CN104761022B - 一种处理发电机内冷水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理发电机内冷水的方法，该方法包括将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述发电机内冷水旁路小混床中填装有至少一个树脂单元，按照所述旁路小混床中的水流方向，每个所述树脂单元依次包括阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层。本发明通过调整现有技术的发电机内冷水旁路小混床中的树脂的填装方法使得发电机内冷水旁路小混床净化处理的周期延长，从而降低成本，而且处理的效果使得小混床出水的电导率、pH值和铜含量均达到发电机内冷水水质要求。

Description

一种处理发电机内冷水的方法
技术领域
本发明涉及火力发电领域，具体地，涉及一种处理发电机内冷水的方法。
背景技术
目前，我国应用的大型发电机组普遍采取的防腐、净化处理的方式主要有单纯的补充除盐水或凝结水运行方式、内冷水加铜缓蚀剂法、小混床处理法和双小混床处理法。
发电机运行中内冷水化学监督的指标一般为电导率、pH和铜含量。这三项指标是发电机对冷却水质的重要要求，而内冷水属于纯水，较其他水质监测影响因素较多，因此常常需要对内冷水中电导率、pH和铜含量的含义以及监测的干扰因素进行深入分析。
(1)电导率
电导率影响发电机的泄漏电流，当电导率过大，会引起较大的泄漏电流，所以应尽量控制低一些。我国大型机组电导率一般要求0.5μS/cm以下，进口机组有的要求0.2μS/cm以下。由于电导率反映的是水中离子含量的多少，而采用除盐水作为发电机内冷水的补充水引起电导率升高主要是由于除盐水吸收空气中二氧化碳，在水中形成碳酸后，解离出离子而导致。
(2)pH值
内冷水控制pH值的目的是防止铜导线的腐蚀，铜在水中稳定区间pH值在7-10之间，发电机内冷水pH值标准为7-9。影响pH值降低的主要原因是内冷水箱空气门通大气，因此内冷水吸收空气中的二氧化碳；同时补充除盐水也会吸收二氧化碳。内冷水箱用氮气封闭时可解决吸收二氧化碳的导致的问题，而其缺点是会降低对水箱氢气监测的灵敏度。
pH值测量也是影响发电机内冷水水质的一个重要因素，在线仪表大都采用标准缓冲溶液静态标定后进行动态测量，静电荷、液接电位、氯化钾扩散浓度不一致会引起误差，而采用取样后进行测定的方式又易受空气中的二氧化碳污染，上述原因均可造成pH值偏低。
(3)铜
发电机内冷水对发电机铜线棒腐蚀一般为均匀腐蚀，腐蚀产物分为氧化铜、氢氧化铜和铜离子。且国内一般标准要求发电机内冷水的水质为铜含量低于20μg/L。发电机运行后，铜线棒运行初期表面形成氧化膜，因极化作用腐蚀速度趋缓，并随外界的条件波动。然而，线棒上腐蚀产物很快达到一个动态平衡，使得线棒表面缓慢腐蚀并可以吸附水中的腐蚀产物。而真正最能影响发电机的是腐蚀产物在有异物的空心导线内部的沉积，其减少了该线棒的通流面积，使其冷却效果变差。造成发电机定子线棒层间最高与最低温度间的温差和定子线棒引水管出水温差明显升高。
现有技术常采用除盐水作为内冷水，且一般采用将发电机的内冷水20％左右的流量通过旁路小混床进行净化处理以得到除盐水。
然而，传统的内冷水旁路小混床净化处理具有处理周期短和处理效果不佳的弊端，常常使得通过传统的内冷水旁路小混床进行净化处理的除盐水的pH值过低，从而不能满足大型机组对发电机内冷水水质的要求。因此，亟需找到一种新的方法得到水质达标的发电机内冷水。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理发电机内冷水的方法，该方法能够克服现有技术的缺陷，使得发电机内冷水旁路小混床净化处理的周期长，从而降低成本，而且处理的效果使得小混床出水的电导率、pH值和铜含量均达到发电机内冷水水质要求。
本发明的发明人是基于以下思路完成本发明的技术方案的：现有技术的小混床处理发电机内冷水的方法无论是从调节电导率、pH值还是铜含量入手均不能使得机组安全而经济地运行，而且，树脂的处理周期相对较短，使得企业的生产成本大幅度提高。而本发明的发明人在研究中发现，由于阳树脂工作交换容量高于阴树脂一倍，为保证阴阳离子平衡，传统的发电机内冷水处理混床中通常按阳树脂：阴树脂为1:2的比例均匀混合装填。根据计算可以得知，当混床中的阳离子树脂装填量为100kg，阳离子树脂的工作交换容量为1mol/L，阳离子树脂001×7型的视密度为0.85kg/L，混床装填树脂量为118L，而总的交换容量为118mol/L，当树脂失效时，交换铜的量可以达到7498g。如按混床运行的流量为20m3/h计算，发电机内冷水混床的年平均除铜量为7.44μg/L，到失效时可运行50188h。因此，根据上述计算结果可以知道，混床运行周期短并不是树脂量不够造成。因此，本发明的发明人在实验过程中想到是否能够通过调整构成小混床的阴阳离子树脂的配比而改善树脂的处理周期以及发电机内冷水的水质，于是通过一系列的创造性研究完成了本发明的技术方案。
为了实现上述目的，本发明提供一种处理发电机内冷水的方法，该方法包括将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述发电机内冷水旁路小混床中填装有至少一个树脂单元，按照所述旁路小混床中的水流方向，每个所述树脂单元依次包括阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层。
本发明通过调整现有技术的发电机内冷水旁路小混床中的树脂的填装方法，能够在不改动设备的前提下就能够通过充分利用树脂的性能而使得发电机内冷水旁路小混床净化处理的周期延长，从而降低成本，而且处理的效果使得小混床出水的电导率、pH值和铜含量均达到发电机内冷水水质要求。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种处理发电机内冷水的方法，该方法包括将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述发电机内冷水旁路小混床中填装有至少一个树脂单元，按照所述旁路小混床中的水流方向，每个所述树脂单元依次包括阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层。
在本发明的方法中，所述阴阳离子混合树脂层是指由阴离子树脂和阳离子树脂均匀混合后形成的树脂层。
在本发明的方法中，对单位时间内注入所述发电机内冷水旁路小混床中的发电机内冷水的出水量没有特别的限定，由于在实际操作中，发电机内冷水通常是采用循环处理的方法，因此，本发明可以采用将发电机内冷水总量的20％左右的流量通过旁路小混床进行循环净化处理以得到水质合格的除盐水以循环用于发电机内。
在本发明的方法中，注入所述发电机内冷水旁路小混床中的发电机内冷水中一般含有由水流冲刷下来的铜线棒沉积的氧化铜、氢氧化铜腐蚀产物，这些固体颗粒无法被过滤器截留，大多沉积或截留在所述小混床的上层(即按照所述旁路小混床中的水流方向，沉积或截留在所述小混床的水流入口附近的树脂层上)，而通过按照所述旁路小混床中的水流方向，在所述树脂单元中首先设置阳离子树脂层时，该阳离子树脂层能够除去内冷水中的阳离子，使水成微酸性，从而可以促进水中的氧化铜和氢氧化铜溶解，充分发挥阳树脂除铜元素的作用。而阳离子树脂交换层中的反应如下：
M++RH——RMH+ (1)
Cu(OH)2+2H+——Cu2++2H2O (2)
CuO+2H+——Cu2++H2O (3)
在本发明所述的处理发电机内冷水的方法中，所述树脂单元的个数可以为1-5个，本发明优选树脂单元的为1-3个。在本发明所述的方法中，也可以采用多个如本发明所述的所述发电机内冷水旁路小混床串联的方法处理发电机内冷水。
根据本发明的处理发电机内冷水的方法，为了将水中的阴离子全部转换为氢氧根离子，彻底除去水中溶解的二氧化碳，并截留阳树脂胶溶出的低分子含羧基酸性聚合物，各个所述树脂单元中的阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层的高度比可以相同或不同，本发明优选各个所述树脂单元中的阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层的高度比各自独立地为1：1-10：0.8-1.2；更优选为1：1-5：1。
根据本发明的处理发电机内冷水的方法，所述阴阳离子混合树脂层包括阴离子树脂和阳离子树脂，且所述阴阳离子混合树脂层中的阴离子树脂和阳离子树脂的用量重量比可以为1.5-2.5：1。在本发明的方法中，通过按照所述旁路小混床中的水流方向，在所述树脂单元中的阳离子树脂层之后设置阴阳离子混合树脂层主要作用为对水进行深度处理。通过比较发现：采用阴阳离子混合的树脂层中的阴离子树脂和阳离子树脂的用量重量比为1.5-2.5：1时，比均匀混合的树脂层效果好。
根据本发明的处理发电机内冷水的方法，按照所述旁路小混床中的水流方向，优选所述阴阳离子混合树脂层可以依次包括上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层。
根据本发明的处理发电机内冷水的方法，按照所述旁路小混床中的水流方向，优选所述上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层中的阴离子比阳离子的重量比依次增大。在本发明所述的方法中，需要说明的是，所述上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层中的阴离子和阳离子均为均匀混合，也即在同一个部位中的阴离子和阳离子的重量比是相同的。而所述阴离子比阳离子的重量比依次增大是指所述上部阴阳离子混合树脂层中的阴离子与阳离子的重量比比中部阴阳离子混合树脂层中的阴离子与阳离子的重量比要小，而中部阴阳离子混合树脂层中的阴离子与阳离子的重量比比下部阴阳离子混合树脂层中的阴离子与阳离子的重量比要小。
根据本发明的处理发电机内冷水的方法，所述上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层的高度比优选为1：0.5-1.5：0.5-2。
在本发明的处理发电机内冷水的方法中，优选所述上部阴阳离子混合树脂层中的阳离子树脂和阴离子树脂的用量重量比可以为1：0.5-1.5。
在本发明的处理发电机内冷水的方法中，优选所述中部阴阳离子混合树脂层中的阳离子树脂和阴离子树脂的用量重量比可以为1：1.5-2.5。
在本发明的处理发电机内冷水的方法中，优选所述下部阴阳离子混合树脂层中的阳离子树脂和阴离子树脂的用量重量比为1：2.5-3.5。
在本发明的处理发电机内冷水的方法中，对将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理的条件没有特别的限定，本领域技术人员可以根据常规的处理条件进行选择，为了使得旁路小混床的出水水质更好，本发明优选所述处理的条件包括：温度可以为0-45℃，优选为15-35℃；液时空速可以为12-30h-1；优选为15-25h-1。
本发明的处理发电机内冷水的方法可以处理各种水质的发电机内冷水，本发明的方法尤其对电导率在0.01-5μS/cm、pH值为5.5-8.5，铜含量为1.00-60μg/L范围内的发电机内冷水具有很好的处理效果。
在本发明的处理发电机内冷水的方法中，对所述阴离子树脂和阳离子树脂的种类没有特别的规定，但是本发明的发明人在研究中发现，当采用凝胶型普通型树脂时，常常会泄漏大量低分子聚合物，本发明的发明人认为这主要是阳树脂胶溶物含有大量羧基(-COOH)，它们会污染系统并使小混床出水pH偏低，另外，内冷水循环系统中形成的氢氧化铜很容易污染树脂，造成交换容量显著下降。因此，为加强抗污染性能，本发明优选在所述混床中使用大孔树脂，采用该大孔树脂在所述混床中的电导率升高到0.4μS/cm以上时，虽然除铜能力有所下降，但pH值仍然能够达到8以上。而为了提高旁路小混床的出水水质及延长运行周期，本发明优选所述阴离子树脂可以为氢氧型阴离子交换树脂，所述阳离子交换树脂可以为氢型阳离子交换树脂。
本发明对测试所述内冷水的电导率、pH值和铜含量的方法及仪器没有特别的限定，本领域技术人员可以采用本领域内常规使用的各种方法进行测定。
通过采用本发明的上述方法处理发电机内冷水能够有效降低铜含量，而且采用三层树脂可明显延长运行时间，降低内冷水电导率和含铜量，保证pH在合格范围。本发明的该方法不用改动设备，比其他方法操作控制简单，也没有采用氢、钠、氢氧混床造成电导率升高的现象。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，在没有特别说明的情况下，所使用的各种试剂和材料均来自市售。
以下实施例中涉及的发电机为山西鲁能河曲发电有限公司中型号为QFSN-600-2-22B的发电机；所述阳离子树脂的型号为Dowe Monoshere650c；所述阴离子树脂的型号为Dowe Monoshere 550A；测定电导率的仪器为便携式电导率仪，型号为HCC320；测试pH值的pH计的型号为PHBJ-260；测试铜含量的仪器为分光光度计，型号为722-100。
在以下实施例中，所述平均值是根据平行取样测试4次后取平均值而得。
在以下实施例和对比例所涉及的方法中的处理周期均为1年，在处理开始时测得所述发电机内冷水旁路小混床出水的电导率为0.13μS/cm，pH值的平均值为7.23，铜含量的平均值为13.17μg/L；在处理1年后测得所述发电机内冷水旁路小混床出水的水质如各实施例和对比例的结果所示。
实施例1
将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述处理的条件为：温度为25℃，液时空速为20h-1。
所述树脂单元为1个，且按照所述旁路小混床中的水流方向，所述树脂单元中依次设置为阳离子树脂层200mm、阴阳离子混合树脂层600mm和阴离子树脂层200mm。按照所述旁路小混床中的水流方向，所述阴阳离子混合树脂层依次设置为上部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为1：1)、中部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为2：1)和下部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为3：1)，且三者的高度比为1：1：1。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.12μS/cm，pH值的平均值为8.17，铜含量的平均值为3.93μg/L。
实施例2
将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述处理的条件为：温度为15℃，液时空速为15h-1。
所述树脂单元为3个，3个树脂单元相同，且按照所述旁路小混床中的水流方向，各个所述树脂单元中依次设置为阳离子树脂层110mm、阴阳离子混合树脂层110mm和阴离子树脂层110mm。按照所述旁路小混床中的水流方向，所述阴阳离子混合树脂层依次设置为上部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为0.5：1)、中部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为2.5：1)和下部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为3：1)，且三者的高度比为1：1.5：0.5。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.13μS/cm，pH值的平均值为8.16，铜含量的平均值为4.07μg/L。
实施例3
将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述处理的条件为：温度为35℃，液时空速为25h-1。
所述树脂单元为2个，2个树脂单元相同，且按照所述旁路小混床中的水流方向，各个所述树脂单元中依次设置为阳离子树脂层75mm、阴阳离子混合树脂层350mm和阴离子树脂层75mm。按照所述旁路小混床中的水流方向，所述阴阳离子混合树脂层依次设置为上部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为0.5：1)、中部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为2.5：1)和下部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为3：1)，且三者的高度比为1：0.5：2。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.11μS/cm，pH值的平均值为8.19，铜含量的平均值为3.92μg/L。
实施例4
将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述处理的条件为：温度为45℃，液时空速为12h-1。
所述树脂单元为5个，5个树脂单元相同，且按照所述旁路小混床中的水流方向，各个所述树脂单元中依次设置为阳离子树脂层17mm、阴阳离子混合树脂层169.4mm和阴离子树脂层13.6mm。按照所述旁路小混床中的水流方向，所述阴阳离子混合树脂层依次设置为上部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为1.5：1)、中部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为1.5：1)和下部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为3.5：1)，且三者的高度比为1：1.5：1。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.17μS/cm，pH值的平均值为8.32，铜含量的平均值为5.03μg/L。
实施例5
本实施例采用与实施例1相同的方法进行，所不同的是：
所述树脂单元中依次设置为阳离子树脂层200mm、阴阳离子混合树脂层200mm和阴离子树脂层600mm。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.21μS/cm，pH值的平均值为7.92，铜含量的平均值为15.36μg/L。
实施例6
本实施例采用与实施例2相同的方法进行，所不同的是：
所述阴阳离子混合树脂层依次设置为上部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为0.5：1)、中部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为2.5：1)和下部阴阳离子混合树脂层(阴离子：阳离子的重量比为3：1)，且三者的高度比为1：2：0.5。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.20μS/cm，pH值的平均值为7.97，铜含量的平均值为14.68μg/L。
实施例7
本实施例采用与实施例3相同的方法进行，所不同的是：
液时空速为8h-1。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.18μS/cm，pH值的平均值为8.01，铜含量的平均值为9.56μg/L。
对比例1
将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述处理的条件为：温度为25℃，液时空速为20h-1。
所述树脂单元为1个，且按照所述旁路小混床中的水流方向，所述树脂单元为阳离子树脂与阴离子树脂均匀混合，且两者的重量比为阳离子树脂：阴离子树脂＝1：2，树脂层的总高度为1000mm。
在上述发电机内冷水旁路小混床稳定运行并测试1年后，得到发电机内冷水旁路小混床出水的电导率的平均值为0.92μS/cm，pH值的平均值为6.89，铜含量的平均值为40.26μg/L。
通过对比以上实施例1-7和对比例1的数据可以看出，采用本发明的方法使得发电机内冷水旁路小混床稳定运行持续1年后，仍然能够使得小混床的出水水质达到要求，具体地，发电机内冷水的电导率和含铜量明显较低，而且pH在合格范围。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (13)

1.一种处理发电机内冷水的方法，该方法包括将发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理，所述发电机内冷水旁路小混床中填装有至少一个树脂单元，其特征在于，按照所述旁路小混床中的水流方向，每个所述树脂单元依次包括阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层；
其中，按照所述旁路小混床中的水流方向，所述阴阳离子混合树脂层依次包括上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层，且所述上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层中的阴离子比阳离子的重量比依次增大。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述树脂单元的个数为1-5个。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述树脂单元的个数为1-3个。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，各个所述树脂单元中的阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层的高度比相同或不同，各自独立地为1：1-10：0.8-1.2。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，各个所述树脂单元中的阳离子树脂层、阴阳离子混合树脂层和阴离子树脂层的高度比相同或不同，各自独立地为1：1-5：1。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阴阳离子混合树脂层包括阴离子树脂和阳离子树脂，且所述阴阳离子混合树脂层中的阴离子树脂和阳离子树脂的用量重量比为1.5-2.5：1。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上部阴阳离子混合树脂层、中部阴阳离子混合树脂层和下部阴阳离子混合树脂层的高度比为1：0.5-1.5：0.5-2。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上部阴阳离子混合树脂层中的阳离子树脂和阴离子树脂的用量重量比为1：0.5-1.5。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述中部阴阳离子混合树脂层中的阳离子树脂和阴离子树脂的用量重量比为1：1.5-2.5。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，所述下部阴阳离子混合树脂层中的阳离子树脂和阴离子树脂的用量重量比为1：2.5-3.5。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，发电机内冷水注入发电机内冷水旁路小混床中进行处理的条件包括：温度为0-45℃，液时空速为12-30h-1。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阴离子树脂为氢氧型阴离子交换树脂，所述阳离子交换树脂为氢型阳离子交换树脂。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发电机内冷水的电导率为0.01-5μS/cm、pH值为5.5-8.5，铜含量为1.00-60μg/L。
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