接經濟損失是巨大的，且因此造成的機組停運導致的用電企業直接和間接損失更是難於計算。從這個意義上說，改造內冷水處理系統不但是安全效益，其經濟效益也是可觀的。
附件一：
表1 國內不同時期執行的內冷水水質標準
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