李红军 高怀正 桂学祥
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摘要：现阶段，在换流站冷却系统中，电去离子技术属于极为重要的应用技术。该技术有机结合了电渗析和离子交换技术的优点，同时又克服了电渗析过程中的
浓差极化和离子交换树脂需频繁化学再生的弊端，可代替常规的离 子交换树脂床，生产高质量的去离子水，并能够降低电导率。由于换流站换流阀冷却系统冷却介质在高电压电场下循环运行，冷却介质必须具备极低的电导率。本文就该技术在冷却系统中的运用展开了相关探究。
关键词：电去离子技术；换流站；冷却系统
引言：
电容去离子技术是通过外加电压在电极之间形成静电场，带电粒子 在静电场中受到静电力而被迫向带相反电荷的电极板移动，在电极板表面形成双电层，带电粒子吸附并暂时储存在双电层中。近年来，该技术在污水处理、海水淡化等领域已被深化研究和应用。而冷却系统是换流阀一个重要组成部分，它将阀体上各元器件的功耗发热量排放到阀厅外，保证晶闸管运行结温在正常范围内。由于换流站换流阀冷却系统冷却介质在高电压电场下运行，传统方案 采用混床离子交换树脂降低介质电导率。
1换流站冷却系统去离子工艺原理
由于换流站换流阀冷却系统冷却介质在高电压电场下运行，冷却介 质必须具备极低的电导率。同时，电导率指标还会影响换流阀内部器件的腐蚀、沉积等，随着电导率的增大，电极上的沉积物厚度也变大。去离子回路是并联于内冷却回路的支路，主要由混床离子交换器和精密过滤器以及相关附件组成，主要是吸附内冷却回路中部分冷却液的阴阳离子，冷却系统去离子工艺原理如图1所示。通过去离子装置的不断提纯处理，使进入换流阀的去离子水电导率≤0.3μs/cm，去离子装置产水电导率≤0.2μs/cm，保证换流阀的正常运行。
2换流站冷却系统混床离子交换工艺
换流站冷却系统传统去离子技术采用混床非再生树脂，混床树脂装入离子交换器容器内，用于吸附内冷却回路中部分冷却液的阴阳离子，达到长期维持极低电导率的目的。混床树脂具有优异的吸附功能，对冷却系统冷却介质中离子进行充分吸附，所用混床树脂圆球 率≥99%、混合比率0.9~1.1、适用流量80BV/h、流速≤120m/h，混床产水电导率≤0.2μs/cm，换流阀进水电导率≤0.3μs/cm。
3换流站冷却系统中室外换热设备冷却方式
3.1水冷却方式
内部冷却剂在转换阀中加热，然后由循环水泵驱动到室外蒸发冷却塔的热交换盘管。喷水泵从水池中抽出水，并将其均匀地喷洒到冷却塔的热交换盘管表面。水吸收热量后，形成水蒸气并通过风扇排放到大气中，在此过程中，热交换盘管中的冷却剂被冷却，冷却后 ，冷却剂被循环水泵输送到转换阀并一次又一次地循环。在循环水泵运行时，部分冷却剂被送至水处理回路进行去离子处理，这会降低水的电导率，处理过的冷却剂返回主循环回路[1]。在正常情况下，去离子装置可在2小时内使用。再次处理整个系统中的水。为了减少冷却液中的氧气含量，可以将氮气注入膨胀罐中并与水完全接触，从而使水中溶解的氧气沉淀并通过膨胀罐顶部的排气阀排出。为了防止冬季换流阀不工作时室外设备和管道中的水结冰，可在封闭的循环冷却液中添加防冻剂（乙二醇）来提高水的冰点温度，采取此措施后。如果不起作用，室外设备和管道中的水将不 会冻结。
3.2空气冷却方式
空气冷却器配有热交换盘管（带散热片）和风扇。风扇驱动室外大气，以清洁热交换盘管的外表面。
它可以冷却热交换盘管中的水，冷却后，冷却剂由循环水泵送至转换阀并反复循环。冷却介质在用氮气密封的完全封闭的系统中循环。在由主水泵增压后，它通过三通阀输送到空气冷却器。它通过主过滤器流至冷却装置，带走热量并通过脱气罐。返回主水泵；当冷却介质通过室外空气冷却器时，室外空气冷却器交换由冷却介质传递的热量。一小部分流经离子交 换器和精密过滤器，流向膨胀水箱，再流回主水泵。为了适应入口处高压条件下使用大功率电子设备的要求，并防止高压环境下的泄漏电流，冷却介质的电阻必须非常高。因此，去离子水处理回路与主循环冷却回路并联连接[2]。预设流速的一部分冷却介质流经离子交换器，连续净化可能沉淀在管道中的离子，然后通过精密过滤器流向膨胀罐，再流回到主水泵入口，以及与离子交换器相连的液体补充装置。
4电去离子技术在换流站冷却系统中应用
4.1电去离子技术特点
(1)适用于电导率低于40μs/cm水源的深度除盐工艺，用于制备电阻率为10~18.2MΩ·cm或电导率为0.055~0.1μs/cm的高纯水。(2)电去离子技术可再生，无化学药剂排放，与混床树脂相比，使用寿命长，减少混床树脂的定期更换。(3)产水电导率更低，能更有效减缓换流阀器件腐蚀、沉积等影响。
4.2电去离子技术在换流站冷却系统应用的注意事项
(1)换流站冷却系统采用循环冷却方式，不同于常规的水质提纯工艺，为避免进入电去离子装置水温过高，电去离子装置应设置于外冷出水处。(2)换流站冷却系统采用闭式循环，电去离子装置会产生少量的排水，导致冷却系统水量减少，因此在工艺设计时应考虑实时对冷却系统水量进行补充[3]。(3)为提高换流站冷却系统可靠性，电去离子装置建议采取1用1备的方式，可通过手动或自动阀门切换运行。(4)电去离子装置运行时需要稳定的电源，为保证装置可靠运行，1用1备的电去离子装置和电动切换阀门采用独立回路电源供电方式。(5)部分换流站冷却系统使用场所为密闭环境， 电去离子装置正常工作时会产生氢气、氯气、氧气等气体。氢气和氯气均属于危险性气体，氢气易燃易爆，氯气具有毒性，为了保证安全运行，应及时、连续地排放电极气体。(6)由于电去离子装置产水电导率极低，同时换流站冷却系统采用闭式循环，回路中不存在引进水质突变的污染源[4]。因此，当电导率较低时，可以考虑断开电去离子装置，当进入换流阀的去离子水电导率达到一定目标值，再打开电去离子装置进行提纯处理，提高电去离子装置使用寿命。
4.3电去离子技术处理流量选择
在换流站冷却系统应用中，电去离子装置流量建议取总循环流量的2%~3%或满足2~3小时处理水量大于系统总水容量(取大值)，以保证电导率可以满足换流站冷却系统长期运行要求[5]。
4.4电导率处理能力试验
同等换流站冷却系统参数下对混床离子交换和电去离子技术两种工艺进行了测试。从测试结果可以看出，两种工艺均可满足换流站冷却系统技术要求，但采用电去离子技术后水质更优。
结语：
电去离子技术与现有换流站冷却系统混床离子工艺相比，除盐效果更好，产水电导率更低，在一定程度上可以延缓换流阀内部器件腐蚀、沉积影响，电导率指标可以满足工程应用要求，在换流站冷却系统设计选型时可以参考使用。
参考文献：
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