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发电机内冷水系统BTA防腐处理技术的应用

  
    　　刘小明¹，白云¹，贺熹坤¹，陈涛¹；王日希²，谢世全²

    

　　（1．攀枝花发电公司，四川攀枝花　617065；

2．四川电力试验研究院，四川成都　610072）

        摘　要：攀枝花发电公司新庄站汽轮发电机组发电机双水内冷系统通过BTA＋EA复合缓蚀剂处理，防止了发电机空芯铜导线的腐蚀，解决了因腐蚀内冷水中铜离子含量升高，电导率上升的问题，提高了发电机运行的安全性。

　　关键词：发电机内冷水；复合缓蚀剂；防腐处理

  

　　目前水内冷发电机组在国内已普遍应用，发电机内冷水一般都采用除盐水或凝结水作为补充水。发电机采用内冷水技术后，增加了发电机的线负荷和电流密度，从而提高了单机容量，缩小了体积，减轻了重量，为电力安全生产带来了可观的经济效益。但与此同时出现了由于内冷水质量不良引起空芯铜导线腐蚀的问题。由于腐蚀，导致内冷水中铜离子含量增高，电导率上升，发电机泄漏电流增大；另一方面，腐蚀产物在空芯铜导线内沉积，减少导线的流通面积，从而导致导线温度明显上升，绝缘受损，为了防止腐蚀，国内外对内冷水系统广泛应用防腐处理技术。



1　设备概况


　　攀枝花发电公司新庄站共有两台50  MW凝汽式汽轮发电机组，一号汽轮机组是东方汽轮机厂生产的N75－90－1型机组，配套上海电机厂制造的QFS－50－2型发电机，二号汽轮机是上海汽轮机厂生产的N50－90－1型机组，配套北京重型电机厂制造的SQF－50－2型发电机。发电机均采用双水内冷方式，除盐水作为补充水源，并应用凝结水作为备用水源，采用闭式循环。
      
2　发动机内冷水水质现状分析


　　新庄站自投产以来，发电机内冷水一直用凝结水作为补充水源，由于凝结水含NH3，可以起到调节内冷水pH值的作用，从而达到防止发电机内冷水空芯铜导线腐蚀的目的。但由于系统及水汽质量控制等方面的原因，内冷水NH3含量不易控制，导致内冷水铜含量常常大于200μg／L，说明内冷水系统存在比较严重的腐蚀问题。鉴于此，为提高凝结水NH₃含量，考虑增加NH3点，新庄站于1998年8月在除盐水系统小除盐箱出口管上加NH₃（除盐水泵前），以提高凝结水和内冷水的NH3的含量，但运行后同样存在加NH₃量的控制问题，过小，内冷水pH值偏低，不利于防腐。同时，DD值升高，造成发电机直流接地，影响发电机安全运行，截至2000年10月，内冷水水质Cu^2＋含量一直在80～160μg／L范围，DD在5～10μs／cm范围。为吸取华能岳阳电厂一号发电机组因内冷水水质问题定子绝缘严重损坏，造成巨大经济损失的教训，经与四川电力试验研究院合作，分别于2000年10月和2001年9月在新庄站两台发电机组上推广应用发电机空芯铜导线BTA复合防腐处理技术。

3　BTA＋EA防腐处理工作原理


　　BTA＋EA复合缓蚀剂加入内冷水系统中，在Cu－H₂O腐蚀体系起到阳极抑制的作用，能良好地在铜导线内壁金属表面形成保护膜，起到防止铜腐蚀的作用。

　　BTA化学名称为苯骈三氮唑，是一种有效的铜缓蚀剂，其分子式为C₆  
H₅  N₃，与铜原子作用在铜管表面生成一层聚合直线结构的Cu－BTA膜，此膜具有双层结构：Cu／Cu₂O／Cu－BTA，膜厚仅50  A，吸附在铜的表面，致密稳定，Cu－BTA膜的形成速度随水温的升高而加快，使金属得到很好的保护。
      
　　EA的化学名称为乙醇胺，分子式为NH2CH2CH2OH2，为无色带胺味的液体，EA对Cu－BTA膜的形成，具有协同效应。
4　工业性试验

4．1　内冷水系统补水方式的改进

　　由于NH3对Cu－BTA膜有一定的破坏作用，因此将含有NH3的除盐水补水系统进行改进，达到内冷水补水不含NH₃。系统具体的改进方法：从小除盐水出口管上另敷设一支路φ32的不锈钢管至机组水冷箱，并增加一台流量为20    
m³／h，扬程20  m的水泵，作为发电机水冷系统独立补充水系统，同时将原来的加氨点和取样点改至1、2号除盐水泵出口管道上。系统改进前如图1，系统改进后如图2。
      

4．2　增加加药装置

　　在水冷箱顶部安装一个加药漏斗即可，如图2。


4．3　加药剂量及周期和控制范围

　　为了减少药品的耗量，以及延长加药周期，分别对BTA0．32～9．6  mg／L和EA0．43～0．86  mg／L剂量进行试验，以新庄站一号机组为例，根据pH、DD、Cu^2＋都达到部颁标准及加药周期尽量延长综合考虑，确定加药剂量为BTA2．2～9．5  mg／L、EA0．43～0．72  mg／L。当Cu2＋大于40μg／L或BTA小于2．5μg／L时需加药。
      

4．4　加药剂量及配置方法

　　BTA加药量的确定：正常运行阶段控制BTA的浓度为2．5～9．5μg／L，根据内冷水原有的BTA的浓度确定加药量。

　　加药量＝内冷水系统的水容积×（BTA的浓度控制范围－内冷水原有BTA的浓度）。水系统的水容积约为7．0    
m³。
  
　　BTA溶液配置方法：准确称取需要量的BTA，在烧杯中以除盐水溶解，取上部清液倒入10  L塑料桶中，烧杯再放入除盐水，使未溶解的BTA继续溶解，再倒出上部清液至塑料桶中，反复多次，直至BTA全部溶解为止。
    
　　EA加药量的确定：mEA／mBTA＝1／10～1．7／10，根据内冷水的pH适当调节EA的加药量。

　　EA溶液配制方法：准确量取一定量的EA（1  ml≈1  g）倒入塑料桶中，用除盐水稀释至10  L。
      
　　将BTA溶液和EA溶液混合均匀后待用。


4．5　试验步骤

　　1）由化学专业通知机运专业进行内冷水箱换水，以不含NH3的除盐水换掉水冷箱中的冷却水（含NH₃）。具体方法：①开启三号除盐水泵，由新增的内冷水补水系统向水冷箱补水；②关闭由凝结水系统补水冷箱的有关阀门，并保持严密不漏；③开启水冷箱底部放水门进行放水，换水过程保持水冷箱正常水位。

　　2）化学专业每隔一定时间对内冷水进行化验，直至含NH₃量为零止，停止水冷箱换水。

　　3）换水结束后，开始向水冷箱加配制好的BTA＋ET混合溶液，应慢慢加入水冷箱。为防止水冷箱中药液不均匀，一般保持在10  min左右加完。
      
　　4）检测项目、方法及时间：试验期间每天按要求进行内冷水pH、DD、BTA、Cu^2＋监测，当水质合格且稳定时，试验结束。工业性试验结束见表1（以新庄站一号机组为例），试验结束投入正常运行后，每周一、三、五取样分析内冷水水质。

　参考文献

    
［1］　西安热工研究院编．火力发电厂水试验方法标准规程汇编［S］．北京：中国标准出版社，1995．6．

［2］　电力部热工研究院编．GB／T12145－1999火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量［S］．1999．3．