整流机组循环水冷却系统改造

常艳琴，王金峰，韩合成，辛 丹，范亚妮，张宇琪

（金川集团公司化工新材料有限责任公司，甘肃 金昌737100）

1 整流装置循环冷却水系统

大多数整流装置采用水-水冷却，整流装置冷却用循环纯水，简称主水；利用冷却纯水装置以间壁导热方式冷却纯水的外循环冷却水，简称副水。循环水流程示意图见图1。

图1 整流循环水流程示意图

纯水冷却装置主要由高位水箱、纯水泵、气水分离器、离子交换器、热交换器及其连接管路组成。由整流装置来的载热纯水经汽水分离器，通过纯水泵加压，进入热交换器冷却（其中一部分经离子交换器净化后回到气水分离器，然后输回整流装置。

副水吸收热量后通过回水母管回到循环水泵房冷却塔，冷却后进入水池，由循环冷却水泵通过供水母管输至热交换器。

2 主水循环系统存在的隐患

主水循环系统存在的主要问题是主水电导率偏高，电化学腐蚀导致整流柜各处水嘴腐蚀严重，造成整流柜渗漏水，危及整流机组安全。

（1）电化学腐蚀产生的原因。整流柜柜内目排、水包均采用无氧紫铜加工而成，管接头是采用无氧紫铜棒加工而成，由于电位差的存在，在高压直流电的作用下，电化学腐蚀不可避免。运行中腐蚀产生的金属离子进入冷却水，导致水质变差，电离和电解的能力逐渐加强，便会出现强电解和电离，强电离和电解又加速水质的恶化，如此循环反复，加速了腐蚀。

（2）电化学腐蚀带来的隐患。由于管接头的尖端放电和同种金属间不存在电位差的特点，在电化学腐蚀的作用下，整流柜的水冷母线进、出口水嘴及整流元件冷却水包的水嘴腐蚀最为严重。

由于腐蚀，导致水管连接处出现松动，造成渗漏水，严重时冷却水管脱落，水到处喷溅，导致冷却水压力降低，母线超温、整流柜各部绝缘性能降低，引起机组被迫停运或跳闸，并且极易引起整流柜内部短路故障，严重时将会导致整流柜烧损。由于水嘴腐蚀在运行过程中无法检查发现，运行一段时间后，将会频繁出现渗漏水情况，需频繁停运机组处理，并随时延长，渗漏水次数呈急剧增加之势，机组安全受到严重威胁，供电难以保证。

自2009年11月系统开车以来，主水循环系统一直稳定运行。2017年1月29日由于冷却水管堵塞，导致整流变压器桥臂过热，系统跳车。事故发生后，组织人员清理冷却水管，

3 副水循环系统存在的问题

副水在纯水冷却装置的热交换器中易结垢，水—水热交换器为波纹平板式，结构堵塞，导致副水流量减小，并且水垢敷在波纹板表面，影响换热效果，造成主水冷却效果差，水温较高。

（1）副水结垢的原因。副水一般采用软化后的工业水，水的硬度较高，并且采用冷却塔冷却，雨水、粉尘等对副水均造成污染。有时为了增强冷却散热，水池采用不封闭或半封闭的方式。特别是在干旱、少雨、多风的季节，更为严重。配套的软化水设施只是定期补充一定的软化水，相对于水池来说，可谓杯水车薪。副水的硬度往往逐渐升高，不好控制。副水硬度高，则容易结垢。

（2）副水结垢带来的隐患。副水在热交换器中结垢，导致副水流量减少，换热效果降低，造成主水温度高。因此需定期对热交换器进行清洗除垢。但是热交换器的波纹板采用胶垫密封，在拆洗恢复安装后，易出现主、副水间窜水的问题，主水向副水窜水，可能造成主水迅速流失，整流柜间超温跳闸；副水向主水窜水，将造成主水污染，水质变差，树脂快速失效，电化学腐蚀加剧。

4 改造方案

针对整流主水、副水循环系统存在的问题，对整流系统冷却水进行了改造。

本次改造计划新增设1台纯水罐（容积22 m3）、2台纯水泵、1台板式换热器（167.74 m2），3台自动阀（1台DN250，2台DN200）；系统改造后的纯水、循环水走向见图2。

图2 改造后的纯水、循环水走向图

4.1 改造后的工艺简述

纯水系统正常时，纯水经纯水泵打到板换（低进高出），经过板换降温后（纯水用循环水降温）进入整流厂房内部给整流机组进行降温，经过换热后的纯水经纯水出水管上3#自动阀（纯水系统正常时，3#自动阀常开）回到纯水罐。

当纯水系统出现故障后，整流机组的纯水冷却切换到循环水冷却，即从原循环水出水管出来经过1#自动阀，通过纯水进水管进入到整流厂房内部给整流机组进行冷却降温，降温后的水从纯水出水管出来经2#自动阀进入循环水回水管，最后从循环水出水管出来回到循环水总网。

4.2 改造后整流机组冷却系统正常操作时的注意事项

（1）循环水上水压力范围为：0.25～0.30 MPa；

（2）循环水上水压力与回水压力的差值要小于0.15 MPa；当二者压力差值大于0.15 MPa时，将整流机组纯水冷却切换至循环水冷却，拆除板式换热器中的管道过滤器并对其进行清洗；

（3）纯水上水冷却后的温度不能高于25℃；

（4）系统正常运行时，1#、2#自动阀关闭，3#自动阀打开；

（5）纯水上水压力小于0.15 MPa时，1#、2#自动阀打开，3#自动阀关闭，整流机组的冷却水由纯水冷却切换到循环水冷却；

（6）纯水罐的液位控制在60%～80%；液位低于60%时，打开电解工序纯水泵出口管道处的手动阀进行补水，补水完成后要排干净管道内的水；液位高于80%会造成溢流；

（7）纯水泵出口压力不能低于0.15 MPa，正常生产时维持在0.3 MPa左右；

5 结语

无论整流机组的主水循环系统还是副水循环系统，对于整流机组的安全运行均十分重要。因此在整流机组的日常维护和管理中，均应引起足够重视，避免循环水系统故障而危及整流机组安全。整流机组循环水冷却改造投入运行半年来，既能充分保证整流装置正常运行，又减少了整流装置无法降温而被迫降电流运行甚至停产的次数，还能降低生产成本，保护环境，具有良好的经济效益和社会效益。