核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨

核电厂发电机定子冷却水处理技术探讨

佴能刘进

中核核电运行管理有限公司浙江省嘉兴市314300

摘要：在发电机中定子冷却的水质和机组运行的安全与否产生了直接的影响，本文就介绍了核电厂中发电机定子冷却水处理技术，将多种定子冷却水处理技术进行分析与比较，并对定子冷却水水质调整与机组的停备用保护加以讨论。如果发电机定子冷却水系统发生腐蚀或是系统内各个管道及设备带入杂质，都会导致发电机定子线圈内部运行发生异常。确保发电机中定子冷却水水质达标，为发电机组运行的安全性与稳定性，本文就对发电机定子线圈内杂质来源加以分析，并提出预防措施。

关键词：核电厂；发电机；定子冷却水；处理技术

随着超临界和亚临界机组增加，在发电机运行过程中为确保运行的稳定性和安全性，对于发电机中定子冷却水的水质要求较高，因此就要加强对发电机组中定子冷却水水质的监督与管理工作[1]。为了避免发电机出现损坏事故，就要对发电机定子冷却水水质进行严格控制，如果发电机中定子冷却水的水质不合格，则会对发电机中定子线圈造成直接的影响，从而导致线圈发生腐蚀或是结垢，对定子冷却水管路造成堵塞，从而导致发电机中定子线圈超温，对发电机组运行的安全带来影响。为了充分发挥定子冷却水的作用，就应该加强对系统运行方式进行优化，确保定子冷却水正常运行。

一．发电机定子冷却水水质处理技术分析

（一）碱化处理

1.1铵型混床处理：在定子冷却水处理中铵型混床是一种常用的处理方式，定子冷却水和铵型混床在离子交换后会释放出一定的氢氧化铵，而氢氧化铵呈弱碱性，不仅可以满足定子冷却水对PH值的要求，另外氢氧化铵属于弱电解质，电离度较小，在进入到定子冷却水时不会使定子冷却水电导率发生变化。此外，在定子冷却水中还存在有氢氧化铵和铵根离子，并形成缓冲溶液，也会释放出氢氧根离子，在长时间内可以确保定子冷却水PH值在稳定区间内。

1.2氢氧化钠处理：氢氧化钠添加在定子冷却水中，将定子冷却水的PH值进行调节，使PH值范围控制在弱碱性，而这种处理方式定子冷却水的PH值较合格，但铜含量和电导率较难合格[2]。由于氢氧化钠具有良好的碱化特性，容易使用和配制，氢氧化钠的纯度越高，在相同PH值要求下理论上和实践上对氢氧化钠所需含量的差值会越小，在定子冷却水系统中杂质越少，对定子冷却水电导率影响会越小，因此在定子冷却水处理过程中应首选纯级氢氧化钠。实质上碱化处理和定子冷却水系统保持的密闭性有紧密的联系，同时也和补充水PH值有密切的联系，如果系统的密闭性较差，在碱化处理后定子冷却水的PH值会受到空气中二氧化碳的影响，为了确保定子冷却水PH值控制在一定范围内疚需要加入更多氢氧化钠，使定子冷却水的电导率超标[3]。同样为了降低定子冷却水的电导率，应采用部分定子冷却水，并通过小混床旁路来降低定子冷却水电导率，防止空气中二氧化碳融入，通过氮气来将定子冷却水箱的上部进行密封，在定子冷却水的补充水源是凝结水或者是高速混床出水，将二氧化碳呼吸器安装在氢氧化钠加药箱上。

1.3直接加氨法：在定子冷却水系统中补充水通常为凝结水和凝结水与除盐水混合物，但在凝结水中含有氨，因此凝结水添加在定子冷却水系统中，就相当于是在定子冷却水系统中加氨，提高定子冷却水的PH值，从而达到防腐的目的。一般凝结是的PH值在9-9.6左右，电导率为2，在和空气接触时二氧化碳溶液和补充水相融，从而降低了PH值，使电导率升高。在电子冷却水系统中添加凝结水，要求补充水系统具有良好的密闭性，否则定子冷却水的电导率会随着二氧化碳气体溶解增多而不断增加，凝结水电导率也随之增加，容易导致电导率超标。如果凝汽器发生泄漏，导致凝结水发生污染，则会对定子冷却水系统也带来一定的污染，如凝结水的水质发生污染则需要采用其他处理方式。

（二）精密过滤

在国内进口机组调研中发现大多为全进口发电机组定子冷却水处理，在发电机组中装有精密过滤器，为提高定子冷却水的水质，就要对其进行全部精密过滤，将离子交换床体作为混床，并将其除去定子冷却水系统中的杂质，从而使电导率降低[4]。在定子冷却水系统处理后，水质的PH值在7以下，电导率小于0.5，水质PH值难以满足发电机组质量要求，需要对系统补充水进行加碱处理。

（三）加氧与除氧

根据相关资料分析发现，国外大部分机组采用加氧或是除氧的方式来对定子冷却水系统进行处理，如果定子冷却水中溶解氧浓度在大于800或者是40以内，则铜的腐蚀速率较低。在电厂处理中加氧处理技术应用较少，通常有真空除氧和钯离子型催化树脂加氢除氧两种除氧处理技术，当前这两种处理技术在定子冷却水处理中都采用到。

二．定子冷却水系统的化学清洗工作

在核电厂中常见因杂质沉积或是腐蚀产物沉积导致机组在运行过程中发生阻塞的现象，如果发电机中空心导线的内部发生结垢，在空心导线内表面会阴铜腐蚀产物沉积而产生阻塞，如不及时处理则会导致发电机组产生严重的损坏。而最简便的方式就是将其用水进行冲洗，如果在水冲洗后都不能得到有效解决，则唯一方法就是考虑化学清洗[5]。国内很多电厂中都通过化学清洗的方式来消除其中存在的缺陷问题。但空心铜导线截面小，内壁结垢总量不明确，则洗下垢物是否会导致空心导线内发生堵塞，都是发电机组在运行中所面临的风险问题。在化学清洗方案制定中需要对这些因素进行充分考虑，并尽量降低风险值。

三．检修保养工作

为确保发电机组运行的稳定性和安全性，在发电机组检修期间对定子绕组线棒保养工作十分重要，尤其是对于沿海地区的核电厂而言，因环境气候潮湿，且盐分相对较高，如不能进行妥善保养则会导致线棒出现氧化腐蚀。当前核电厂大多都处于沿海地区，电厂在检修期间就需要注重对发电机定子绕组保养工作。如补充除氧水，在机组恢复前可以从相邻机组进行直接补充除氧水，或是通过除氧装置来进行除氧[6]。在发电机排水工作结束后采用干燥空气吹扫保养，吹扫部位为定子绕组冷却水进出口，将内部的残留积水除去，将其湿度控制在一定范围内。在吹扫过程中可以采用恒压逆流式、恒压直流式和脉冲吹扫式等方式来进行吹扫，气量要从小到大，压力由低到高，避免在潮湿空气中空心铜导线暴露时间过长。

结语

在核电厂发电机运行过程中常常见到冷却水系统阻塞问题，这主要是由于腐蚀产物沉积所导致，而化学清洗也仅仅只是一种事后的补救措施，为了避免系统发生腐蚀或是故障重复发生，应需要加强对定子冷却水的处理，并在发电机组保养过程中，应降低发电机定子绕组腐蚀风险，为发电机组运行的安全性和稳定性提供充足的保障。

参考文献

[1]李浩良，潘剑南，李晓刚，邹烔斌.1000MW汽轮发电机定子冷却水系统化学清洗技术[J].大电机技术，2017（06）：5-9+15.

[2]马飞.一种发电机定子冷却水低溶氧控制方法探讨[J].大电机技术，2017（03）：56-58+74.

[3]夏裕宏.发电机定子冷却水管路堵塞的原因分析及处理[J].宁夏电力，2013（01）：11-13+40.

[4]何贤德，林健秋.发电机定子冷却水系统进树脂事故分析及处理[J].广西电力，2012，35（02）：48-50.

[5]李和明，李俊卿.汽轮发电机定子冷却水路堵塞时的温度场分析与计算[J].中国电机工程学报，2005（21）：166-171.

[6]李宁，郭红专，孙志清，王红兵，赵长存，王建.600MW汽轮发电机定子冷却水系统运行状况测试及分析[J].河北电力技术，2005（01）：24-25.