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摘 要：随着火力发电机组的不断增多，火力发电急需的相关技术的质量也越来越高，火力发电在为缓解我国能源资源紧缺作出相应的贡献的同时，火力发电机组的技术参数要求也越来越高。而在冷水系统对发电机的冷却方面的技术，也亟待我们进一步研究探讨。火力发电机采用水冷方式来实现发电机温度的冷却，文章主要探究發电机内冷水系统的冷却方面的技术，以期更好地贡献于我多电力资源开发。
关键词：冷水系统；火力发电机；内冷水
引 言：
火电厂的内冷水系统对火力发电机的冷却作用一直以来都是对火力发电机降温的一种主要降温技术，具有发展的历史阶段。为防止内冷水系统的腐蚀与结垢，保证冷却效果及绝缘性能，其水质的控制方法也就显得尤为重要。火电厂发电机的对地绝缘性能和铜线棒的腐蚀速率与内冷水系统的水质具有十分密切的关联性，对内冷水系统水质好坏的控制直接关系着整个发电机组的运行安全。在火力发电的生产过程中，受到内冷水回路堵塞、断水等原因，引发的不少安全事故。对于容量小于125MW的双水内冷机组，由于内冷水水质比300MW大型机组差，故因内冷水水质引起的事故更多。由此可见，火力发电厂的发电机组在运行工作中的安全运行直接受到内冷水水质控制的影响。
一、发电机内冷水水质要求及质量标准
1.水质要求
发电机在高电压电场中主要以内冷水作为冷却介质，然而水出了具有吸热换热等性质外，还具有相应的腐蚀性，特别对金属材质具有更强的腐蚀作用。在火力发电机组工作中，水质的质量要求必须保证其在发电机内冷水系统中的质量要求，对内冷水的基本要求有：具有非常低（几乎接近于零）的导电性，以减低发电机组线圈的短路事故的发生；减弱对发电机铜导线内冷水系统材质的腐蚀性；不允许发电机内冷水中的杂质在空心导线内结垢，以免降低冷却效果，使发电机线圈超温，导致绝缘老化和失效。
2.内冷水质量标准要求
PH值、导电率、及含铜量是检验内冷水水质的主要标准。提高水的纯度，降低水的导电率，运用物理方法处理水的含铜量，降低内冷水的含铜量可以实现内冷水的绝缘要求。但是pH值较低，一般在6.0～6.8之间，使得发电机定子线棒始终处于热力学不稳定区，铜、铁金属在水中遭受的腐蚀是随着水溶液pH值的降低而增大的。铜、铁在pH=8左右为腐蚀的钝化区。当pH>6.8时，铜处于钝化区，腐蚀速度大大降低；但是，在强碱性介质中铜离子与羟基离子会发生络合反应，使铜表面的氧化铜或氧化亚铜保护层受到破坏，从而使铜的腐蚀程度加大，所以，在内冷水质量标准要求中，在研究中我们提出内冷水PH值高限为9.0。事实上，受到导电率标准的影响，很难达到内冷水高限9.0的工况。电导率对铜腐蚀速率有一定影响，但不敏感，其制定依据主要是满足发电机的绝缘要求。而制定铜离子浓度标准的目的是限制铜线棒的腐蚀速率，介于不同的运动条件，这个指标在实际研究范围内并不是铜腐蚀状况的严格表征。由于内冷水的pH低，使水中含铜量及电导率均在高限，腐蚀产物还可能在线棒的通流部分沉积，导致发电机在工作中局部过热，更有甚者，会导致部分材质局部坏死，对发电机组的安全构成威胁。
二、控制方法
对于内冷水的水质控制方法有许多。对于容量小于125MW的小型机组一般采用投加铜缓蚀剂和频繁更换内冷水的方法来满足水质控制要求，而对于大型机组则是采用发电机制造厂提供的小混床旁路处理内冷水的工艺。前者可以减缓铜线棒腐蚀，但有可能因形成铜与缓蚀剂的络合物沉淀导致铜线棒内冷水通道堵塞；后者可以降低内冷水电导率，但不能阻止发电机铜线棒腐蚀。国内已有多台机组因铜线棒腐蚀发生发电机内部线圈漏水甚至烧毁发电机的事故。
1.采用小混床（氢型离子交换器）旁路处理法。
这种方法通过使部分内冷水通过内装有阴、阳离子交换树脂的混合离子交换器，实现对内冷水中的各种阴、阳离子的目的，从而达到净化水质的处理目标。
当内冷水经过氢型离子交换器时，水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Cu2+与树脂中的交换基团H+进行交换，实现水质的不断净化，降低内冷水的导电率。
但是该方法的缺点是：内冷水经小混床离子交换后，水中H+含量增多，使水质pH值进一步降低，有时低至5.0左右，更加剧了对铜导线的腐蚀。目前该处理方式应用较为广泛。但这种“治标不治本”的处理方式是其致命缺陷。鉴于此，公司对该系统进行了改造。
2.发电机内冷水系统微碱性循环处理工程。
该方法主要由离子交换器、特种树脂、树脂捕捉器、水冷箱防污染呼吸装置、在线仪表监测系统等部分组成。它是从小混床处理的基础上实现进一步改进。采用独特结构的双层床离子交换器，内装有高交换容量的特种树脂对内冷水进行旁路处理，并对内冷水箱安装CO2吸收器，防止因水位波动呼吸作用引起的空气中的杂质粉尘以及CO2的污染，达到提高内冷水的水质，降低内冷水对相应系统的腐蚀能力。
由于该装置采用的是特种均粒树脂，使用前进行了深度再生和特殊处理，不仅树脂的使用周期延长到1～2a，且可使内冷水的pH值达到7.0～9.0，从根本上减缓和抑制了对铜导线的腐蚀。当前不少火力发电厂都采用该装置来实现内冷水水质的处理，具有很好的工作效果。从安全性和经济效益等多方面考虑，微碱性循环处理方法具有简单、安全、可靠等特点，符合当前的使用要求，具有很强的使用价值。
三、结语
综上所述，内冷水质量控制有利于火力发电机组的安全工作。冷水系统水质的控制和提高，减少或不对冷水系统材质和发电机铜线等的腐蚀，同时，还可以降低或不对冷水系统内的堵塞，从而减少火力发电机组的短路事故发生。
参考文献：
[1]程相利；火力发电厂亚临界压力锅炉用水除硅研究[D]；北京科技大学；2001年
[2]王平；任汉涛；周慧波；火电厂循环水监督控制存在的问题及建议[J]；河北电力技术；2011年04期
[3]李培元；火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社.2000.
[4]陈卫清；浅谈热力发电厂化学水处理[J]；黑龙江科技信息；2011年22期
[5]张少锋；付刚；杨晓辉；赵磊；大型水氢氢冷却汽轮发电机效率与损耗测算及影响因素分析[J]；河南电力；2011年02期
[6]胡成；浦绍旭；李债平；陈留存；300MW发电机内冷水系统优化处理的探讨[J]；锅炉制造；2011年04期
关键词：冷水系统；火力发电机；内冷水
引 言：
火电厂的内冷水系统对火力发电机的冷却作用一直以来都是对火力发电机降温的一种主要降温技术，具有发展的历史阶段。为防止内冷水系统的腐蚀与结垢，保证冷却效果及绝缘性能，其水质的控制方法也就显得尤为重要。火电厂发电机的对地绝缘性能和铜线棒的腐蚀速率与内冷水系统的水质具有十分密切的关联性，对内冷水系统水质好坏的控制直接关系着整个发电机组的运行安全。在火力发电的生产过程中，受到内冷水回路堵塞、断水等原因，引发的不少安全事故。对于容量小于125MW的双水内冷机组，由于内冷水水质比300MW大型机组差，故因内冷水水质引起的事故更多。由此可见，火力发电厂的发电机组在运行工作中的安全运行直接受到内冷水水质控制的影响。
一、发电机内冷水水质要求及质量标准
1.水质要求
发电机在高电压电场中主要以内冷水作为冷却介质，然而水出了具有吸热换热等性质外，还具有相应的腐蚀性，特别对金属材质具有更强的腐蚀作用。在火力发电机组工作中，水质的质量要求必须保证其在发电机内冷水系统中的质量要求，对内冷水的基本要求有：具有非常低（几乎接近于零）的导电性，以减低发电机组线圈的短路事故的发生；减弱对发电机铜导线内冷水系统材质的腐蚀性；不允许发电机内冷水中的杂质在空心导线内结垢，以免降低冷却效果，使发电机线圈超温，导致绝缘老化和失效。
2.内冷水质量标准要求
PH值、导电率、及含铜量是检验内冷水水质的主要标准。提高水的纯度，降低水的导电率，运用物理方法处理水的含铜量，降低内冷水的含铜量可以实现内冷水的绝缘要求。但是pH值较低，一般在6.0～6.8之间，使得发电机定子线棒始终处于热力学不稳定区，铜、铁金属在水中遭受的腐蚀是随着水溶液pH值的降低而增大的。铜、铁在pH=8左右为腐蚀的钝化区。当pH>6.8时，铜处于钝化区，腐蚀速度大大降低；但是，在强碱性介质中铜离子与羟基离子会发生络合反应，使铜表面的氧化铜或氧化亚铜保护层受到破坏，从而使铜的腐蚀程度加大，所以，在内冷水质量标准要求中，在研究中我们提出内冷水PH值高限为9.0。事实上，受到导电率标准的影响，很难达到内冷水高限9.0的工况。电导率对铜腐蚀速率有一定影响，但不敏感，其制定依据主要是满足发电机的绝缘要求。而制定铜离子浓度标准的目的是限制铜线棒的腐蚀速率，介于不同的运动条件，这个指标在实际研究范围内并不是铜腐蚀状况的严格表征。由于内冷水的pH低，使水中含铜量及电导率均在高限，腐蚀产物还可能在线棒的通流部分沉积，导致发电机在工作中局部过热，更有甚者，会导致部分材质局部坏死，对发电机组的安全构成威胁。
二、控制方法
对于内冷水的水质控制方法有许多。对于容量小于125MW的小型机组一般采用投加铜缓蚀剂和频繁更换内冷水的方法来满足水质控制要求，而对于大型机组则是采用发电机制造厂提供的小混床旁路处理内冷水的工艺。前者可以减缓铜线棒腐蚀，但有可能因形成铜与缓蚀剂的络合物沉淀导致铜线棒内冷水通道堵塞；后者可以降低内冷水电导率，但不能阻止发电机铜线棒腐蚀。国内已有多台机组因铜线棒腐蚀发生发电机内部线圈漏水甚至烧毁发电机的事故。
1.采用小混床（氢型离子交换器）旁路处理法。
这种方法通过使部分内冷水通过内装有阴、阳离子交换树脂的混合离子交换器，实现对内冷水中的各种阴、阳离子的目的，从而达到净化水质的处理目标。
当内冷水经过氢型离子交换器时，水中的阳离子Ca2+、Mg2+、Cu2+与树脂中的交换基团H+进行交换，实现水质的不断净化，降低内冷水的导电率。
但是该方法的缺点是：内冷水经小混床离子交换后，水中H+含量增多，使水质pH值进一步降低，有时低至5.0左右，更加剧了对铜导线的腐蚀。目前该处理方式应用较为广泛。但这种“治标不治本”的处理方式是其致命缺陷。鉴于此，公司对该系统进行了改造。
2.发电机内冷水系统微碱性循环处理工程。
该方法主要由离子交换器、特种树脂、树脂捕捉器、水冷箱防污染呼吸装置、在线仪表监测系统等部分组成。它是从小混床处理的基础上实现进一步改进。采用独特结构的双层床离子交换器，内装有高交换容量的特种树脂对内冷水进行旁路处理，并对内冷水箱安装CO2吸收器，防止因水位波动呼吸作用引起的空气中的杂质粉尘以及CO2的污染，达到提高内冷水的水质，降低内冷水对相应系统的腐蚀能力。
由于该装置采用的是特种均粒树脂，使用前进行了深度再生和特殊处理，不仅树脂的使用周期延长到1～2a，且可使内冷水的pH值达到7.0～9.0，从根本上减缓和抑制了对铜导线的腐蚀。当前不少火力发电厂都采用该装置来实现内冷水水质的处理，具有很好的工作效果。从安全性和经济效益等多方面考虑，微碱性循环处理方法具有简单、安全、可靠等特点，符合当前的使用要求，具有很强的使用价值。
三、结语
综上所述，内冷水质量控制有利于火力发电机组的安全工作。冷水系统水质的控制和提高，减少或不对冷水系统材质和发电机铜线等的腐蚀，同时，还可以降低或不对冷水系统内的堵塞，从而减少火力发电机组的短路事故发生。
参考文献：
[1]程相利；火力发电厂亚临界压力锅炉用水除硅研究[D]；北京科技大学；2001年
[2]王平；任汉涛；周慧波；火电厂循环水监督控制存在的问题及建议[J]；河北电力技术；2011年04期
[3]李培元；火力发电厂水处理及水质控制[M].北京：中国电力出版社.2000.
[4]陈卫清；浅谈热力发电厂化学水处理[J]；黑龙江科技信息；2011年22期
[5]张少锋；付刚；杨晓辉；赵磊；大型水氢氢冷却汽轮发电机效率与损耗测算及影响因素分析[J]；河南电力；2011年02期
[6]胡成；浦绍旭；李债平；陈留存；300MW发电机内冷水系统优化处理的探讨[J]；锅炉制造；2011年04期