縮短啟機(jī)期間發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)整時(shí)間的措施分析

摘要：在機(jī)組啟機(jī)階段，發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)（MKF）水質(zhì)是汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)前的關(guān)鍵指標(biāo)之一，縮短啟機(jī)期間發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)整時(shí)間，可以對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組順利啟動(dòng)起到非常重要的作用。通過(guò)調(diào)查研究，利用在機(jī)組啟機(jī)階段將MKF系統(tǒng)的補(bǔ)水轉(zhuǎn)為精處理系統(tǒng)后凝結(jié)水以及向MKF系統(tǒng)內(nèi)加入氨水等操作，縮短MKF水質(zhì)調(diào)整時(shí)間，為發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組順利啟動(dòng)提供了有力支持。

關(guān)鍵詞：MKF;溶氧;pH;凝結(jié)水;加氨

0? ? 引言

發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)（MKF）主要是用化學(xué)除鹽水冷卻發(fā)電機(jī)定子線圈以保證發(fā)電機(jī)的正常工作[1]。大修啟機(jī)前發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子冷卻水系統(tǒng)（MKG）升壓至0.2 MPa后，發(fā)電機(jī)定子冷卻水系統(tǒng)（MKF）投運(yùn)，根據(jù)運(yùn)行規(guī)程中關(guān)于MKF水質(zhì)的要求，MKF水質(zhì)合格后，汽輪機(jī)才允許進(jìn)行沖轉(zhuǎn)操作，否則應(yīng)盡快調(diào)整水質(zhì)。

作為關(guān)鍵指標(biāo)之一，MKF水質(zhì)關(guān)系到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。如果水質(zhì)不能及時(shí)調(diào)節(jié)合格，機(jī)組啟動(dòng)將存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，縮短啟機(jī)期間MKF水質(zhì)調(diào)整時(shí)間，可以對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和機(jī)組順利啟動(dòng)起到非常重要的作用。

1? ? 存在問(wèn)題

根據(jù)運(yùn)行規(guī)程，啟機(jī)階段MKF水質(zhì)調(diào)節(jié)開(kāi)始的標(biāo)志為系統(tǒng)沖洗及充水結(jié)束，水質(zhì)調(diào)整結(jié)束的標(biāo)志為各指標(biāo)合格且穩(wěn)定。啟機(jī)階段MKF系統(tǒng)的水質(zhì)指標(biāo)有3個(gè)，分別為pH值、溶氧濃度、電導(dǎo)率，具體控制范圍如表1所示。

其中MKF充水前使用除鹽水對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行沖洗，沖洗指標(biāo)之一為電導(dǎo)率≤5 μS/cm，所以在調(diào)整期之前的沖洗階段就已經(jīng)完成了對(duì)電導(dǎo)率的調(diào)整。對(duì)各指標(biāo)調(diào)整時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，如表2所示。

根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行分析：各指標(biāo)為同步調(diào)節(jié)，從開(kāi)始調(diào)節(jié)算起，pH指標(biāo)為最后完成的指標(biāo)，且時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他指標(biāo)，明顯拖慢了水質(zhì)調(diào)節(jié)的進(jìn)度;而較低的pH值會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)空芯銅導(dǎo)線表面的保護(hù)膜溶解，加劇銅腐蝕，不利于發(fā)電機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以，縮短pH值的調(diào)節(jié)時(shí)間為縮短MKF水質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)間首先應(yīng)該考慮的目標(biāo)。

2? ? 影響因素

2.1? ? 影響MKF系統(tǒng)pH值合格的因素

在MKF充水階段，使用的是電導(dǎo)率小于5.0 μS/cm的新制除鹽水，pH值在5.6～8.0，小于MKF系統(tǒng)pH值的要求;同時(shí)由于除鹽水中雜質(zhì)較少，即使投運(yùn)MKF62AT001鈉型陽(yáng)床來(lái)提高系統(tǒng)pH值，作用效果也不明顯。通過(guò)對(duì)技術(shù)程序進(jìn)行查找和分析，將MKF補(bǔ)水來(lái)源改為凝結(jié)水。由于田灣核電站二回路采用氨和聯(lián)氨調(diào)節(jié)水質(zhì)，氨主要作用為調(diào)節(jié)二回路的pH值，此時(shí)影響MKF系統(tǒng)pH值是否合格的因素主要為凝結(jié)水中加氨量。

如表3所示，根據(jù)氨濃度和pH值對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算理論加藥量。

按照凝結(jié)水目標(biāo)氨濃度1 mg/L來(lái)進(jìn)行加藥，理論上凝結(jié)水pH值應(yīng)該達(dá)到9.42。

加藥后對(duì)凝結(jié)水進(jìn)行取樣，測(cè)量pH值，測(cè)量結(jié)果如表4所示。

從表4可以看出，加藥后凝結(jié)水的pH值隨著時(shí)間逐漸減小，加藥50 min后凝結(jié)水的pH值已經(jīng)小于8.0，不滿足啟機(jī)階段工藝要求。根據(jù)運(yùn)行規(guī)程要求，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)不能全旁路，同時(shí)，由于氯離子排帶原因，精處理系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)氨化運(yùn)行，導(dǎo)致加入的氨水大部分被消耗掉，這就造成pH值逐漸減小。以往加藥時(shí)沒(méi)有考慮LD床對(duì)氨的消耗，導(dǎo)致單次計(jì)算加氨量不準(zhǔn)確，凝結(jié)水引入定子冷卻水系統(tǒng)后無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)pH值的要求。

2.2? ? 影響MKF系統(tǒng)溶氧合格的因素

在MKF充水階段，使用的是電導(dǎo)率小于5.0 μS/cm的新制除鹽水，沒(méi)有經(jīng)過(guò)除氧，氧含量較高。MKF投運(yùn)后，目前使用的是氮?dú)獯祾哳^部水箱的方式，吹掃效率已達(dá)最高，這是目前發(fā)電行業(yè)主流的除氧方式。所以，單純以加強(qiáng)吹掃的方式縮短溶氧調(diào)節(jié)時(shí)間不具有可實(shí)現(xiàn)性。啟機(jī)階段MKF補(bǔ)水為除鹽水，沒(méi)有經(jīng)過(guò)除氧處理，氧含量較高，這就延長(zhǎng)了MKF系統(tǒng)溶氧合格的時(shí)間。

3? ? 實(shí)施措施

3.1? ? 對(duì)于溶氧的措施

通過(guò)查閱資料，并聯(lián)系國(guó)內(nèi)外使用類似水質(zhì)調(diào)節(jié)手段的火電廠和核電廠，發(fā)現(xiàn)可以使用精處理系統(tǒng)后凝結(jié)水作為MKF系統(tǒng)的補(bǔ)水來(lái)源，該處凝結(jié)水溶氧含量<20 μg/L，滿足MKF對(duì)溶氧的要求。2018年12月，大修后啟機(jī)階段，系統(tǒng)投運(yùn)后，隨即將MKF補(bǔ)水改為精處理系統(tǒng)后的凝結(jié)水，同時(shí)加大MKF的換水速度，溶氧呈迅速下降趨勢(shì)，在6 h后達(dá)到合格要求。

3.2? ? 對(duì)于pH值的措施

MKF沒(méi)有設(shè)計(jì)直接的加藥管線，想要對(duì)MKF系統(tǒng)加藥，只能從補(bǔ)水來(lái)源系統(tǒng)想辦法。查閱系統(tǒng)圖紙，發(fā)現(xiàn)MKF在凝結(jié)水的補(bǔ)水管線距離二回路凝結(jié)水加藥點(diǎn)很近。在機(jī)組日常運(yùn)行中，會(huì)有少量的氨擴(kuò)散到MKF補(bǔ)水管線。在啟機(jī)階段，二回路加藥點(diǎn)還未切換到凝結(jié)水的時(shí)候，可以利用二回路凝結(jié)水加藥點(diǎn)加入氨水，進(jìn)而提高M(jìn)KF系統(tǒng)的pH值。

對(duì)于藥劑水解效率低這一要因，通過(guò)查閱系統(tǒng)運(yùn)行原理，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中存在一個(gè)鈉型樹(shù)脂床（MKF62AT001），可將NH3吸收并排除鈉離子，可利用該設(shè)備實(shí)現(xiàn)pH值的快速提升。

3.2.1? ? 將精處理系統(tǒng)的氨消耗量計(jì)算在內(nèi)，通過(guò)理論計(jì)算確定加藥量和加藥頻度

如表5所示，通過(guò)NH3與pH值的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)中氨濃度越高，pH值越高。

由于pH值的要求為8～9，所以從表5可知，MKF系統(tǒng)水質(zhì)的氨濃度需保證在0.02～0.2。

3.2.2? ? 計(jì)算精處理系統(tǒng)對(duì)氨的消耗量

查詢并統(tǒng)計(jì)了以往六次大修啟機(jī)時(shí)的精處理系統(tǒng)流量，如表6所示。

從表6可以看出，凝結(jié)水精處理系統(tǒng)消耗了約80%的氨。為保證MKF系統(tǒng)pH值在合格范圍內(nèi)，加入藥劑量應(yīng)為MKF系統(tǒng)需求量的5倍或以上。

3.2.3? ? 計(jì)算理論加氨量

MKF系統(tǒng)水裝量約為90 t，氨濃度目標(biāo)值為0.2 mg/L，用無(wú)限稀釋公式計(jì)算，需要加入212 g左右的氨，則凝結(jié)水加藥點(diǎn)需加入212×5=1 060 g左右的氨。通常氨水的配制濃度為2%左右，對(duì)應(yīng)濃度為20 g/L，因此需要加入藥劑的體積為1 030/20=53 L。

向MKF系統(tǒng)內(nèi)加氨時(shí)還應(yīng)注意，如果氨濃度過(guò)高，不能及時(shí)投運(yùn)MKF62AT001鈉型陽(yáng)床，可能發(fā)生銅氨絡(luò)合反應(yīng)而腐蝕銅部件，再加上除鹽水中含有大量的溶解氧和二氧化碳，不利于發(fā)電機(jī)長(zhǎng)期安全運(yùn)行[2]。所以，在啟機(jī)初期執(zhí)行向凝結(jié)水中加氨操作時(shí)，需要提前計(jì)算，加藥操作要準(zhǔn)確。在凝結(jié)水中加入氨后，要及時(shí)查看MKF的在線pH表，如果pH值不能穩(wěn)定在8.0以上，則需要向凝結(jié)水中再次加少量氨。

4? ? 實(shí)施效果

以上措施實(shí)施后，對(duì)2018—2019年三次啟機(jī)期間定子冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，具體情況如表7所示。

由表7可直觀地看出，三次啟機(jī)期間定子冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)間均值為7.5 h。

5? ? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，將啟機(jī)期間定子冷卻水補(bǔ)水來(lái)源換成精處理后凝結(jié)水和向MKF系統(tǒng)內(nèi)加入氨水溶液，能夠有效縮短水質(zhì)調(diào)節(jié)的時(shí)間。系統(tǒng)水質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)間由調(diào)整前的15.08 h縮短到了調(diào)整后的7.5 h，提高了系統(tǒng)的可靠性，保證了機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 蔣國(guó)元.WWER-1000核電站機(jī)械與電氣[M].北京：原子能出版社，2009.

[2] 陳國(guó)忠.發(fā)電機(jī)內(nèi)冷卻水處理方法的探索與應(yīng)用[C]//第四屆火電行業(yè)化學(xué)（環(huán)保）專業(yè)技術(shù)交流會(huì)論文集，2013：75-78.

收稿日期：2020-05-12

作者簡(jiǎn)介：李寒峰（1985—），男，山西臨汾人，工程師，研究方向：核電廠水化學(xué)分析與監(jiān)督。