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發電機内冷水處理技術

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發電機内冷水處理技術

發布日期:2019-07-09 作者: 點擊:

從原理上,内冷水處理技術可以分為5類:緩蝕劑法、換水法、普通小混床法、堿性處理法和氧含量控制法。


1 緩蝕劑法


銅緩蝕劑可以與水中的銅離子發生絡合反應,生成保護膜覆蓋在銅表面,從而減緩銅的腐蝕,常用的緩蝕劑有2-疏基苯并噻唑(MBT)、苯并三氮唑(BTA)、甲基苯并三唑(TTA)及其他複合緩蝕劑。内冷水加入緩蝕劑存在濃度檢測困難、電導率和Cu2+易超标、銅導線堵塞等風險,1998年某廠1台使用BTA處理的發電機曾發生銅導線堵塞燒毀的事故,現在大型機組已很少使用此方法。最新電力标準DL/T 801—2010《大型發電機内冷卻水質及系統技術要求》中明确指出不推薦對内冷卻水添加緩蝕劑以調控水質。


2 換水法

向發電機内冷水箱連續補入大量凝結水或除鹽水同時排掉溢流水,使内冷水的電導率和離子含量合格。當補水為除鹽水時,弱酸性并含有溶解氧的除鹽水會加速銅導線的腐蝕。當補水為凝結水時,凝結水中含有氨,可以升高内冷水pH,抑制銅導線腐蝕,但凝汽器發生洩漏或水質變化将引起内冷水水質惡化,因此不利于發電機的安全。除此之外,連續排水的水量損耗很大,不夠經濟。


3 普通小混床法

将部分内冷水通過裝有氫型樹脂(RH)和氫氧型樹脂(ROH)的混床,以除去雜質離子,降低電導率和Cu2+含量。由于混床出水緩沖性能差,空氣中CO2漏入後出水呈酸性,會加速銅導線的腐蝕。某電廠采用H-OH型旁路小混床,冷卻水pH大多在5.3~6.3範圍内,銅導線腐蝕嚴重,水中Cu2+有時高達1 000 μg/L。可以看出這種處理方法無法滿足内冷水水質要求。


4 簡化處理法

堿化處理是通過向内冷水中添加堿化劑提高pH來達到減緩銅腐蝕的目的。根據堿化劑加入方式的不同,可以分為直接加堿法和離子交換微堿化法,前者是将配好的NaOH或氨水通過加藥泵加入系統,後者是通過離子交換樹脂将NaOH緩慢釋放。内冷水中添加的堿化劑包括NaOH和氨,由于Na+對電導率的貢獻小于NH4+,因此在同一pH下,NaOH溶液比氨溶液電導率低[9],在敞開系統中,高溫下氨的溢出會造成pH的波動,從這兩方面看用NaOH比氨更合适。


4.1 直接加堿法


(1)凝結水調配法。這種方法是将凝結水精處理出口加氨和未加氨的水進行調配,通過電腦智能配比控制其pH在8.5左右,然後對内冷水箱進行補水,溢流水排入凝汽器與凝結水一起進入凝結水精處理系統進行處理。國内多台機組使用該方法後,内冷水pH、電導率和含銅量均能達到國家标準。由于該方法使用凝結水作為補水,因此存在凝結水洩漏使内冷水水質惡化的隐患,将溢出水回收至凝結水精處理系統,銅腐蝕産物可能會污染鍋爐給水系統。


(2)小混床加堿堿化法。混床可以除去水中的雜質和離子,加堿可以提高内冷水的pH,因此讓内冷水通過裝有氫型樹脂(RH)和氫氧型樹脂(ROH)的混床,再向出水中加入NaOH或氨溶液調節pH可以保證電導率和pH合格。某廠1 000 MW機組内冷水水質長期不合格,改造後使用該方法,系統出水pH為8.0~9.0,電導率為1.0~2.0 μS/cm,Cu2+在10 μg/L以下。這種方法需要嚴格控制運行指标,并且對設備的可靠性要求很高,否則将可能造成pH和電導率的突然增高,威脅機組的安全。


(3)EDI加堿堿化法。由于雙水内冷機組的密閉性不好,漏入的空氣量非常大,内冷水甚至是空氣的過飽和溶液,通過小混床加堿堿化法處理,小混床的運行周期很短,樹脂将很快失效,為此裴峰等提出了一種電除鹽技術(EDI)加堿的内冷水處理方法。運行時,加入0.2% NaOH溶液維持内冷水的pH在7.60~7.80,當系統電導率升高到設定值後,啟動EDI,運行一定時間待電導率降到某一值後,停運EDI,當電導率再次升高到上限值時,重新啟動EDI,如此循環。與混床相比,EDI的運行周期幾乎是無限的,其隻消耗電能,不需要酸或堿對樹脂進行再生,所以無酸堿廢水排放,更加環保。EDI還具有調節能力強的特點,可以通過調節投運時間來控制水質。

冷水處理裝置

4.2 例子交換微堿化法


這種方法的特點是在混床中加入Na型樹脂,利用水中陽離子與Na型樹脂的反應将NaOH緩慢釋放出來,降低了直接加堿存在的pH、電導率易超标的風險。


(1)Na型小混床法。Na型小混床中填充有一定比例混合的氫型樹脂(RH)、鈉型樹脂(RNa)和氫氧型樹脂(ROH),運行時将1%~5%的内冷水進行循環處理,水經過混床時部分陽離子與RNa反應,使NaOH從樹脂中緩慢釋放,提高内冷水pH并降低電導率。普通的Na型小混床和超淨化處理都屬于這種方法。這種方法可以提高内冷水的pH,同時保證電導率合格,在多個機組上使用均取得了較好的效果。對于密閉性差的系統,該方法存在pH升幅不夠、樹脂的運行周期短的問題。


(2)雙台小混床法。此系統包括1台RH/ROH型混床和1台RNa/ROH型混床,前者作為淨化單元,後者作為pH調節單元。運行時通過調節兩台混床的出水比例,即可升高pH,降低電導率。某廠200 MW機組使用這種方法改進系統後,内冷水的pH保持在7.4~8.0,電導率為0.3~0.8 μS/cm,銅5~10 μg/L,系統腐蝕得到緩解[32]。此種方法具有調節靈活、安全性好等優點,但也存在系統複雜、占地多、操作繁瑣等缺點。


(3)電膜微堿化法。這種系統包括除離子器和堿化器,除離子器是一個H—OH型混床,陰陽離子在這裡被除去。在堿化器中,水與鈉型樹脂在電場作用下反應生成微量的堿性物質,通過調節電場強度實現内冷水的pH調節。堿化器内反應如下:


該方法已經在600 MW和1 000 MW機組中使用,内冷水水質良好,未出現較大波動。這種方法具有自動化程度高、調節性強的優點,但設備啟動和停止檢查及操作步驟較為繁瑣。


5 氧含量控制法

國外機組的内冷水處理裝置會控制含氧量在貧氧區(<50 μg/或<20 μg/L)或富氧區(>2 mg/L),貧氧工況和富氧工況都包括堿性和中性兩種。


在系統密閉性足夠好的情況下,貧氧中性工況很簡單,隻需要通過旁路混床維持電導率合格即可,然而保持系統的密閉性卻并不簡單,需要做到以下幾點:(1)監測所有的空氣潛在入口;(2)對補水進行除氧,否則嚴格限制補水量;(3)冷卻水和補水水箱以超壓N2或H2密封,以除去水中的氣體,防止空氣的進入;(4)停機期間防止接頭處接觸空氣。貧氧堿性工況下除了要注意密閉性外,為了得到持續低溶氧量,還要保持pH穩定。富氧中性工況需要時刻保持高含氧量,除此之外,由于CO2的溶入,大的混床流量(>10%)也是必要的,當混床水流量很大時,系統中CO2的含量可忽略。富氧堿性工況需要滿足上述高氧工況和堿性工況的要求。


值得注意的是,在貧氧工況下,使用還原劑或抗氧化劑會存在電導率易超标的問題,還可能使沉積物壓縮從而增加去除難度,因此不推薦使用。一些使用載有除氧劑的樹脂或钯樹脂加氫除氧的方法也存在清洗周期的問題,當設備清洗時水中的O2會被Cu迅速消耗,因此需要額外的監督和維護。


國内的電廠很少監測和控制氧含量,近年來也開始進行這方面的嘗試。國内某電廠300 MW機組采用富氧堿性工況,内冷水溶解氧為3 000~4 500 μg/L,電導率小于2 μS/cm,pH能夠長期維持在8.0~9.0,内冷水含銅平均值約為5 μg/L,運行狀況良好。


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關鍵詞:内冷水處理裝置,内冷水膜堿處理裝置,内冷水樹脂

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