电厂水处理讲义

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1、,电厂水处理,培训教材,第1章 概述,1.1 电厂化学运行的概念、作用和意义,在火力发电厂的生产工艺中，水既是热力系统的工作介质，也是一些热力设备的冷却介质，当火力发电厂运行时，几乎所有的热力设备中都有水或汽在流动，所以水质的好坏（即水中是否带有某些有害杂质）将直接影响到火力发电厂安全经济运行。电厂化学运行人员的主要任务就是改善水质、监督水汽品质并采取措施消除水质异常而引起的危害。,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念,由于水在火力发电厂水、汽系统中所经历的过程不同，其水质常有很大差异，因此，根据生产实际的需要，人们常常给这些水进行了分类。 原水 原水是指未经过任何净化处理的天然水（如

2、江、河、湖泊和地下水等）。在火力发电厂中原水是制取补给水的水源，或用来冷却转动机械的轴承，以及供消防用等。 清水 清水是原水经过混凝、沉淀和过滤处理除去悬浮杂质的水。 补给水 补给水是指清水经过物理或化学方法，除去水中部分离子或绝大部分离子杂质后，用来补充火力发电厂水、汽系统中损失的水。补给水按其净化处理的方法和达到的水质要求不同，又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等。,一、电厂水的分类及概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念, 凝结水 凝结水是指在汽轮机中作功后的蒸汽经凝汽器冷凝形成的水，也称为汽轮机凝结水。 疏水 疏水是指各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结水。它经过疏水器汇集到疏水

3、箱或并入凝结水系统。 回水 回水是指热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽凝结水，其中又可分为热网加热器凝结水回水和生产凝结水回水。 给水 给水是指从除氧器送至锅炉的水。凝汽式发电厂的给水主要由汽轮机凝结水、补给水和各种疏水组成。热电厂的给水还包括热用户返回的凝结水回水。,一、电厂水的分类及概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念,一、电厂水的分类及概念, 炉水 炉水是指锅炉本体内蒸发系统中流动的水。 冷却水 冷却水是指用来冷却从汽轮机中排出蒸汽的水。在火力发电厂中，主要是指通过凝汽器用来冷却汽轮机排汽的水。 电厂废水 电厂废水是指电厂日常生产和生活活动中产生的各种废水。 (十一) 中水

4、中水是指污水经适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用需求，可以再使用的水。,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念,随着热力设备参数提高、容量增大和直流锅炉的广泛应用，对锅炉用水的水质要求越来越高。此外，由于水资源短缺和环境污染，对水的再生利用及废水处理也提出了更高的要求。火力发电厂水处理的目的就在于预防热力设备结垢、腐蚀和积盐，并尽量做好节水和控制环境污染。火力发电厂水处理是采用物理、化学或生物的方法，将生产过程中的各种用水和排水处理成符合相应水质要求的技术。,二、火力发电厂水处理基本概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念, 锅炉补给水处理,在火力发电厂的热力系统中，

5、水、汽不断循环，由于设备和管道系统水的排放、蒸发和泄漏等，会造成水、汽损失。为保持平衡，必须向系统中补充所需的水量。作为补给水水源的天然水，其中含有钙、镁、钠的重碳酸化物、氯化物、硫酸化物和硅酸等，对热力设备均有危害，因此必须尽可能除去这些物质。通常是先进行预处理，包括混凝、澄清和过滤，去除悬浮物质和一定量有机物，然后再根据锅炉对水质的要求，再进行离子交换软化或除盐。,二、火力发电厂水处理基本概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念, 炉水处理,纯净的给水在锅炉的高热负荷下不断蒸发浓缩，即使很微量的溶解物质仍然会析出沉积物，因此，炉水处理首先是在锅炉水中加入化学药剂，改变给水带入炉内

6、结垢物质的特性，使之成为松软水渣析出，或使之呈溶解状态，或变为悬浮细粒呈分散状态，通过锅炉连排或定排排出，其次，为防止炉内腐蚀和减少蒸汽携带，还要调节炉水的pH值和成分间的适当比例关系。,二、火力发电厂水处理基本概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念, 凝结水精处理,凝结水是锅炉给水的主要组成部分，由于在生产过程中往往遭受一定程度的污染，例如，凝汽器不严密和凝汽器管腐蚀穿孔泄漏循环冷却水，系统中的腐蚀产物带入凝结水中等，因此，对给水水质要求很高的直流锅炉和根据有关规定需要对凝结水进行净化的锅炉都要进行凝结水精处理。一般采用前置过滤器除去悬浮物和腐蚀产物，然后通过混合床净化装置，除去

7、溶解盐类和硅酸等，使凝结水达到高纯度。,二、火力发电厂水处理基本概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念, 内冷水处理,虽然采用离子交换除盐水或凝结水作为内冷水，但为了防止水中氧和二氧化碳等对发电机绕组空心铜导线的腐蚀，并控制水的低电导率，往往加入缓蚀剂，必要时进行离子交换法处理。, 循环冷却水处理,凝汽器冷却水的水质必须稳定，即在运行中无沉积物析出、无腐蚀和生物污染。一般均要对循环冷却水进行处理。加酸和添加各类阻垢剂的内部处理法是最为普遍的防垢措施，在必要时还要考虑采用石灰或弱酸性阳离子交换法进行外部处理。对凝汽器管的防腐蚀保护，一般是根据冷却水水质选择管材，在水中添加药剂使铜管内

8、表面形成耐腐蚀性的异相保护膜或在水中添加缓蚀剂；对于生物污染或腐蚀，一般采用机械方法和添加杀菌剂的控制措施。,二、火力发电厂水处理基本概念,第1章 概述,1.1.1 电厂化学运行的概念,二、火力发电厂水处理基本概念, 疏水和生产回水处理,疏水和生产回水也是蒸汽凝结水，但由于冷凝条件等原因，疏水中含有较多的腐蚀产物，在生产回水中，除含有一定量腐蚀产物外，常含有油等物质，一般采用过滤方法回收利用。, 废水处理,火力发电厂的废水范围广、种类多，可分为经常性废水和非经常性废水。按废水所含杂质特性可分酸性的、碱性的、含盐的、含浊的、含有机物和含油的等；按其所含杂质的程度，各种废水的质量是有很大区别的，为

9、了节约用水，需要对废水进行再利用，为此，应针对不同废水和对处理后的不同用途采用不同方法；对不能再利用的废水，也要进行一般处理或深度处理，使之达到排放标准，减少对环境的污染。,第1章 概述,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义,一、电厂化学运行的作用,电厂化学运行的主要任务是进行水处理和水、汽品质监督和调节，水、汽品质是影响其热力设备安全经济运行的一个重要因素。因此，为了保证热力系统中水质优良，必须对天然水进行处理和并严格监督水汽系统中水、汽品质，否则就会引起以下危害。,1.热力设备结垢,2.热力设备腐蚀,3.过热器和汽轮机积盐,第1章 概述,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义, 热力设备结垢

10、,如果进入锅炉或其他换热设备中的水含有易于沉积的杂质，则经过一段时间运行后，在与水接触的受热面上会生成一些固体附着物即发生结垢现象。由于垢的导热性比金属差几百倍，且它又极易在热负荷很高的锅炉炉管等部位生成，所以它会使金属壁的温度过高，引起金属强度下降而导致管道局部变形、产生鼓包，甚至爆管等严重事故。结垢不仅影响到设备安全运行，而且还会大大降低发电厂的经济性。例如，当火力发电厂锅炉的受热面上结有1mm厚的垢时，其燃料的用量就会比原来多消耗1.52.0%。由于发电厂锅炉的容量一般都很大，所以燃料的消耗率虽然只有微小的增加，也会给发电厂造成巨大的经济损失。另外，在汽轮机凝汽器内，因冷却水水质问题而引

11、发的结垢，会导致凝汽器真空度下降，从而使汽轮机的热效率和出力降低。而且，热力设备结垢以后还必须及时进行清洗处理，这就需要停止设备运行，减少设备的年运行小时数，同时也增加了检修工作量和费用。,第1章 概述,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义, 热力设备腐蚀,由于火力发电厂中热力设备的金属经常和水接触，所以若水质不良还会引起设备金属腐蚀。火力发电厂的给水管道、各种加热器、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发生金属腐蚀。腐蚀不仅会缩短设备本身使用寿命，而且由于金属腐蚀产物转入水中，使给水中杂质增多，又加剧这些杂质在高热负荷受热面上的结垢过程，结成的垢转而又会加剧锅炉炉管的腐

12、蚀，从而形成恶性循环，会迅速导致锅炉爆管事故。此外，如果金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机中沉积下来，会严重影响汽轮机的安全经济运行。,第1章 概述,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义, 过热器和汽轮机积盐,水质问题会引起锅炉产生的蒸汽不纯，而使蒸汽带出的杂质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。过热器内积盐会引起金属管壁过热、变形、鼓包甚至爆管，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。当汽轮机内积盐严重时，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故

13、停机。,第1章 概述,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义,二、电厂化学运行的意义,由于电厂化学运行的工作任务就是为了保证热力系统各部分有良好的水、汽品质，以防止热力设备结垢、积盐和腐蚀，因此，电厂化学运行对保证火力发电厂的安全、经济运行具有十分重要的意义。 电厂化学运行工作主要包括以下内容： 1.净化原水 经过混凝、沉淀（清）、过滤和离子交换等方法制备合格的、数量足够的补给水，并通过调整试验降低水处理成本。 2.给水处理 对给水要进行加氨和除氧等处理。 3.炉水处理 对于汽包锅炉要进行锅炉水的加药和排污处理。,第1章 概述,电厂化学运行工作主要包括以下内容： 4.凝结水处理 对于直流锅炉机组

14、或某些亚临界压力锅炉机组，要进行汽轮机凝结水的净化处理。 5.回水处理 在热电厂中，对生产返回凝结水回水，要进行除油和除铁等处理。 6.循环水处理 对冷却水要进行防垢、防腐和防止有机附着物等处理。 7.化学监督 对热力系统各部分的水、汽质量进行监督，在热力设备停用期间做好设备防腐工作中的化学监督工作。,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义,二、电厂化学运行的意义,第1章 概述,1.1.2 电厂化学运行的作用和意义,二、电厂化学运行的意义,电厂化学运行工作主要包括以下内容： 8.化学调整 做好各种水处理的调整试验，配合汽轮机、锅炉做好除氧器的调整试验，锅炉的热化学试验以及热力设备的化学清洗工作；

15、 9.取样分析及大修配合 正确取样、分析和监督给水、炉水、蒸汽和凝结水等各种水、汽质量，并对水质异常情况进行原因分析、排查和处理；在热力设备大修时应掌握设备的结垢、积盐和腐蚀等情况，以便审查水处理效果，不断改进水处理工作。,第1章 概述,1.2 水和溶液,1.2.1 水,水的分布 水是地球上分布最广的物质，有地下水、地表水，甚至冰冻层，还有雨、雪、冰瀑等状态，它们在大自然中通过不断的流动、渗透、冻解、蒸发、冷凝等等过程循环往复，仅江、河、湖、海洋就占地球表面将近四分之三的面积。 在天然水中，雨水及雪是相对较为洁净的，虽然雨雪在空中降落过程中会溶入各种气、固杂质，如CO2、SO2、NO2、尘埃和

16、细菌等，但其总含盐量偏低，一般不超过50mg/L，硬度也较小，一般在0.1mmol/L(1/2Ca2+)左右。 江河水溶解的矿物质盐类一般不多，硬度不大，但从上游至下游流动过程中，受沿途土质、岩石、植被以及工业污染等情况的不同造成含有不同浓度的泥沙悬浮物、有机物和无机盐，水的浑浊度较大，且水质受季节变化的影响较大。而井水由于经地层的过滤，悬浮杂质较少，水的透明度较高；但在地层的渗透过程中溶入了较多的矿物质，因而含盐量和硬度都比较大，但地下水水质比较稳定，受季节变化的影响小。,第1章 概述, 水的分子结构 水的基本化学式为H2O，在水分子结构中O-H键长为0.096nm，H-H键长为0.154nm，H-O-H键的夹角为104.4，两个氢原子最外层电子分别与氧原子的两个电子构成极性共价键，氢原子一端氢核裸露带正电荷，氧原子一端尚有两对孤对电子而呈负极性。这样，每一个水分子中的两个氢核分别与其他两个水分子中,氧原子的孤对电子发生电键结合，我们把它称为氢键，同时水分子中氧的两对孤对电子又吸着第三、第四个水分子中的氢核，使五个水分子之间产生四个氢键，如图1-1所示，其外围分子又再与其他水分子继续