整流機組循環水冷卻系統改造

常艷琴，王金峰，韓合成，辛 丹，范亞妮，張宇琪

（金川集團公司化工新材料有限責任公司，甘肅 金昌737100）

1 整流裝置循環冷卻水系統

大多數整流裝置采用水-水冷卻，整流裝置冷卻用循環純水，簡稱主水；利用冷卻純水裝置以間壁導熱方式冷卻純水的外循環冷卻水，簡稱副水。循環水流程示意圖見圖1。

圖1 整流循環水流程示意圖

純水冷卻裝置主要由高位水箱、純水泵、氣水分離器、離子交換器、熱交換器及其連接管路組成。由整流裝置來的載熱純水經汽水分離器，通過純水泵加壓，進入熱交換器冷卻（其中一部分經離子交換器凈化后回到氣水分離器，然后輸回整流裝置。

副水吸收熱量后通過回水母管回到循環水泵房冷卻塔，冷卻后進入水池，由循環冷卻水泵通過供水母管輸至熱交換器。

2 主水循環系統存在的隱患

主水循環系統存在的主要問題是主水電導率偏高，電化學腐蝕導致整流柜各處水嘴腐蝕嚴重，造成整流柜滲漏水，危及整流機組安全。

（1）電化學腐蝕產生的原因。整流柜柜內目排、水包均采用無氧紫銅加工而成，管接頭是采用無氧紫銅棒加工而成，由于電位差的存在，在高壓直流電的作用下，電化學腐蝕不可避免。運行中腐蝕產生的金屬離子進入冷卻水，導致水質變差，電離和電解的能力逐漸加強，便會出現強電解和電離，強電離和電解又加速水質的惡化，如此循環反復，加速了腐蝕。

（2）電化學腐蝕帶來的隱患。由于管接頭的尖端放電和同種金屬間不存在電位差的特點，在電化學腐蝕的作用下，整流柜的水冷母線進、出口水嘴及整流元件冷卻水包的水嘴腐蝕最為嚴重。

由于腐蝕，導致水管連接處出現松動，造成滲漏水，嚴重時冷卻水管脫落，水到處噴濺，導致冷卻水壓力降低，母線超溫、整流柜各部絕緣性能降低，引起機組被迫停運或跳閘，并且極易引起整流柜內部短路故障，嚴重時將會導致整流柜燒損。由于水嘴腐蝕在運行過程中無法檢查發現，運行一段時間后，將會頻繁出現滲漏水情況，需頻繁停運機組處理，并隨時延長，滲漏水次數呈急劇增加之勢，機組安全受到嚴重威脅，供電難以保證。

自2009年11月系統開車以來，主水循環系統一直穩定運行。2017年1月29日由于冷卻水管堵塞，導致整流變壓器橋臂過熱，系統跳車。事故發生后，組織人員清理冷卻水管，

3 副水循環系統存在的問題

副水在純水冷卻裝置的熱交換器中易結垢，水—水熱交換器為波紋平板式，結構堵塞，導致副水流量減小，并且水垢敷在波紋板表面，影響換熱效果，造成主水冷卻效果差，水溫較高。

（1）副水結垢的原因。副水一般采用軟化后的工業水，水的硬度較高，并且采用冷卻塔冷卻，雨水、粉塵等對副水均造成污染。有時為了增強冷卻散熱，水池采用不封閉或半封閉的方式。特別是在干旱、少雨、多風的季節，更為嚴重。配套的軟化水設施只是定期補充一定的軟化水，相對于水池來說，可謂杯水車薪。副水的硬度往往逐漸升高，不好控制。副水硬度高，則容易結垢。

（2）副水結垢帶來的隱患。副水在熱交換器中結垢，導致副水流量減少，換熱效果降低，造成主水溫度高。因此需定期對熱交換器進行清洗除垢。但是熱交換器的波紋板采用膠墊密封，在拆洗恢復安裝后，易出現主、副水間竄水的問題，主水向副水竄水，可能造成主水迅速流失，整流柜間超溫跳閘；副水向主水竄水，將造成主水污染，水質變差，樹脂快速失效，電化學腐蝕加劇。

4 改造方案

針對整流主水、副水循環系統存在的問題，對整流系統冷卻水進行了改造。

本次改造計劃新增設1臺純水罐（容積22 m3）、2臺純水泵、1臺板式換熱器（167.74 m2），3臺自動閥（1臺DN250，2臺DN200）；系統改造后的純水、循環水走向見圖2。

圖2 改造后的純水、循環水走向圖

4.1 改造后的工藝簡述

純水系統正常時，純水經純水泵打到板換（低進高出），經過板換降溫后（純水用循環水降溫）進入整流廠房內部給整流機組進行降溫，經過換熱后的純水經純水出水管上3#自動閥（純水系統正常時，3#自動閥常開）回到純水罐。

當純水系統出現故障后，整流機組的純水冷卻切換到循環水冷卻，即從原循環水出水管出來經過1#自動閥，通過純水進水管進入到整流廠房內部給整流機組進行冷卻降溫，降溫后的水從純水出水管出來經2#自動閥進入循環水回水管，最后從循環水出水管出來回到循環水總網。

4.2 改造后整流機組冷卻系統正常操作時的注意事項

（1）循環水上水壓力范圍為：0.25～0.30 MPa；

（2）循環水上水壓力與回水壓力的差值要小于0.15 MPa；當二者壓力差值大于0.15 MPa時，將整流機組純水冷卻切換至循環水冷卻，拆除板式換熱器中的管道過濾器并對其進行清洗；

（3）純水上水冷卻后的溫度不能高于25℃；

（4）系統正常運行時，1#、2#自動閥關閉，3#自動閥打開；

（5）純水上水壓力小于0.15 MPa時，1#、2#自動閥打開，3#自動閥關閉，整流機組的冷卻水由純水冷卻切換到循環水冷卻；

（6）純水罐的液位控制在60%～80%；液位低于60%時，打開電解工序純水泵出口管道處的手動閥進行補水，補水完成后要排干凈管道內的水；液位高于80%會造成溢流；

（7）純水泵出口壓力不能低于0.15 MPa，正常生產時維持在0.3 MPa左右；

5 結語

無論整流機組的主水循環系統還是副水循環系統，對于整流機組的安全運行均十分重要。因此在整流機組的日常維護和管理中，均應引起足夠重視，避免循環水系統故障而危及整流機組安全。整流機組循環水冷卻改造投入運行半年來，既能充分保證整流裝置正常運行，又減少了整流裝置無法降溫而被迫降電流運行甚至停產的次數，還能降低生產成本，保護環境，具有良好的經濟效益和社會效益。