一种发电机内冷水加氧增强空芯铜导线在役自钝化系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种发电机内冷水加氧增强空芯铜导线在役自钝化系统及方法。该系统包括由内冷水水箱、内冷水循环泵和定子绕组通过管道连接形成的主路，和连接于内冷水泵出口与定子绕组之间的内冷水处理旁路。钝化方法如下：机组启动初期，在发电机运行状态下，通过离子交换微碱化调控内冷水为微碱性，同时对发电机内冷水加氧处理，协调控制内冷水的pH值和DO含量处于铜的自钝化范围，根据DO消耗速率变化判断钝化终点，钝化完成后停止加氧，直接切换为系统正常运行状态。本发明专利技术可实现空芯铜导线内表面的快速在役自钝化，无钝化废水产生，避免了常规钝化的复杂工序和后续钝化废水的处理，简化了机组启动前的准备工作，为发电机安全经济运行提供保障。济运行提供保障。济运行提供保障。

【技术实现步骤摘要】
一种发电机内冷水加氧增强空芯铜导线在役自钝化系统及方法


[0001]本专利技术属于发电设备腐蚀与防护
，具体涉及一种发电机内冷水加氧增强空芯铜导线在役自钝化系统及方法。

技术介绍

[0002]发电机内冷水是一种常用的定子铜导线冷却介质。为避免铜导线的腐蚀，需要对内冷水进行相应的处理(叶春松.纯水中微量铜腐蚀控制原理及应用技术研究[D].上海:同济大学,2002；DL/T 1039
‑
2016发电机内冷水处理导则[S].北京:中国电力出版社,2016；于华强，孟新静，葛红花.定子铜线圈在内冷水中的腐蚀与控制[J].腐蚀与防护,2021,42(10):61
‑
67)。然而，在发电机内冷水系统长期运行、停运和检修过程中，由于多种原因，铜导线仍可能发生比较严重的腐蚀。这会导致冷却水流量下降、局部过热等问题，影响机组的安全经济运行。因此，当系统运行状态达到清洗条件时，需要对腐蚀空芯铜导线进行化学清洗(DL/T 801
‑
2010大型发电机内冷却水质及系统技术要求[S].北京:中国电力出版社,2010)。
[0003]腐蚀空芯铜导线的常规化学清洗包括酸洗和钝化两个主要环节。其中，钝化是利用钝化剂使酸洗
‑
水冲洗后的空芯铜导线内表面生成钝化膜。常规钝化方法主要包括两大类：铜缓蚀剂预膜钝化和碱化剂碱化钝化。铜缓蚀剂主要为苯并三氮唑(Benzotriazole,BTA)和2
‑
巯基苯并噻唑(Mercaptobenzothiazole,MBT)。碱化剂主要为NaOH、磷酸三钠、氨水等。李良等以MBT作为主预膜剂对酸洗后的铜导线进行镀膜处理。预膜液的浓度控制在40mg/L～50mg/L，系统内预膜液的pH值维持在9.0～10.5之间。钝化后试样表征结果表明，铜表面形成了一层有机吸附膜(李良,刘国强,宋丽莎,等.发电机定子线棒堵塞问题分析及清洗预膜效果评价[J].清洗世界,2016,32(05):1
‑
6)。李良等为解决秦山二核1号机组发电机定子冷却水管路堵塞的问题，对内冷水系统进行了整机化学清洗。在钝化环节，他们先将溶液的pH值调节至12.0并加入0.1％的活化剂，使裸露的铜表面强制氧化成铜氧化物，再以50mg/L MBT和20mg/L BTA为预膜液，在膜表面再形成一层络合保护膜(李良,唐芳轩,李炜,等.秦山二核1号发电机内冷水管路堵塞原因及处理方法[J].清洗世界,2012,28(10):1
‑
7)。刘永兵等为解决某内冷水系统因空芯铜导线内部铜腐蚀产物沉积堵塞导致的冷却水流量下降、铜导线间温差上升的问题，采用“水冲洗
‑
碱洗
‑
水冲洗
‑
酸洗
‑
水冲洗
‑
钝化
‑
水冲洗”的工艺对系统进行了清洗。其中，钝化液为0.3％的磷酸三钠溶液，同时用氨水调节钝化液的pH值至11.0。系统清洗后，内冷水流量、线圈各测点温度恢复到正常水平(刘永兵,韩广威,龙国军,等.发电机定子冷却水系统化学清洗技术[J].热力发电,2012,41(08):104
‑
106)。
[0004]常规钝化方法主要存在以下问题。对于缓蚀剂预膜钝化，生成的有机吸附膜在系统投运后会发生溶解、脱落。这部分有机物会被系统中的离子交换树脂吸收，造成树脂的有机物污染。而对于碱化剂碱化钝化，溶液中DO含量随着钝化的进行会逐渐下降，从而使得钝
化成膜速率下降。此外，以上两种钝化方法还存在两个共性问题：
①
只能在发电机停运期间进行，即离线钝化。常规钝化使用的钝化液浓度高，其电导率远远超出了发电机内冷水系统正常运行2.0μS/cm的控制上限(DL/T 1039
‑
2016发电机内冷水处理导则[S].北京:中国电力出版社,2016；DL/T 801
‑
2010大型发电机内冷却水质及系统技术要求[S].北京:中国电力出版社,2010)。因此，当采用常规钝化方法，机组只能等到空芯铜导线钝化
‑
水冲洗完成后才能启动。这一限制使得机组启动前期准备时间长。
②
产生的钝化废水需要进行相应处理后才能排放。常规钝化结束后的钝化废水及水冲洗废水中含有铜缓蚀剂或磷酸盐等水污染物。对于这类废水，必须处理至符合外排水水污染物要求后才能排放(钟群莲,杨阳,周振,等.化学清洗废水处理技术的研究进展[J].上海电力学院学报,2019,35(03):261
‑
266；DL/T 957
‑
2017火力发电厂凝汽器化学清洗及成膜导则[S].北京:中国电力出版社,2017)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是，针对现有发电机空芯铜导线钝化存在的问题，提供一种发电机内冷水加氧增强空芯铜导线在役自钝化系统及方法。
[0006]本专利技术在机组启动初期，通过发电机内冷水微碱化处理将其调控至稳定的微碱性范围，使得生成的铜氧化物可以稳定存在，同时向内冷水中加氧至稳定的高浓度DO含量，使得铜导线内表面在内冷水中的钝化速率加快，在线监测内冷水的DO含量指示钝化终点，钝化完成后可直接切换为正常运行状态。简化机组启动前的准备工作，在源头上避免钝化废水的产生。
[0007]相关原理如下：
[0008]铜氧化物在pH值8.0～9.0之间的水溶液中可以稳定存在。在50℃条件下，铜氧化物溶解的化学方程式及对应的平衡关系式如下：
[0009]CuO+2H
+
＝Cu
2+
+H2O log[Cu
2+
]＝7.00
‑
2pH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0010][0011][0012]2Cu
+
+H2O＝Cu2O+2H
+ log[Cu
+
]＝
‑
0.65
‑
pH
ꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0013]根据上述反应式可以得出铜氧化物的溶解度随溶液pH值的关系。计算结果表明，将内冷水的pH值调节至8.0～9.0，铜氧化物基本不溶解，即氧化生成的氧化产物层可以稳定存在。
[0014]氧还原反应的化学反应方程式如式(5)所示：
[0015]O2+2H2O+4e
‑
→
4OH
‑
(5)
[0016]根据Nernst方程，氧还原电位可表示为：
[0017][0018]代入50℃条件的相关参数，式(6)可进一步表示为：
[0019][0020]根据Henry定律，式(7)中的氧气分压可用DO含量表示：
[0021][0022]根据式(8)可知，溶液的pH值一定，氧还原电位与DO含量的对数值呈线性相关，DO含量越高，氧还原电位越高。
[0023]通过对发电机内冷水进行加氧处理，维持本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发电机内冷水加氧增强空芯铜导线在役自钝化系统，其特征在于：包括由内冷水水箱、内冷水循环泵和定子绕组通过管道连接形成的主路，和连接于内冷水泵出口与定子绕组之间的内冷水处理旁路；其中，所述内冷水处理旁路包括离子交换树脂反应器和加氧装置；所述加氧装置连接到离子交换树脂反应器进口处以补给氧气；所述主路中内冷水水箱与内冷水循环泵之间设置有内冷水pH和溶解氧在线监测仪表；所述内冷水旁路中进水口设置有流量计，离子交换树脂反应器的出水口设置有pH和溶解氧在线监测仪表。2.根据权利要求1所述的在役自钝化系统，其特征在于：所述离子交换树脂反应器中填充有RNa/ROH混合离子交换树脂。3.根据权利要求1所述的在役自钝化系统，其特征在于：所述加氧装置为带有流量控制器的混合气瓶或者带有注射泵的溶解氧饱和的除盐水贮备水箱。4.根据权利要求3所述的在役自钝化系统，其特征在于：所述混合气瓶中填充有21％氧气和79％氮气复配的混和气体。5.根据权利要求1所述的在役自钝化系统，其特征在于：所述主路中，支路进水起始端与定子绕组之间设置有压力调节阀。6.根据权利要求1所述的在役自钝化系统，其特征在于：所述离子交...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶春松，王天平，王宇，贾旭翔，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：