发电机冷却水处理注意事项

刘瑛，余邦才，熊小刚
（四川攀枝花钢铁集团公司 发电厂，四川 攀枝花 617012）

　　摘要：发电机内冷水应满足不腐蚀，不结垢并有良好的电气绝缘性，可采用以凝结水、除盐水作补充水，辅以铜缓蚀剂处理的方法，控制发电机内冷却系统的腐蚀。
　　关键词：发电机；冷却水；水处理
　　中图分类号：TU991.4
　　文献标识码：B
　　文章编号：1009-2455(2002)05-0013-02

　　发电机在运转过程中存在着能量消耗，这些能量都变成了热能，如不对其采取冷却措施，将引起转子、定子等各部件温度升高，从而导致绝缘绕组老化，出力下降，甚至烧毁电机。
　　发电机不论机组容量大小，定子绕组一般采用水冷却，转子绕组有的采用水冷却，有的采用风冷却。水冷却是把统组铜线圈做成空心状，运行中，高纯水通过钢管内部，带出热量，从发电机出来的冷却水回到水箱，再由泵打出流经冷却器冷却，然后进人发电机内，循环使用。
　　由于发电机冷却水是在高压电场中作冷却介质，对水质要求高。与普通冷却水相比，除了要满足不腐蚀。不结垢的要求外，还必须有良好的电气绝缘性能。
　　目前，电厂的循环水技术已日趋成熟。而发电机冷却水因其水量小，水质纯度高，结垢趋向性小等特点，一般不需要进行杀菌、阻垢处理。因此未引起足够的重视，有的厂甚至放宽控制标准。但如果发电机冷却水水质达不到要求，长期运行，将造成严重的后果。
　　据统计，近年来发电机发生的事故，近一半与冷却水有关。因此对它的处理技术要求很高，并且要注意一些问题。

1 发电机冷却水水质

　　在电厂中，发电机冷却水的补充水为凝结水或除盐水，其水质纯。所以，需要控制的是运行水质，与其有关的指标有电导率、pH值、Cu²⁺含量。

　　1.1 电导率
　　电导率反应的是水中离子含量的多少。当电导率过大，会引起较大的泄漏电流，从而使绝缘引水管老化，导致发电机相间闪络，甚至破坏设备。随着机组容量的提高，对电导率的要求也越来越高。

　　1.2 pH值的控制
　　内冷水控制pH值的目的是防止钢导线的腐蚀，从电位-pH值平衡图分析，铜稳定的pH值区间在7～10之间，对工业设备控制pH值在7.6～9之间较适宜。纯水中，铜腐蚀一般为均匀腐蚀，由腐蚀穿孔对设备造成危害的机率较小，但腐蚀产物在系统中被发电机磁场阻截，在空心导线内部沉积，减少了通流面积甚至引起堵塞，使冷却效果变差，造成线棒温度升高，影响机组正常运行。

　　1.3 内冷水水质控制现状
　　为了保证发电机有足够的电气绝缘性能和较小的铜腐蚀，国家、行业制定了相应的标准（见表1）。而发电机制造厂家对水质标准提出了更高的要求，机组容量在200MW及以上的机组，运行时，实际控制的电导率一般都要求不大于2μS/cm。

2 内冷水处理方法及注意事项

　　随着超高压机组的投运，水质要求也越来越高。一些传统的处理方法已不能满足要求，需要不断探索创新。

　　2.1 以凝结水作内冷水的补充水
　　2.1.1 方法：在火电厂中，给水加入微量氨调整pH值来达到防腐目的，氨的挥发性使凝结水pH值在8.6左右，电导率在3.0μS/cm。向内冷水补加凝结水相当于向内冷水中加入微量氨，从而来提高pH值达到防腐目的。

表1 发电机内冷水水质标准 标准代号 标准名称 电导率/(μS·cm^-1) pH值 ρ(Cu²⁺)/(μg·L^-1) 备 注 （82）水电生宇第24号 发电机运行规程 ＜2 GB 12145-89 火力发电机组及蒸汽动
力设备水汽质量标准 ≤10 ＞7.0 ≤200 不加缓蚀剂 ≤10 ＞6.8 ≤40 添加缓蚀剂 DL/T561-95 水力发电厂水汽质量监督导则 ≤10 ＞7.O ≤200 不加缓蚀剂 ≤10 ＞6.8 ≤40 添加缓蚀剂 SD163-85DL 火力发电厂水汽质量标准 ≤5 ＞7.0 ≤200 不加缓蚀剂 ≤5 ＞6.8 ≤40 添加缓蚀剂

　　这对于控制内冷水电导率小于5μS/cm的机组可以应用，一般采用连续地补入凝结水，并连续地排水或回收。由于凝结水pH值高，含氧量小，补入内冷水系统，既可防止CO₂腐蚀，又可防上氧腐蚀，也不必担心回收系统中O₂和CO₂的溶入。
　　采用该方法存在的问题是：
　　①如果回水全部排掉，每天将损失约10t以上的除盐水，浪费大。如再回收至凝汽器中，空心铜导线的腐蚀产物铜被带人锅炉给水系统中，造成热力系统结铜垢。
　　②电导率波动大，用氨提高pH值，必然使水中的电导率增加，如给水加氨量不严格，波动大，造成电导率不易控制。
　　虽然内冷水补凝结水有以上问题，是一种被动的处理方法。但此种方法简单方便，仍有一部分电厂采用此方法。
　　2.2 以除盐水作内冷水的补充水
　　为保证内冷水有低的电导率，内冷水可补加除盐水，但系统的不严密使O₂、CO₂等进入内冷水中，内冷水成为含氧的微酸性水，对空心铜导线有强烈的侵蚀性。如某厂向内冷水补除盐水，电导率为1.2μS/cm，但铜的质量浓度达380μg/L，超过标准。
　　采用除盐水作补充水，为防止铜腐蚀，可加入铜缓蚀剂，使金属表面形成致密的保护膜，从而达到防腐目的。目前，单体铜缓蚀剂一般为流基苯并噻唑（MBT）和苯并三氮唑（BTA）。
　　MBT，其缓蚀机理是利用分子中流基氢离子在水中解离，带负电荷的疏原子与铜之间由于电化学吸附而形成十分牢固的络合物保护膜。
　　MBT的使用，由于其水溶性差，可采用NaOH对其溶解，澄清后取清液使用。
　　由于橡胶会大量吸附MBT，在实施MBT处理前，应将系统中的橡胶部件全部换成塑料或其它部件。
　　BTA，其缓蚀机理为BTA中N原子上的孤对电子以配位键与铜相连，形成保护膜。
　　BTA的使用，BTA的溶解度较大，可配成1％～3％的水溶液直接投加。投加BTA时，还可再向冷却水中加入少量碱性剂如NaOH、乙醇等，将pH值提高到7以上，效果会更好。
　　虽然除盐水电导率低，但加入缓蚀剂后，其电导率一般都会超过2μS/cm，如系统不严密，随运行时间的增加，电导率逐渐增加，甚至超过5μS/cm。故此种方法只适宜电导率控制小于5μS/cm的机组。
　　同时，当电导率升高后，为防止电流损耗，就得排水降低电导率，通常是向地沟排水，水和缓蚀剂的损耗增大。
　　2.3 对内冷水系统的预膜处理
　　对于要求电导率小于2μS/cm的机组，单纯加铜缓蚀剂处理是达不到要求的。为解决此问题，近年来，发展了一种化学清洗与MBT预膜工艺相结合的办法，使钢表面在短期内形成很致密、牢固的保护膜。
　　具体方法为：在发电机停运后，对内冷水系统冲洗至电导率小于2μS/cm。pH值达6.5～7.0，向系统内加入质量分数为0.2％～0.25％的氨水，在常温下循环氨洗，排尽。然后进行预膜，一次加入一定量MBT储备液，而后以少量多次的加入方式维持MBT质量浓度40mg/L、pH值9.0～9.5，预膜时间约150h。然后再将系统清洗干净。机组投运后，继续向内冷水加入MBT，质量浓度控制在0.5～2.0mg/L，进行运行补膜。这样，不仅满足了电气性能的要求，也达到了防腐的目的。
　　但这种方法，要控制好成膜工艺条件。保证膜的致密性。否则由于铜表面状态的复杂化，再进行直接补膜困难，造成铜腐蚀加剧。
　　2.4 内冷水的旁路处理
　　利用密闭式内冷水净化系统处理发电机冷却水，系统中设置除氧和除盐装置。系统运行时，将部分水进行净化处理或只对补充水进行除氧处理。除氧后的冷却水可以储存在浮顶式、塑料液面覆盖球式的水箱中。经净化后，还可在水箱或混床后添加适当的碱性物质以稳定pH值。
　　采用该法需注意的问题是密闭处理首先要保证系统严密不漏，由于转子冷却水引出时要大量接触空气，很难达到预期效果。故这种密闭系统适用于只对定子进行水冷的发电机。

3 结语

　　发电机冷却水系统是一个比较小，但却相当重要的系统。因此，必须控制冷却水的pH值、电导率、铜离子等的含量。各厂应根据实际，按照水质标准，研究出切实可行的处理办法，并不断吸取新技术、新工艺，完善处理方法，从而保证发电机的安全、正常运行。

参考文献：
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[2]宋丽莎．大型发电机内冷水系统加药处理[J]．热力发电，2001，30(2)：60～62．
[3]曾德勇．水内冷发电机冷却水系统的碱性运行及影响因素[J]．中国电力，2001，34(6)：24～28．

作者简介：刘瑛（1967～），男，四川安岳人，高级工程师，1990年毕业于长沙电力学院，电话(0812)395921转2205；余邦才
（1968～），男，四川乐至人，工程师，1991年毕业于华东理工大学，电话(0812)3395921转2202。