1 概述
發電機內冷水處理方法選擇不合理時，很可能導致水質指標達不到標準要求，并且容易發生空心導線的堵塞或腐蝕，嚴重時會使線棒發熱、甚至絕緣燒毀，導致事故停機。據1993～1995年不完全統計，全國300Mw及以上容量發電機發生發電機本體事故及故障53臺次，其中發電機定子內冷水系統事故及故障29次，占54.7﹪；堵塞事故9臺次，占17.0﹪。堵塞事故處理所需時間長，造成的經濟損失巨大。通常單臺機組事故處理時間長達上千小時，少發電量數億千瓦。
在1998年前，國內發電機內冷水處理主要以加緩蝕劑處理技術為主。自1998年華能岳陽電廠發生發電機絕緣燒毀事故以來，越來越多的電廠對發電機內冷水水質給予了高度重視。《關于防止電力生產重大事故的二十項重點要求》和《大型發電機內冷卻水質及系統技術要求》DL／T80l一2002的發布和實施，對發電機內冷水水質提出了更高的標準，加緩蝕劑處理方案已經不能滿足新標準的要求。
國內經過40余年的研究和探索，使內冷水處理技術得到了長足進展，出現了多種內冷水處理技術：加緩蝕劑處理法、小混床處理法、超凈化處理法、H／OH混床+Na／OH混床交替處理法、加NaOH處理法、除氧法等等。
2 國內內冷水處理技術的發展狀況
國內內冷水處理技術的發展歷程，大致可以分為三個階段：20世紀60年代開始的初步研究階段、20世紀70年代形成的加藥處理技術為主常規離子交換處理為輔的階段和堿性離子交換處理技術為主階段。
2．1 初步研究階段(1958--1976)
1958年上海電機廠生產出了世界上第一臺l2MW雙水內冷發電機，自此開始了內冷水水質處理技術的試驗研究。由于當時國外只有定子冷卻水處理的經驗，因此需要自行研究解決雙水水質的處理技術和控制方法。
在上海某調峰機組進行了最初的離子交換處理的嘗試：離子交換柱采用塑料制成，取部分內冷水進行凈化處理，內冷水的電導率和含銅量均有明顯降低，取得了良好的效果。在當時環境下，生產部門雖然取得了很好的處理效果，但是在設計制造的落實上卻遇到了困難，未能配備上這種裝置。
另一種處理方法是降低內冷水中的含氧量。在華北某電廠采用開放式運行系統，將凝汽器凝結水通過凝結水泵直接送人發電機水系統，通過發電機吸收熱量后，直接送人除氧器。這樣，由于凝結水的含氧量很低，又沒有再循環，不可能有大量的氧漏人，便能保證內冷水的低含氧量。經過處理后，內冷水的含氧量和含銅量均很低。但采用此方法，發電機的運行就取于凝結水泵的狀況，很不安全。
限于當時的情況和諸多原因，這兩種方法未能得以推廣。只能靠加強排污，調節水質pH值和換水來維持內冷水的含銅量。操作和控制均很麻煩，除鹽水損失也很大，而且每次停下吹管時，均會從中空導線中沖出大量黑棕色渾濁物。
2．2 加藥及常規離子交換處理階段(1976—1998）
2O世紀7O年代，山東中試所率先開始了內冷水添加緩蝕劑處理的研究。1976年率先在青島電廠采用添加緩蝕劑處理方法，取得了良好的效果，從該機冷卻器黃銅管腐蝕情況看，其腐蝕情況已接近停止狀態。自此在國內逐漸開始了推廣添加緩蝕劑處理技術。1981年3月在北京召開的“大型火電設備質量會”上以及1981年l2月中國電機工程學會在上海閔行召開的“電機水冷技術學術報告討論會”上，上海電機廠將內冷水中添加MBT緩蝕劑作為防腐蝕措施提出。除了進口機組和一些技術引進機組采用國外設計的離子交換法處理運行方式外，添加緩蝕劑成了我國國產機組的主要處理技術，雙水機組幾乎100﹪采用加藥處理。截至目前還有個別雙水機組采用這種處理方法。
在此過程中，發電機內冷水加緩蝕劑處理技術得到了深入研究。應用的藥劑有MBT、BTA、復配三乙醇胺等等。內冷水采用緩蝕劑處理使水中銅離子含量得到明顯降低，從開始的幾百µgL，降至幾十Ng／L。
在此期間，內冷水相關的國家或行業標準中都有關于添加緩蝕劑處理時對應水質的內容。1985年的SD163-1985~火力發電廠水汽質量標準》中規定當不添加緩蝕劑時，內冷水質量應符合：電導率(25℃)≤5µS／em、銅≤200µg／L、pH(25℃)>7．6。添加緩蝕劑時，內冷水質量應符合：電導率(25℃)≤5µS／cm、銅≤40µg／L、pH(25℃)>6.8。GB12145-1989{火力發電機組及蒸汽動力設備水汽質量標準》與上述指標相比，放寬了對電導率的要求，無論加緩蝕劑與否，規定電導率(25℃)≤10µS／cm。降低了不添加緩蝕劑時對pHt的要求，規定pH(25"C)>7．0。由此可見，在此期間，國家和行業從標準上明確了加藥的合理性和有效性。
調查發現，現有的大部分國產300MW機組及以上容量機組，在設備設計上配制了常規的離子交換處理設備，并且還設計氫氣或氮氣密封系統。但是常規離子交換設備處理內冷水存在以下問題：1)處理后的水質顯弱酸性，導致空心導主t的腐蝕速率很高，有的電廠運行時甚至出現過銅>1.000µg／L的情況，幾乎所有的處理指標達不到標準的要求；2)交換器體積小，樹脂裝填量少，運行周期短，需要頻繁更換樹脂。因此大部分電廠沒有將設計配制的常規離子交換設備投入使用，紛紛改用加緩蝕劑處理。
內冷水加緩蝕劑處理方式雖然能明顯地降低水中的含銅量，但是存在很多不便，如水質波動、操作復雜、工作強度大，更嚴重的是容易發生線棒堵塞事故。1998年6月華能岳陽電廠1號發電機定子絕緣嚴重損壞事故發生之后，添加緩蝕劑處理的內冷水處理技術受到質疑。近年來又有多臺采用加緩蝕劑處理的雙水內冷機組發生了線棒過熱的問題，進一步加強了專業人員對加緩蝕劑處理可能弓}起線棒堵塞的看法。
西安熱工研究院對華能岳陽發生過熱的線棒中的沉積物進行分析，結果如下：線棒扁銅管直線段內表面的灰綠色垢為有機大分子螫合物；線棒兩端并頭套腐蝕產物為單質銅(即金屬銅)、氧化亞銅、氧化銅和有機類物質，其中單質銅是主要成分，其他成分含量為氧化亞銅≥氧化銅≥有機物；垢中有機類物質應是銅緩蝕劑BTA與cu形成的螯合物和其他衍生物。2005年某發電廠7號機組發電機定子冷卻水銅導線溫升超標，對該導線內表面的沉積物和聚四氟絕緣連接管內表面沉積物分析，主要成分是以BTA為主的緩蝕劑與銅離子之間形成的絡合物。該機組后改用超凈化離子交換處理，在第一次更換樹脂時，發現樹脂中含有大量的黑色黏稠狀物。以上事實可以證明，向內冷水中添加緩蝕劑處理是導致線棒堵塞的熏要原因之一。
鑒于加緩蝕劑處理會導致線棒堵塞的弊端，國內開始了內冷水堿性離子交換處理的研究。
2．3 堿性離子交換處理階段(1998-)
1998年后，國內先后出現了超凈化處理法、H／OH混床+Na／OH混床交替處理法、加NaOH處理法等堿性離子交換處理方法。從此，內冷水處理技術進入了一個新的階段。
堿性離子交換技術就是通過離子交換處理使處理后水顯堿性的調節方式處理后出水與未處理內冷水混合后，使發電機內冷水同時滿足了《大型發電機內冷卻水質及系統技術要求>DL／T801—2002中關于pH、電導率和含銅量的要求。
該技術比加緩蝕劑處理有明顯的技術優勢。通過提高內冷水的pH值，使空心導線處于相對鈍化狀態，降低了銅的腐蝕速率。提高pH值后的內冷水與純水相比，大大提高了水的緩沖能力。當內冷水由于某種原因受到空氣污染時，空氣中的CO2的少量溶人不會影響金屬銅表面的鈍化狀態；并且堿性條件下，O2的污染對銅的腐蝕速率影響不明顯。除此而外，超凈化處理系統在工作的同時還起到了旁路過濾的作用，截留系統中原有的氧化銅顆粒和其他的腐蝕產物，減小了線棒堵塞的可能性。
某電廠雙水內冷機組以前采用加緩蝕劑處理，線棒出現了明顯的發熱。定子線棒兩端溫差在近兩年來直緩慢上升，最高達到約14℃。為了防止燒毀線棒事故的發生，該廠原計劃將發熱線棒更換或將整臺發電機線棒全部更換。采用超凈化處理后，溫差上升的趨勢得到了遏制，并且溫差逐漸降低。因此取消了線棒更換的計劃，為電廠節約了大量的資金。
由于堿性離子交換技術處理效果明顯，在全國得到迅速推廣，目前已經在百余臺機組上得到應用。
國內還出現了一種除氧+混床聯合處理技術，通過降低內冷水的含氧量，減輕銅腐蝕速率。
3 國外內冷水處理技術特點
3．1 有相對完善的基礎理論研究
國外的研究機構對影響銅腐蝕速率的影響因素做過比較細致的基礎理論研究。這些研究包括pH、溶解氧、溫度等因素對銅的腐蝕速率影響等等。這些基礎研究對了解銅的腐蝕規律和微觀機理，對防腐蝕方法的選擇有十分重要的作用。
據了解，國內目前對內冷水腐蝕機理的認識大多是建立在國外研究成果的基礎上，但是國內機組的設計、運行水平與國外技術水平有很大的差距，照搬其研究成果容易產生認識上的誤區。例如，雙水內冷機組是我國有自主知識產權的發電機冷卻技術，該技術的一個缺陷是水質受空氣污染嚴重，到目前為止，還沒有
很好的解決途徑。而國外現有的雙水內冷機組，從結構上與國內技術有明顯的區別，內冷水密閉性很好，水質指標也遠好于國內內冷水水質，因此其處理技術不適用于國內雙水內冷機組。
3．2 強調內冷水的精密過濾處理
對國內進口機組的調研發現，大多數VN#I、機組內冷水處理的一個顯著特點就是加裝有精密過濾器。如北侖電廠內冷水處理系統設有互為備用的兩臺處理水量為100t／h的精密過濾器，對內冷水進行全流量精密過濾，過濾精度為3µm。并設有一臺補充水小流量精密過濾器，過濾精度為3µm。離子交換采用普通H／OH型混床，以除去內冷水中雜質離子，降低水的電導率。采用該系統處理后，通常內冷水水質如下：電導率(25℃)≤0.5µS／cm、銅≤20µg,／L、pH(25℃)≤7.0，即pH未能滿足《大型發電機內冷卻水質及系統技術要求)DL／T801-2002的要求。
3．3 除氧和加氧處理
據資料介紹，國外有些機組都采用了除氧或加氧工況處理。其原理是：當內冷水中的溶解氧濃度≤4Oµg／L和≥1000µg／L時，銅的腐蝕速率都比較低。
可用于內冷水除氧的方法有：鈀樹脂除氧和真空除氧。目前這兩種技術在國外內冷水處理領域內都有采用。
采用加氧處理技術的電廠很少，南非Koeberg電廠是其中一例。該廠內冷水采用氧氣鋼瓶供氧，使溶解氧高達4mg／L，pH為中性。但多年后意外地發生了空心導線堵塞的事故。
國外Biblis核電站1200Mw的雙水內冷機組的內冷水處理系統比較完善，其冷卻水箱采用氫氣密封，并裝有鈀樹脂除氧器、精密過濾器和離子交換器。為了防止顆粒物質進入空心導線，在系統上主回路的軸泵后設置了75µm的精密過濾器，并在定、轉子冷卻水回路上分另別設置了5µn精密過濾器。達到了除氧、過濾、除氧的三重功效。經過處理后系統的水質達到如下指標：電導率(25℃)0．08～0.1lµS／cm；pH(25℃)6.9～7.2；含氧量1～5µg／L；含銅量1O～20µg／L。
除此而外，國外電力研究機構如EPRI近些年來也開展了內冷水堿性處理的研究工作。在一些電廠采用了Na／OH型混床或加NaOH來達到提高內冷水pH的目的，收到了良好的處理效果。
4 小結及建議
(1)國內內冷水處理技術4O余年來經歷了換水處加藥和常規離子交換處理、堿性離子交換處理的發展過程，內冷水水質狀況得到了很大的改善，水質合格率大大提高。
(2)國外內冷水技術有相對深入細致的基礎理論研究，處理方法上側重于精密過濾和除氧。近年來也開始了堿性工況處理的研究及應用。
(3)國內在減小發電機空心銅導線腐蝕科研方面，有必要進行一些基礎性的理論研究，為處理技術的發展、控制方法的選擇、相關標準的制定提供理論依據。
責任編輯：尕刺
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