发电机内冷水系统防腐蚀研究

摘要

发电机处于电厂的心脏部位，发电机内冷水水质的好坏对电厂安全影响很大。由于系统发生腐蚀，腐蚀产物在空心铜导线内沉积发生堵塞，导致铜导线的温度上升，温度过高时可损坏绝缘发生严重停机事故。常规的铜防腐方法不能直接用于内冷水系统，因为内冷水在高压电场环境中运行，同步控制电导率与pH值是发电机内冷水系统防腐蚀的技术难题。
　　 本文综述了大型发电机内冷水系统的运行现状及存在问题，分析了内冷水系统的腐蚀特点；用热力学及电化学理论研究了空气中CO2对内冷水pH和电导率的影响以及pH值与Cu2+极限浓度的关系，提出了内冷水系统的腐蚀控制原理；用静态法研究了温度、pH、溶解氧对T2紫铜腐蚀的影响；研究了在内冷水系统实施微碱性处理技术的几个关键问题：树脂选择、树脂配比以及系统改造等，并进行了模拟实验。得出了如下主要结论：
　　 CO2的溶入对内冷水体系的pH值和电导率影响很大，CO2进入内冷水体系后能使中性内冷水体系pH大幅度下降，使空心铜管处于腐蚀区。
　　 水的pH值对水中铜离子含量的变化有很大影响，pH变化值与Cu2+极限浓度下降率的关系可用如下数学式表达：[Cu2+]l/[Cu2+]0=10-2(pH1-pH0)=10-2△pN控制pH值在7.2以上，水中由于CuO溶解而生成的Cu2+含量可以控制在20μg/L以下。
　　 在发电机运行温度范围内，温度越高，铜管表面的钝化膜越容易形成，有利于铜管的防腐。在pH在6.4～9.0范围内，随pH值的上升，试液中铜离子的含量下降，但是当pH值大于9.5时，试液中铜离子的含量随pH值的上升而增加；在微碱性条件下，NaOH对空心铜导线腐蚀的抑制作用优于NH3，且同一pH值下，加NaOH的试液的电导率较小。在除盐水中的溶解氧极高或极低的状态下，铜试片的腐蚀速度相对较小，当除盐水中溶解氧浓度处于亚饱和状态时，铜片在除盐水中的腐蚀最严重。
　　 通过离子交换方式，使微碱性处理器有效缓慢地释放微量氢氧化钠，而保持内冷水的微碱性，能使内冷水体系的电导率、pH和Cu2+三项指标同时合格；模拟实验表明此法操作简单、安全可靠。
　　 陶氏均粒树脂具有较高的强型基团体积交换容量和较好的耐热性能，出水电导率较低，是一种理想的内冷水处理树脂；微碱性循环处理器中VRNa:VRH为2:1时，能有效地调节发电机内冷水体系的pH值至7.51～8.40范围内，有效抑制发电机空心铜导线的腐蚀。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前 言

1.1研究的目的及意义

1.2汽轮发电机冷却系统简介

1.2.1汽轮发电机的结构

1.2.2发电机冷却方式

1.3发电机内冷水水质标准

1.3.1发电机内冷却水标准对电导率规定的说明

1.3.2发电机内冷却水标准对铜离子含量规定的说明

1.3.3发电机内冷却水标准对含氨量规定的说明

1.4国内外研究现状

1.4.1国内内冷水处理现状

1.4.2国外内冷水处理现状

1.5论文研究的主要内容

第二章发电机内冷水系统腐蚀特点与防腐原理分析

2.1发电机内冷水系统的腐蚀特点

2.2新制除盐水电导率和pH值在空气中的变化

2.2.1材料与测试方法

2.2.2实验过程

2.2.3结果及分析

2.3 CO2对纯水体系PH值的影响

2.4.CO2对纯水体系电导率的影响

2.5内冷水铜离子极限浓度与pH值的定量关系

2.6发电机内冷水系统腐蚀控制原理分析

2.6.1内冷水体系Cu的腐蚀—免蚀—钝化的理论条件

2.6.2内冷水铜导线腐蚀控制措施

2.7碱化剂对内冷水的影响

2.8小结

第三章 静态法研究T2紫铜腐蚀的影响因素

3.1材料与方法

3.1.1试片材料及试片加工

3.1.2其它材料

3.1.3挂片条件的选择

3.1.4实验方法

3.1.5测定项目及使用仪器

3.2实验结果及分析

3.2.1温度对铜片腐蚀的影响

3.2.2 pH值对铜腐蚀的影响

3.2.3溶解氧对铜腐蚀的影响

3.3小结

第四章微碱性处理技术的研究

4.1微碱性处理技术的原理和优点

4.1.1微碱化的基本原理

4.1.2微碱性处理技术的优点

4.2微碱性处理用树脂的选择

4.3微碱性循环处理树脂性能测试

4.3.1实验方法

4.3.2实验结果

4.3.3实验结果分析

4.4离子交换柱中各种树脂的比例选择

4.4.1阴阳树脂比例

4.4.2 Na型树脂和H型树脂比例

4.5 VRNa∶VRH=2∶1时水中铜离子含量与体系pH值的关系

4.6内冷水旁路模拟试验

4.6.1实验方法

4.6.2实验结果

4.6.3实验结果分析

4.7内冷水系统改造

4.8小结

结论

参考文献

致谢

附录(作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文)

附图