定子冷卻水貧氧控制方式下的水質監(jiān)督

＊史健赟

（國能浙江北侖第一發(fā)電有限公司 浙江 315800）

1.相關標準對發(fā)電機定子冷卻水水質控制要求

(1)國標GB/T 12145—2016控制要求

GB/T 12145—2016《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》,對貧氧模式（溶解氧≤30μg/L）的pH控制標準為7.0～8.9、電導率（25℃）≤2.0μS/cm，銅含量≤20μg/L。

(2)電力行業(yè)標準DL/T 561—2013控制要求

DL/T 561—2013《火力發(fā)電廠水汽化學監(jiān)督導則》對不加緩蝕劑的發(fā)電機內冷水提出的水質控制標準為：電導率（25℃）：0.4～2.0μS/cm，銅含量≤20μg/L，對貧氧模式（溶解氧≤30μg/L）的pH控制標準為7.0～8.0。

(3)電力行業(yè)標準DL/T 801—2010控制要求

DL/T 801—2010《大型發(fā)電機內冷水質及系統(tǒng)技術要求》水質控制標準為：電導率（25℃）：0.4～2.0μS/cm，對貧氧模式（溶解氧≤30μg/L）的pH控制標準為7.0～9.0。

(4)某電廠東芝發(fā)電機手冊對發(fā)電機定子冷卻水水質的控制要求

表1 發(fā)電機手冊對發(fā)電機定子冷卻水水質的控制要求

(5)某電廠運行規(guī)程中的定子冷卻水水質控制指標

電導率（25℃）≤0.5μS/cm，銅含量≤20μg/L。

綜上所述，在控制定子冷卻水貧氧運行的前提下，pH控制在7.0～8.0是符合相關標準要求的一種水質控制方式。同時，基于東芝發(fā)電機手冊對電導率0.5μS/cm的控制要求，一般只能提升pH到7.5左右，pH根本提升不到8以上。如果pH大于8時，電導率將超過東芝發(fā)電機手冊要求的0.5μS/cm控制指標。

2.定子冷卻水水質貧氧控制下的監(jiān)督情況

(1)水質監(jiān)督項目和控制值

①監(jiān)測方式和項目。在線監(jiān)測：定子冷卻水系統(tǒng)安裝了在線電導率表，分別在發(fā)電機進口、發(fā)電機出口、去離子器出口各安裝1塊。離線監(jiān)測：含銅量、pH值、溶解氧。②水質控制指標。溶解氧≤30μg/L、電導率（25℃）≤0.5μS/cm、銅含量≤20μg/L、pH7～8.9。

(2)運行情況

①正常運行下的線棒腐蝕情況。從某電廠三臺東芝發(fā)電機組近20年的運行數(shù)據(jù)來看，貧氧控制下，定子冷卻水系統(tǒng)運行情況良好，水質指標符合控制要求。

(3)發(fā)電機定子線棒空心銅導線內壁腐蝕的異常處理及酸洗后水質評價

①事件經過。某電廠三號機在A修后投運，出現(xiàn)定冷水系統(tǒng)壓差異常上升，流量持續(xù)下降的問題。2021年12月10日，經定冷水系統(tǒng)酸洗，系統(tǒng)流量和壓差恢復到A修前水平。

②定子冷卻水系統(tǒng)酸洗后的水質評價。

A.水質控制指標：水質控制按照機檢修前的控制方式，即：溶解氧≤30μg/L、電導率（25℃）≤0.5μS/cm、銅含量≤20μg/L、pH7～8.9。

B.酸洗后水質控制評價：從酸洗后的水質指標分析數(shù)據(jù)來看，定子冷卻水pH、銅離子、溶解氧均在各標準控制的要求內，同時也符合東芝發(fā)電機手冊中對定冷水的水質要求。其中銅離子取樣化驗結果如表2所示。

圖1 銅的腐蝕速率與溶氧的關系圖

表2 酸洗后定子冷卻水系統(tǒng)銅離子分析數(shù)據(jù)（μg/L）

(4)溶氧對腐蝕影響

通過圖2可以看出，當水中的溶氧含量在200～400μg/L之間時，銅的腐蝕速率出現(xiàn)峰值。當溶解氧較多時（一般認為大于4mg/L），銅線表面會氧化形成致密氧化層，以阻擋銅的腐蝕。當溶解氧含量小于30μg/L時，可以將銅的腐蝕速率控制在較低水平。

3.定子冷卻水系統(tǒng)pH提升試驗

(1)試驗目的

2013年，根據(jù)GB/T 7064—2008和DL/T 801—2010兩個標準中對發(fā)電機定冷水水質的控制要求，五號機組定冷水水質的控制方式進行調整，通過優(yōu)化樹脂配比的方式，目標將定冷水水質pH值提高至8.0～8.5，同時控制電導率小于東芝發(fā)電機要求的0.5μS/cm，以減少對發(fā)電機線棒的腐蝕。主要技術參數(shù)：①定冷水水質：定冷水pH值＞8.0；電導率0.6～1.3μS/cm；銅離子含量＜5μg/L。②樹脂有效使用壽命：1年以上。

(2)具體實施情況

①第一次樹脂添加及使用情況

A.2014年3月18日，五號機組定冷水專用樹脂提供單位按照技術協(xié)議，由廠家的人員到現(xiàn)場進行樹脂的現(xiàn)場調配和安裝。由原來的羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂更換為專用的XG-100型樹脂，同時完成樹脂的清洗工作。清洗結束后，出水電導率為0.2～0.3μS/cm，小于0.5μS/cm的控制指標。B.2014年3月19日，五號機組定冷水系統(tǒng)水箱和管道完成注水，下午起開始啟動定冷水泵，打發(fā)電機外循環(huán)。就地從小混床出口和定冷水箱出口兩個點進行取樣分析，電導率均在0.1μS/cm左右，pH7.5～7.6。C.2014年3月28日，五號機組并網，對相關的定冷水水質情況進行檢查。就地取樣分析結果，去離子裝置混床出水：電導率0.3μS/cm，pH7.8～8.0，發(fā)電機出口定冷水的銅離子分析結果小于5μg/L。D.2014年4月10日，新樹脂更換后投入運行兩周以來，五號機組定冷水電導率數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定。就地取樣分析，pH8.0左右（31℃），電導率就地表計讀數(shù)為發(fā)電機進口和去離子裝置混床出口均為0.3μS/cm左右。2014年4月18日到10月22日數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 2014年4月—10月連續(xù)七個月的運行情況（取樣點為發(fā)電機進口水樣）

②第二次樹脂添加及使用情況

A.11月6日，廠家對五號機組定冷水系統(tǒng)失效樹脂進行了整體更換。更換的樹脂共250L，依然采用了杭州西港水處理科技有限公司研制的定冷水專用樹脂。樹脂型號和配比與前一次相比基本相同，略有改進。新樹脂換上以后，進行了10min沖洗，至出水電導率0.3μS/cm（手測）后，再投入使用。

B.11月10日，五號機組定冷水去離子器更換樹脂后，在線電導率表讀數(shù)（就地）為0.34μS/cm，手測銅離子濃度，去離子交換器出水：0.6μg/L，發(fā)電機進口：8.8μg/L。水質情況已正常。

C.從2014年11月份第二次更換樹脂以來運行12個月，離子交換器出水電導率基本維持在0.5μS/cm以下，對應的銅離子平均為5μg/L左右，pH7.2～7.5，達不到標準要求的8.0～8.5。至12月22日銅離子已開始上升，2016年1月4日測得離子交換器出水的銅離子是13μg/L，定冷水的銅離子18μg/L，樹脂已失效，更換新樹脂。2015年1月28日到2016年1月數(shù)據(jù)如表4～表5所示。

表5 第二次更換樹脂后發(fā)電機進口的定子冷卻水水質數(shù)據(jù)（二）

D.2017年5月份機組檢修后啟動，檢修五號機組發(fā)電機定子絕緣不合格，判斷為定子冷卻水電導率偏高。后經討論決定，將XG-100型樹脂重新更換為羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂，降低定冷水電導率后，發(fā)電機定子絕緣合格。羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂使用至現(xiàn)在，五號機組發(fā)電機定子運行正常。

(3)pH提升試驗小結

從五號機組先后更換定冷水專用樹脂及其使用的情況來看，與原羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂相比，主要有以下幾個結論：

①杭州某水處理科技有限公司研制的定冷水XG-100型專用樹脂對于定冷水pH的提升效果不明顯，達不到pH提升到8.0以上的要求（這主要與東芝發(fā)電機要求控制的電導率小于0.5μS/cm的要求有關）。系統(tǒng)整體銅離子是有所降低的，從2015年幾臺機組的定冷水全年的銅離子數(shù)據(jù)看，控制在10～15μg/L，而試驗機組五號機組則將平均值控制在5μg/L左右。②當XG-100型定冷水專用樹脂失效時，電導率變化并不明顯，而銅離子上升卻很快。對于水質監(jiān)督和控制而言，這樣的運行方式是不可靠的。而羅門哈斯樹脂在使用中以電導率控制為標準，其數(shù)值上升是一個緩慢變化過程。正常時定冷水電導率在0.1μS/cm左右，距離0.5μS/cm的指標有很大的空間，所以安全系數(shù)高。③XG-100型定冷水專用樹脂在使用過程中，對樹脂的配比及失效時的更換和安裝，都需要廠方的專業(yè)人員到現(xiàn)場進行操作，因此不如羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂使用來得方便。另外它不是通用型樹脂，只能單一來源采購，在樹脂備品及計劃采購方面，不如原羅門哈斯樹脂，不能保證樹脂失效時得到及時更換。④在樹脂的價格方面，羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂當年的單價為150元/升，更換一次38000元左右；而XG-100型專用樹脂當年的單價為250元/升，折合62000元/套左右，價格上接近翻倍。在使用周期上，一般正常情況下羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂3～4年左右更換一次。而XG-100型定冷水專用樹脂使用期限只有1年，更換頻率遠遠低于羅門哈斯AMBERLRREIRN 160樹脂。⑤XG-100型定冷水專用樹脂運行幾個月后定冷水電導率已基本接近0.5μS/cm的東芝發(fā)電機廠家控制值，可能引起定子絕緣降低，運行風險增大。⑥其他問題。A.樹脂比較貴，采購麻煩，而且屬于單一來源采購。B.樹脂使用周期短，第一次只有8個月，第二次剛好1年，更換操作過于頻繁。C.銅離子穿透時，電導率上升不明顯，日常監(jiān)督困難。D.樹脂更要廠家專門到人員現(xiàn)場進行操作，沖洗也需要他們的人員，實施比較麻煩。E.根據(jù)東芝發(fā)電機對電導率0.5μS/cm的控制要求和限制，所以pH根本提升不到8以上，一般只有7.5左右，達不到提升pH的要求。

4.貧氧水質控制的建議

（1）在貧氧水質控制下，東芝發(fā)電機組定子冷卻水水質指標數(shù)據(jù)符合國標和行標的要求。20多年來的水質控制符合預期，建議維持當前水質控制方式。（2）pH提升與東芝發(fā)電機手冊電導率控制相沖突，建議加強與東芝公司的聯(lián)系溝通和參數(shù)確認，在滿足發(fā)電機手冊控制指標的前提下開展相關試驗。同時，從五號機組2014年和2015年兩次更換樹脂提升pH的試驗情況來看，效果不理想。（3）加強檢修期間的線棒溶氧控制，一次檢修工作中，應控制空心導線內壁與空氣接觸時間累積不超過7天，防止貧氧和富氧模式頻繁切換。若進行吹掃作業(yè)，建議使用氮氣。（4）機組啟動前應對定冷水壓力、流量進行核對，若發(fā)現(xiàn)異常應及時處理。（5）若運行中發(fā)現(xiàn)定冷水系統(tǒng)腐蝕現(xiàn)象，可采用流量、溫度擾動等措施臨時處理，必要時停機進行化學清洗。