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1、第第一一章章 化化学学在在火火力力发发电电厂厂的的作作用用 第第一一节节 水水在在火火力力发发电电厂厂中中的的作作用用 热力发电就是利用热能转变为机械能进行发电 现在我国用得比 较普遍的热能来自各种燃料的化学能 此种发电称为火力发电 本书以 火力发电为主 对其用水质量的处理加以探讨 在火力发电厂中 水进入锅炉后 吸收燃料 煤 油或天然气 燃烧放出的热能 转变成蒸汽 导入汽轮机 在汽轮机中 蒸汽的热能 转变成机械能 汽轮机带动发电机 将机械能转变成电能 所以锅炉和 汽轮机为火力发电的主要设备 为了保证它们正常运行 对锅炉用水 的质量有很严的要求 而且机组中蒸汽的参 数愈高 对其要求也愈严 在凝汽
2、式发电厂中 水汽呈循环状运行 锅炉产生的蒸汽经汽轮 机后进入凝汽器 在这里它被冷却成凝结水 此凝结水经泵送到低压加 热器 加热后送入除氧器 再由给水泵将已除氧的水送到高压加热器后 进入锅炉 图1 1 所示就是这类发电厂水汽系统的主要流程 图图 1 1 1 1 凝凝汽汽式式发发电电厂厂水水汽汽循循环环系系统统主主要要流流程程 1 1 一一锅锅炉炉j j 2 2 一一汽汽轮轮机机 3 3 一一发发电电机机 4 4 一一凝凝汽汽器器 5 5 一一凝凝结结水水泵泵 6 6 一一冷冷却却水水 泵泵 7 7 一一低低压压加加热热器器 8 8 一一除除氧氧器器 9 9 一一给给水水泵泵 1 10 0 一一高
3、高压压加加热热器器 1 11 1 一一水水处处理理设设备备 在上述系统中 汽水的流动虽呈循环状 但这是主流 并非全部 在实际运行中总不免有些损失 造成汽水损失的主要原因有如下几个方 面 1 锅炉部分 锅炉的排污放水 锅炉安全门和过热器放汽门的 向外排汽 用蒸汽推动附属机械 如汽动给水泵 蒸汽吹灰和燃 烧液体燃料 如油等 时采用蒸汽雾化法等 都要造成汽水损失 2 汽轮机机组 汽轮机的轴封处要连续向外排汽 在抽气器和 除氧器排气口处会随空气排出一些蒸汽 造成损失 3 各种水箱 各种水箱伯疏水箱等 有溢流和热水的蒸发等损 失 4 管道系统 各管道系统法兰盘连接处不严密和阀门漏泄等原 因 也会造成汽水
4、损失 为了维持发电厂热力系统的水汽循环运行正常 就要用水补 充这些损失这部分水称为补给水 凝汽式发电厂在正常运行情况下 补给水量不超过锅炉额定蒸发量的2 4 例如额定蒸发量每小时 为 100t 蒸汽的锅炉 其补给水量每小时不超过2 4t 第第二二节节 火火力力发发电电厂厂中中水水处处理理的的重重要要性性 长期的实践使人们认识到 热力系统中水的品质 是影响发电厂 热力设备 锅炉 汽轮机等 安全 经济运行的重要因素之一 没有经 过净化处理的天然水含有许多杂质 这种水如进入水汽循环系统 将会 造成各种危害 为了保证热力系统中有良好的水质 必须对水进行适当 的净化处理和严格地监督汽水质量 现将热力发电
5、厂中 由于汽水品质不良而引起的危害 简述如 下 1 热力设备的结垢 如果进入锅炉或其他热交换器的水质不良 则经过一段时间运行后 在和水接触的受热面上 会生成一些固体附着 物 这种现象称为结垢 这些固体附着物称为水垢 因为金属的导热性 比水垢的高几百倍 而这些水垢又极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成 所以结垢对锅炉 或热交换器 的危害性很大 它可使结垢部位的 金属管壁温度过高 引起金属强度下降 这样在管内压力的作用下 就 会发生管道局部变形 产生鼓包 甚至引起爆管等严重事故 结垢不仅 危害安全运行 而且还会大大降低发电厂的经济性 例如 火力发电厂 锅炉的省煤器中 结有lmm 厚的水垢时 燃料用量就
6、比原来的多消耗 1 5 2 0 由于发电厂锅炉的容量一般都很大 每年使用的燃料量 也很大 60 万的机组煤耗为150 160 万吨 年 所以燃料的消耗率虽 只有微小的增加 却会给电厂造成巨额的经济损失 另外 在汽轮机凝 汽器内结垢会导致凝汽器真空度降低 从而使汽轮机的热效率和出力下 降 加热器的结垢会使水的加热温度达不到设计值 使整个热力系统的 经济性降低 而且 热力设备结垢以后 必须及时进行清洗工作 这就 要停止运行 减少了设备的年利用小时数 此外 还要增加检修工作量 和费用等 2 热力设备的腐蚀 发电厂热力设备的金属经常和水接触 若 水质不良 则会引起金属腐蚀 热力发电厂的给水管道 各种加
7、热器 锅炉省煤器 水冷壁 过热器和汽轮机凝汽器等 都会因水质 不良而腐蚀 腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限 造成经济损失 而 且金属腐蚀产物转入水中 使给水中翻增多 从而加剧在高热负荷受热 面上的结垢过程 结成的垢又会加速锅炉炉管腐蚀 此种恶性循 环 会迅速导致爆管事故 此外 金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机中 沉积下来后 也会严重地影响汽轮机的安全 经济运行 3 过热器和汽轮机的积盐 水质不良会使锅炉不能产生高纯度 的蒸汽 随蒸汽带出的杂质就会沉积在蒸汽通过的各个部位 如过热器 和汽轮机 这种现象称为积盐 过热器管内积盐会引起金属管壁过热甚 至爆管 汽轮机内积盐会大大降低汽轮机的出力和效率 特
8、别是高温高 压大容量汽轮机 它的高压部分蒸汽流通的截面积很小 所以少量的积 盐也会大大增加蒸汽流通的阻力 使汽轮机的出力下降 当汽轮机积盐 严重时 还会使推力轴承负荷增大 隔板弯曲 造成事故停机 火力发电厂化学工作就是为了保证火力系统各部分有良好的水汽 品质 以防止热力设备的结垢 积盐和腐蚀 因此 在火力发电厂中 化学工作对保证发电厂的安全 经济运行具有十分重要的意义 火火力力发发电电厂厂的的化化学学工工作作者者 应应主主持持或或参参与与以以下下这这些些工工作作 1 净化原水 制备力系统所需质量的补给水 它包括除去天然 水中的悬浮物和胶体状态杂质的澄清 过滤等处理 除去水中溶解的钙 镁离子的软
9、化处理 或除去水中全部溶解盐类的除盐处理 这些制备补 给水的处理 通常称为炉外水处理 2 对给水进行除氧 加药等处理 3 对汽包锅炉进行锅炉水的加药处理和排污 这些工作称为锅内 水处理 4 对直流锅炉机组或某些亚临界压力 汽包锅 炉机组进行 凝 结水的净化处理 5 在热电厂中 对生产返回水进行除油 除铁等净化处理 6 对冷却水进行防垢 防腐和防止有机附着物等处理 7 对热力系统各部分的汽水质量进行监督 此外 化学清洗热力设备以及机炉停运期间的保养工作 化学有 直接关系 也应列入水处理工作 第三节第三节 岱海一期岱海一期 2 600MW2 600MW 机组主要参数机组主要参数 1 锅炉 锅炉是北
10、京巴布科克 威尔科克斯有限公司生产的亚临界 一次 中间再热 单炉膛 平衡通风 全封闭布置 自然循环单汽包燃煤锅炉 其主要参数 主蒸汽流量 2028 4 t h 给水温度 280 3 给水压力 17 5 M Pa 过热蒸汽温度 541 过热蒸汽压力 17 5MPa 再热蒸汽出口温度 541 再热蒸汽出口压力 3 3MPa 2 汽轮机 汽轮机是上海汽轮机厂生产的一次中间再热 单轴 四缸 四排 汽 双背压凝汽式汽轮机 其主要参数如下 主汽门前蒸汽压力 16 70 MPa 主汽门前蒸汽温度 538 额定进汽量 1757 223 t h 3 发电机 制造厂家 上海汽轮机厂 额定功率 600MW 冷却方式
11、 氢冷 第四节第四节 岱海一期岱海一期 2 600MW2 600MW 机组原水水质全分析报告机组原水水质全分析报告 项项目目名名称称单单位位 1 1 2 2 3 3 K Na mg L103 62101 40101 81 Ca2 mg L36 138 527 3 Mg2 mg L30 126 827 2 Fe2 mg L00 010 02 Fe3 mg L0 120 060 07 Al3 mg L000 NH4 mg L000 03 Mn2 mg L 0 002 0 002 0 002 Sr2 mg L0 1120 1260 102 阳 离 子 mg L197 05166 89156 54 项
12、项目目名名称称单单位位 1 1 2 2 3 3 CL mg L19 020 043 5 阴 SO42 mg L31 028 054 0 CO32 mg L000 HCO3 mg L256 28231 88286 79 NO2 mg L00 0070 026 NO3 mg L11 0811 067 27 F mg L0 680 650 58 PO43 mg L0 0320 0330 036 S2 mg L0 880 790 84 离 子 mg L318 04291 59404 14 总固体 mg L312301414 溶解固形物 mg L295292400 悬浮性固体 mg L17914 电导率
13、 410400520 总硬度 mg L CaCO3 214 2198 2180 2 碳酸盐硬度 mg L CaCO3 210 2190 2180 2 总碱度 mg L CaCO3 210 17190 15255 20 酚酞碱度 mg L CaCO3 0020 20 甲基橙碱度 mg L CaCO3 210 17190 15235 19 PH7 867 858 14 游离二氧化碳 mg L35 2025 0828 50 全硅 mg L19 0817 8017 82 CODmg L2 0100 第第五五节节 化化学学系系统统名名词词解解释释 1 原 水 原水是指未经任何处理的天然水 如江河 湖 地
14、下水等 也称为生水 它是热力发电厂中各种用水的来源 2 锅炉补给水 原水经过各种方法净化处理后 用来补充热力发电厂汽水循环系统 汽水损失的水 称为锅炉补给水 锅炉补给水按其净化处理方法的不同 又可分为软化水 蒸馏水和除盐水等 3 凝结水 在汽轮机中做功后的蒸汽经凝汽器冷凝成的水 称为凝结水 4 疏 水 各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水 称为疏水 它经疏水器 汇集到疏水箱或并入凝结水系统中 5 返回水 热电厂向热用户供热后 回收的蒸汽冷凝水 称为返回水 返回水 又有热网加热器冷凝水和生产返回冷凝水之分 6 给 水 送进锅炉的水称为给水 凝汽式发电厂的给水 主要由凝结水 补 给水和各种疏水组成
15、 热电厂的给水组成中 还包括返回水 7 锅炉水 在锅炉本体的蒸发系统中循环流动着的水 称为锅炉水 习惯上简 称炉水 8 冷却水 用作冷却介质的水称为冷却水 在电厂中 它主要是指通过凝汽器 用以冷却汽轮机排汽的水 9 内冷水 对于水 氢 氢式发电机 内冷水指冷却发电机定子绕组的水 10 溶解固形物 溶解固形物是指水中除溶解气体之外各种溶解物的总量 它除了包 括全部阴 阳离子外 还应加上非离子态的二氧化硅 铁铝氧化物和有 机物的的含量 11 含盐量 含盐量表示水中溶解盐类的总和 它可通过水质全分析后将阴 阳 离子全部相加而得 含盐量有两种表示方法 其一是摩尔表示法 即将 水中各种阳离子 或各种阴离
16、子 均按带一个电荷的离子为一个基本单 元 计算其含量 mmol L 然后将它们全部相加 其二是重量表示 法 即将水中各种阴阳离子的含量换算成mg L 然后全部相加 12 碱度 水的碱度是指水中含有能接受氢离子物质的量 天然水中碱度主要 由重碳酸根所组成 酸度 水的酸度是指水中含有能接受氢氧根离子的物质的量 可能形成 酸度的物质有强酸 强酸弱碱盐 酸式盐和弱酸 13 硬度 硬度是指天然水中多价阳离子的总浓度 对天然水来说主要是钙 镁离子 故水的硬度也就表示水中钙 镁离子之和 硬度可分为以下两 种 1 碳酸盐硬度 碳酸盐硬度是指水中钙 镁的碳酸氢盐 碳酸 盐之和 但由于天然水中碳酸根的含量非常少 所以一般将碳酸盐硬度 看作钙 镁的碳酸氢盐 碳酸盐硬度又被称作暂时硬度 这是由于水长 时间煮沸后 水中重碳酸钙和重碳酸镁会分解产生碳酸钙和氢氧化镁沉 淀 使碳酸盐硬度消失 所以被称作暂时硬度 2 非碳酸盐硬度 水的总硬度和碳酸盐硬度之差是非碳酸盐硬度 它们是钙 镁的氯化物 和硫酸盐等 它在水沸腾时不能被除去 所以又被称为永久硬度 其值 近似等于非碳酸盐硬度 14 电导率 在一定温度下 截面积为1平
