CN104591437A - 发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法。该处理系统包括冷却装置和内冷水纳滤微碱化处理装置。其中，内冷水的纳滤微碱化处理装置的纳滤通道的一端与进水通道连通并依次通过第一控制阀、第一流量计、第二控制阀、纳滤设备及第三控制阀与出水通道连接，离子交换通道的一端与进水通道连通并依次通过第四控制阀、第二流量计、第五控制阀、离子交换器及第六控制阀与出水通道连接。离子交换器的进水端还通过第七控制阀与第三控制阀连接。通过使用该纳滤微碱化处理装置，能够控制出水中含有微量的NaOH，以提高内冷水的pH值，并使其稳定在8.0～8.6之间，同时截流内冷水中的Cu²⁺、Fe³⁺及SO₄ ^2-等多价离子，从而将电导率降低到2μS/cm以下。

Description

发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法

技术领域

本发明涉及电厂发电机组冷却水处理领域，尤其是涉及一种发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法。

背景技术

发电机内冷水作为高压电场中的冷却介质，其水质好坏对保证发电机安全经济运行具有至关重要的作用。目前，火力发电机组内冷水系统存在的主要问题是内冷水pH值偏低，空心铜导线易发生酸性腐蚀，进而导致电导率升高。在这种工况下长时间运行会引发空心铜导线水回路堵塞，内冷水流量降低，发电机定子绕阻层间温差升高，严重的会导致发电机线圈损坏。因而，为避免由空芯铜导线腐蚀引起的发电机事故，需要加强对内冷水水质监督，在《大型发电机内冷却水质及系统技术要求》(DL/T801-2010)标准中要求发电机内冷水水质控制指标为pH值(25℃)8.0～9.0，电导率0.4～2.0μS/cm，铜离子含量≤20μg/L。

目前，发电机内冷水处理主要应用的技术为碱化处理法和离子交换处理法(包括超净化处理法)，而对于缓蚀剂法、溢流排水法和氧量调节法已不再使用。

碱化处理法是向内冷水中添加碱化剂调节pH值，使其达到减缓线棒腐蚀的目的。通常添加的碱化剂为氨或NaOH。由于凝结水中含有一定量的氨，故一些电厂采用凝结水作为内冷水补充水，通过调节凝结水和除盐水的比例，调节内冷水的pH值。采用补充凝结水的方式主要存在电导率和pH值波动较大，凝汽器泄露对内冷水系统影响较大的问题。而采用NaOH作为碱化剂时，通常在旁路混床后直接向内冷水中添加微量NaOH溶液调节pH值。加药前，通过混床将电导率降低到0.5μS/cm以下，加药时，控制电导率在1.0～1.5μS/cm，当电导率超过1.5μS/cm时，停止加药。由于内冷水缓冲能力差，需要一套精密的加药控制装置确保加药时不会对电导率产生较大影响。目前，碱化处理法已在现场得到应用，并证明可将pH值控制在7.0～9.0，电导率控制在≤2.0μS/cm，但设备成本高、操作不便。

离子交换处理法是通过混床内装填离子交换树脂去除内冷水中的铜离子、溶解性二氧化碳和其他离子等，从而降低内冷水系统电导率，降低内冷水中腐蚀产物含量，减小空心铜导线发生堵塞的可能性。根据混床内填充树脂的不同，又可分为氢型混床法、钠型混床法、微碱化处理法和双台小混床法等。

氢型混床法即传统混床处理法，在混床内填充H型和OH型树脂，可用于去除内冷水中的阴、阳离子，达到净化水质，降低电导率的作用。该方法存在的问题为混床出水呈弱酸性，空心铜导线内易发生酸性腐蚀。为了避免出水pH值偏低的问题，将小混床中H型树脂更换为Na型树脂，即钠型混床法。钠型混床出水含有微量NaOH，可提高内冷水pH值，但这种方法与内冷水中阳离子含量密切相关，当阳离子含量较大时，电导率会不断升高。微碱化处理法是在氢型混床的基础上将部分H型树脂更换为Na型树脂，通过调整两种树脂的比例，从而达到调节pH值和降低电导率的作用。双台小混床法是将氢型(RH+ROH)混床和钠型(RNa+ROH)混床交替使用或者并联使用。当pH值偏低时，运行钠型小混床或增大钠型混床进水流量，以提高pH值；当电导率偏高时，运行氢型小混床或增大氢型混床进水流量，以降低电导率。

目前大部分大型发电机内冷水系统均配置一台小混床，因此应用最广泛的内冷水处理技术是旁路离子交换处理法。但该方法也存在着离子交换器体积小，运行周期短，需要频繁再生或更换树脂，运行费用较高的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的发电机内冷水处理系统存在的问题，提供一种在提高内冷水pH值的同时，能够降低电导率和铜离子含量，延长离子交换器的运行时间的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法。

一种发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，包括冷却装置和纳滤微碱化处理装置，所述纳滤微碱化处理装置包括进水通道、纳滤通道、离子交换通道和出水通道；所述进水通道与所述冷却装置的出水口连通；所述出水通道与所述冷却装置的进水口连通；所述纳滤通道及所述离子交换通道均分别与所述进水通道连接，且所述纳滤通道从靠近所述进水通道的一端依次通过第一控制阀、第一流量计、第二控制阀、纳滤设备及第三控制阀与所述出水通道连接，所述离子交换通道从靠近所述进水通道的一端依次通过第四控制阀、第二流量计、第五控制阀、离子交换器及第六控制阀与所述出水通道连接；所述离子交换器的进水端还通过第七控制阀与所述第三控制阀连接；所述出水通道上设有第八控制阀；所述第六控制阀与所述第八控制阀的出水端连接。

在其中一个实施例中，所述冷却装置包括内冷水箱、水泵以及冷却器；所述内冷水箱的进水口与所述出水通道连通；所述内冷水箱的出水口通过所述水泵与所述冷却器连通；所述冷却器的出水口与所述进水通道连通。

在其中一个实施例中，所述离子交换器中填充有Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂及OH型离子交换树脂，且所述Na型离子交换树脂、所述H型离子交换树脂及所述OH型离子交换树脂的摩尔比为(0.274～0.439)：(0.435～0.181):1。

在其中一个实施例中，所述离子交换器的出水端与所述第六控制阀之间还设有树脂捕捉器。

在其中一个实施例中，所述出水通道的末端还设有电导率和/或pH在线测试系统。

在其中一个实施例中，所述纳滤设备为截流多价离子且供Na⁺穿过的纳滤设备。

一种发电机内冷水纳滤微碱化处理方法，使用上述任一实施例所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，所述处理方法包括如下步骤：

当所述冷却装置初始运行时，将所述冷却装置的出水引出一部分从所述进水通道依次通过所述第四控制阀、所述第二流量计和所述第五控制阀控制流经所述离子交换器的流量，并直接通过所述离子交换器去除水中的Cu²⁺及HCO₃ ^-，使得出水含有NaOH，pH保持在8.0～8.6；

当所述冷却装置稳定运行，内冷水中的Cu²⁺随运行时间逐渐增加时，将所述冷却装置的出水一部分从所述进水通道引入，并依次通过所述第一控制阀、所述第一流量计、所述第二控制阀和所述纳滤设备去除内冷水中的Cu²⁺，保留部分钠离子后排出，使得出水pH保持在8.0～8.6，电导率控制不高于2.0μS/cm，Cu²⁺含量控制在不高于20μg/L。

在其中一个实施例中，当所述冷却装置内存在气体泄漏时，将所述冷却装置的出水一部分从所述进水通道引入，并依次通过所述第一控制阀、所述第一流量计、所述第二控制阀、所述纳滤设备、所述第三控制阀、所述第七控制阀、所述离子交换器和所述第六控制阀后排出，去除内冷水中的Cu²⁺和因气体泄漏引入的CO2和HCO₃ ^-。

在其中一个实施例中，当补充水水质较差，含有大量杂质离子时，将所述冷却装置的出水部分通过所述第一控制阀、所述第一流量计、所述第三控制阀控制通过所述纳滤设备的内冷水流量，部分通过所述第四控制阀、所述第二流量计和所述第五控制阀控制通过所述离子交换器的内冷水流量，所述纳滤设备与所述离子交换器并联使用，维持出水的pH值在8.0～8.6之间。

在其中一个实施例中，当所述纳滤设备出现堵塞时，将将所述冷却装置的出水直接通过所述离子交换器、所述第七控制阀及所述第三控制阀通入所述纳滤设备，对所述纳滤设备进行反冲洗。

通过使用上述发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法，能够控制出水中含有微量的NaOH，以提高内冷水的pH值，并使其稳定在8.0～8.6之间，同时截流内冷水中的Cu²⁺、Fe³⁺及SO₄ ^2-等多价离子，从而将电导率降低到2μS/cm以下。并且通过采用纳滤设备与离子交换器串联或并联使用，可以延长离子交换器的运行寿命，节约成本。

附图说明

图1为一实施方式的内冷水纳滤微碱化处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一实施方式的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统用于发电机组定子冷却水的处理，尤其是采用水-氢-氢冷却方式的发电机组。该发电机内冷水纳滤微碱化处理系统包括冷却装置和内冷水纳滤微碱化处理装置10。

如图1所示，该内冷水纳滤微碱化处理装置10包括进水通道100、纳滤通道200、离子交换通道300和出水通道400。

纳滤通道200及离子交换通道300均分别与进水通道100连接。纳滤通道200从靠近进水通道100的一端依次通过第一控制阀210、第一流量计220、第二控制阀230、纳滤设备240及第三控制阀250与出水通道400连接。离子交换通道300从靠近进水通道100的一端依次通过第四控制阀310、第二流量计320、第五控制阀330、离子交换器340及第六控制阀350与出水通道400连接。此外，在本实施方式中，离子交换器340的进水端还通过第七控制阀360与第三控制阀250连接。出水通道400上设有第八控制阀410。第六控制阀350与第八控制阀410的出水端连接。

纳滤设备240为截流多价离子且供Na⁺穿过的纳滤设备，如去除内冷水中的Cu²⁺、Fe³⁺及SO₄ ^2-等多价离子，保留部分Na⁺。

在本实施方式中，离子交换器340中填充有Na型离子交换树脂(RNa)、H型离子交换树脂(RH)及OH型离子交换树脂(ROH)，用于去除水中剩余的离子，如Cu²⁺、HCO₃ ^-等，使得出水中含有微量的NaOH，以提高内冷水的pH值，使其稳定在8.0～8.6之间，电导率降低到2μS/cm以下。优选的，在本实施方式中，且Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂及OH型离子交换树脂的摩尔比为(0.274～0.439)：(0.435～0.181):1。

离子交换器340内发生如下交换反应：

2RH+Cu²⁺＝R₂Cu+2H⁺；

2RNa+Cu²⁺＝R₂Cu+2Na⁺；

ROH+HCO₃ ^-＝RHCO₃+OH^-。

进一步，在本实施方式中，离子交换器340的出水端与第六控制阀350之间还设有树脂捕捉器370，以用于捕集随水带出的离子交换器340的树脂颗粒。

出水通道400的末端还设有电导率和/或pH在线测试装置420，用于实时监测出水的电导率和/或pH。

该冷却装置包括内冷水箱、水泵以及冷却器。该内冷水箱的进水口与内冷水纳滤微碱化处理装置10的出水通道400连通。该内冷水箱的出水口通过该水泵与该冷却器连通。该冷却器的出水口与该内冷水纳滤微碱化处理装置10的进水通道100连通。

此外，本实施方式还提供了一种发电机内冷水纳滤微碱化处理方法，其使用上述发电机内冷水纳滤微碱化处理装置，包括如下步骤：

当冷却装置初始运行时，将冷却装置的出水引出一部分从进水通道100依次通过第四控制阀310、第二流量计320和第五控制阀330控制流经离子交换器340的流量，并直接通过离子交换器340去除水中的Cu²⁺及HCO₃ ^-，使得出水含有NaOH，pH保持在8.0～8.6；

当冷却装置稳定运行，内冷水中的Cu²⁺随运行时间逐渐增加时，将冷却装置的出水一部分从进水通道100引入，并依次通过第一控制阀210、第一流量计220、第二控制阀230和纳滤设备240去除内冷水中的Cu²⁺，保留部分钠离子后排出，使得出水pH保持在8.0～8.6，电导率控制不高于2.0μS/cm，Cu²⁺含量控制在不高于20μg/L。

当冷却装置内存在气体泄漏时，将冷却装置的出水一部分从进水通道引入，并依次通过第一控制阀210、第一流量计220、第二控制阀230、纳滤设备240、第三控制阀250、第七控制阀360、离子交换器340、树脂捕捉器370、第六控制阀350和电导率和/或pH在线测试装置420，去除内冷水中的Cu²⁺和因气体泄漏引入的CO2和HCO₃ ^-。

当补充水水质较差，含有大量杂质离子时，通过第一控制阀210、第一流量计220、第三控制阀230控制通过纳滤设备240的内冷水流量，通过第四控制阀310、第二流量计320和第五控制阀330控制通过离子交换器340和树脂捕捉器370的内冷水流量，将纳滤设备240和离子交换器340并联使用，从而降低电导率，维持pH值在8.0～8.6之间。

当纳滤设备240出现污堵时，将内冷水直接通过离子交换器340、第七控制阀360及第三控制阀250通入纳滤设备240，对纳滤设备240进行反冲洗。

通过使用该发电机内冷水纳滤微碱化处理系统及处理方法，能够控制出水中含有微量的NaOH，以提高内冷水的pH值，并使其稳定在8.0～8.6之间，同时截流内冷水中的Cu²⁺、Fe³⁺及SO₄ ^2-等多价离子，从而将电导率降低到2μS/cm以下。并且通过采用纳滤设备240与离子交换器340串联或并联使用，可以延长离子交换器340的运行寿命，节约成本。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，其特征在于，包括冷却装置和纳滤微碱化处理装置，所述纳滤微碱化处理装置包括进水通道、纳滤通道、离子交换通道和出水通道；所述进水通道与所述冷却装置的出水口连通；所述出水通道与所述冷却装置的进水口连通；所述纳滤通道及所述离子交换通道均分别与所述进水通道连接，且所述纳滤通道从靠近所述进水通道的一端依次通过第一控制阀、第一流量计、第二控制阀、纳滤设备及第三控制阀与所述出水通道连接，所述离子交换通道从靠近所述进水通道的一端依次通过第四控制阀、第二流量计、第五控制阀、离子交换器及第六控制阀与所述出水通道连接；所述离子交换器的进水端还通过第七控制阀与所述第三控制阀连接；所述出水通道上设有第八控制阀；所述第六控制阀与所述第八控制阀的出水端连接。

2.如权利要求1所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，其特征在于，所述冷却装置包括内冷水箱、水泵以及冷却器；所述内冷水箱的进水口与所述出水通道连通；所述内冷水箱的出水口通过所述水泵与所述冷却器连通；所述冷却器的出水口与所述进水通道连通。

3.如权利要求1所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，其特征在于，所述离子交换器中填充有Na型离子交换树脂、H型离子交换树脂及OH型离子交换树脂，且所述Na型离子交换树脂、所述H型离子交换树脂及所述OH型离子交换树脂的摩尔比为(0.274～0.439)：(0.435～0.181):1。

4.如权利要求1所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，其特征在于，所述离子交换器的出水端与所述第六控制阀之间还设有树脂捕捉器。

5.如权利要求1所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，其特征在于，所述出水通道的末端还设有电导率和/或pH在线测试系统。

6.如权利要求1所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，其特征在于，所述纳滤设备为截流多价离子且供Na⁺穿过的纳滤设备。

7.一种发电机内冷水纳滤微碱化处理方法，其特征在于，使用如权利要求1～6中任一项所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理系统，所述处理方法包括如下步骤：

当所述冷却装置初始运行时，将所述冷却装置的出水引出一部分从所述进水通道依次通过所述第四控制阀、所述第二流量计和所述第五控制阀控制流经所述离子交换器的流量，并直接通过所述离子交换器去除水中的Cu²⁺及HCO₃ ^-，使得出水含有NaOH，pH保持在8.0～8.6；其他部分的出水直接从冷却器进入发电机定子冷却水集水管。

当所述冷却装置稳定运行，内冷水中的Cu²⁺随运行时间逐渐增加时，将所述冷却装置的出水一部分从所述进水通道引入，并依次通过所述第一控制阀、所述第一流量计、所述第二控制阀和所述纳滤设备去除内冷水中的Cu²⁺，保留部分钠离子后排出，使得出水pH保持在8.0～8.6，电导率控制不高于2.0μS/cm，Cu²⁺含量控制在不高于20μg/L。

8.如权利要求7所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理方法，其特征在于，当所述冷却装置内存在气体泄漏时，将所述冷却装置的出水一部分从所述进水通道引入，并依次通过所述第一控制阀、所述第一流量计、所述第二控制阀、所述纳滤设备、所述第三控制阀、所述第七控制阀、所述离子交换器和所述第六控制阀后排出，去除内冷水中的Cu²⁺和因气体泄漏引入的CO2和HCO₃ ^-。

9.如权利要求7所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理方法，其特征在于，当补充水水质较差，含有大量杂质离子时，将所述冷却装置的出水部分通过所述第一控制阀、所述第一流量计、所述第三控制阀控制通过所述纳滤设备的内冷水流量，部分通过所述第四控制阀、所述第二流量计和所述第五控制阀控制通过所述离子交换器的内冷水流量，所述纳滤设备与所述离子交换器并联使用，维持出水的pH值在8.0～8.6之间。

10.如权利要求7所述的发电机内冷水纳滤微碱化处理方法，其特征在于，当所述纳滤设备出现堵塞时，将将所述冷却装置的出水直接通过所述离子交换器、所述第七控制阀及所述第三控制阀通入所述纳滤设备，对所述纳滤设备进行反冲洗。