火力发电厂水处理教材.课件

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1、火力发电厂化学水处理,绪 论,水在热力发电厂中作用,在火力发电厂中，水进入锅炉后，吸收燃料（煤）燃烧释放的热能，转化为高温、高压的蒸汽，将高温、高压的蒸汽输送到汽轮机中，在汽轮机中，热能转化为机械能，推动汽轮机转动，并带动发动机将动能转化为电能。所以锅炉与汽轮机为火力发电的主要设备。为保证他们的正常运行，对锅炉用水的质量有很严格的要求，而且，机组中蒸汽参数愈高，对其要求愈严。这些对于我们化学工作者提出了更高要求。,在共同学习水处理知识之前，先让我们一起看一下某厂水处理设备流程。,双介质过滤器,反渗透系统,鼓风除碳器,水泵房,混床,再生装置,原 水：未经任何处理的天然水。 锅炉补给水: 原水经过

2、各种净化方法处理后，用来补充热力 发电厂汽水损失的水。 凝 结 水：在汽轮机做功后的蒸汽经冷凝成的水。 疏 水: 各种蒸汽管道及用汽设备中的蒸汽冷凝水。 返 回 水：热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽冷凝水。 给 水：送进锅炉的水。 锅 炉 水：锅炉本体的蒸发系统中流动着的水。 冷 却 水：用作冷却介质的水。,由于水在热力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，水质常有较大的差别。根据实际的需要，我们常给予这些水以不同的名称：,1、热力发电厂各种水质名称,一、水质概述,2、热力发电厂中水处理的重要性,没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水如果进入水汽循环系统，将会造成各种危害。为了保证热力系

3、统的良好水质，必需对水进行适当的净化处理和严格的水汽质量监督。 由于水汽质量不良引起的危害： a. 热力设备的结垢 b. 热力设备的腐蚀 c. 过热器与汽轮机的积盐。,3、水处理工作者应做好如下工作,a. 净化原水即炉外水处理。 b. 对给水进行除氧（或加氧）、加药等处理。 c. 炉内水处理即加药和排污（汽包炉）。 d. 凝结水处理。 e. 对生产返回水进行除油除铁的净化处理。 f. 对冷却水进行防垢、防腐、防止微生物处理。 g. 发电机内冷水处理。 h. 对热力系统各部分的汽水质量进行监督。 i. 废水、污水及中水处理（环保）。,4、水质概述,铵离子(NH4+) _ 二氧化碳(CO2) _

4、钾离子(K+) _ 碳酸根(CO32-) _ 钠离子(Na+) _ 碳酸氢根(HCO3-) _ 镁离子(Mg2+) _ 亚硝酸根(NO2-) _ 钙离子(Ca2+) _ 硝酸根(NO3-) _ 钡离子(Ba2+) _ 氯离子(Cl-) _ 锶离子(Sr2+) _ 氟离子(F-) _ 亚铁离子(Fe2+) _ 硫酸根(SO42-) _ 总铁(Fe2+/Fe3+) _ 磷酸根(PO43-) _ 锰离子(Mn2+) _ 硫化氢(H2S) _ 铜离子(Cu2+) _ 活性二氧化硅(SiO2) _ 锌离子(Zn2+) _ 胶体二氧化硅(SiO2) _ 铝离子(Al3+) _ 游离氯(Cl ) _ 其它离

5、子(如硼离子) _ 碳酸根碱度(酚酞碱度) _ 总溶解固体含量(TDS) _ 总碱度(甲基橙碱度) _ 含油量_ 总硬度_ 生物耗氧量(BOD) _ 化学耗氧量(COD) _ 总有机碳(TOC) _ 浊度(NTU) _ 污染指数(SDI15) _ 细菌(个数/mL) _,水质指标：,5、水中杂质的分类,5.1 按杂质或离子粒径分,5.2 按主要水质指标分类,5.3 按硬度分类,a. 极软水：硬度在1.0mmol/L(1/2Me2+)以下； b. 软水：硬度在1.0-3.0mmol/L(1/2Me2+) ； c. 中等硬度水：硬度在3.0-6.0mmol/L(1/2Me2+) ； d. 硬水：硬

6、度在6.0-9.0mmol/L(1/2Me2+) ； e. 极硬水：硬度在9.0mmol/L(1/2Me2+) 以上。,a. 低含盐量水：含盐量在200mg/L以下； b. 中等含盐量水：含盐量为200-500mg/L； c. 较高含盐量水：含盐量为500-1000mg/L； d. 高含盐量水：含盐量在1000mg/L以上；,6、各种杂质对水质的影响,二、锅炉补给水的预处理,水的预处理：除去天然水体中含有的泥砂、粘土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等这些杂质的混凝、澄清、过滤、超滤等工艺。 经过预处理后的水，如作为锅炉补给用水，还必须除去水中溶解性的盐类，如不首先除去这些杂质

7、，后续除盐处理将无法进行。 预处理是锅炉补给水处理工艺流程中的一个重要环节。,1 混凝澄清处理,化学混凝：投加化学药剂（混凝剂）使得胶体分散体系脱稳和凝聚的过程。 混凝澄清处理：在混凝过程中，含有微小悬浮微粒和胶体杂质被聚集成较大的固体颗粒，使颗粒性的杂质与水分离的过程。,胶体在水溶液中能持久地保持其悬浮的分散状态的特性叫做稳定性。 水中的同类胶体带有相同的电荷，彼此之间存在着电性斥力，使之不能聚合。 表面有一层水分子紧紧地包围着，称为水化层，它阻碍了胶体颗粒间的接触。 使胶体失去稳定性的过程就称为脱稳。 胶体所带的电荷影响胶体的凝聚。当胶体颗粒和流体之间呈相对运动时，剪切面（滑动面）上的电位

8、，称之为电位。若电位愈大，则胶体就愈稳定；若电位等于零，胶体不带电荷，这时胶体极不稳定，易于彼此聚合成大块而沉降。,1.1 胶体的稳定性和电位,双电层模型及电位,改变胶体颗粒的某些特性，使之失去稳定性称之为胶体的脱稳。 在布朗运动的作用下，相互凝聚成细小絮凝物的反应过程称为凝聚。 细小絮凝物在范德华引力的作用下或在絮凝剂的吸附架桥作用下，相互粘合成较大絮状物的过程称为絮凝。向水中投加混凝剂后，经过混合、凝聚、絮凝等综合作用，可使胶体颗粒和其它微小颗粒聚合成较大的絮状物。 凝聚和絮凝的全过程称为混凝。,1.2 胶体的脱稳、凝聚和絮凝,常用的混凝剂主要分为铝盐和铁盐两类： 铝盐中以硫酸铝和聚合铝为

9、主； 铁盐中以三氯化铁和聚合硫酸铁居多。 铁盐与铝盐相比，铁盐生成的絮凝物密度大，沉降速度快， pH适应范围宽；混凝效果受温度的影响比铝盐小；但投加铁盐时要注意，设备运行不正常时，带出的铁离子会使出水带色，并可能污染后续除盐设备。 助凝剂分无机类和有机类。 典型的无机助凝剂有氧化钙、水玻璃、膨润土； 有机类的助凝剂有聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酰胺（PAM）等。,1.3 常用的混凝药剂,pH值的影响 pH是指加药后的水的pH，pH的影响主要是pH对混凝剂的水解产物的形态、混凝效果和对原水有机物的影响。 水的碱度； 混凝剂的剂量； 水力条件对混凝效果的影响； 水温的影响； 水中阴离子的组成； 接触介质

10、的影响； 水的浊度。,1.4 影响混凝效果的因素,通常以出水的浊度来评价混凝处理的效果。因为混凝澄清处理包括了药剂与水的混合，混凝剂的水解、羟基桥联、吸附、电性中和、架桥、凝聚及絮凝物的沉降分离等一系列过程，因此混凝处理的效果受到许多因素的影响，其中影响较大的有:,2 常用混凝澄清设备,2.1 混合设备,分管道混合，水泵混合，水力混合和机械混合等,2.2 泥渣循环型澄清池 机械搅拌澄清池,机械搅拌澄清池示意图 1进水管；2环形进水槽； 3第一反应室； 4第二反应室； 5导流室； 6分离室；7集水槽；8泥渣浓缩室；9加药管；10搅拌叶轮； 11导流板；12伞形板,水力循环澄清池,水力循环澄清池示

11、意图 1混合室；2喷嘴； 3喉管； 4第一反应室； 5第二反应室； 6分离室；7环形集水槽；8穿孔集水管；9污泥斗；10伞形罩； 11进水管；12排泥管,2.3 气浮澄清池 气浮澄清池机理及工艺过程,气浮澄清池示意图 1接触室；2分离室； 3进水管； 4溶气释放器； 5集水装置； 6集水斗； 7出水装置；8排渣槽；9刮泥机；10电机及减速机； 11接触室、分离室排污管,气浮澄清池,3 水的过滤处理,3.1 过滤的基本概念 过滤：是杂质脱离流体在滤料颗粒表面被截流（大颗粒）、被吸附（小颗粒或带电粒子）的过程。即水通过过滤介质除去悬浮物等颗粒性物质的过程。 用于过滤的材料称为滤料或过滤介质。石英砂

12、是最常用的粒状过滤材料，过滤设备中堆积的滤料层称为滤层或滤床。 装填粒状滤料的钢筋混凝土构筑物称为滤池。 装填粒状滤料的钢制设备称为过滤器， 运行时相对压力大于零的过滤器称之为压力式机械过滤器。 悬浮杂质在滤床表面截留的过滤称为表面过滤； 而在滤床内部截留的过滤称为深层过滤或滤床过滤。 水通过滤床的空塔流速简称滤速。,水经过澄清处理后，其浊度通常在1020mg/L。需要进一步降低水中浊度。 水的过滤是一种去除水中悬浮颗粒状杂质的操作过程，过滤不仅可以降低水的浊度，而且还可以除去水中的部分有机物、细菌甚至病毒。,按水流方向分有： 下向流、上向流、双向流等； 按填充滤料的种类分有： 单层滤料、双层

13、滤料和三层滤料滤池； 按阀门分有： 单阀滤池、双阀滤池、无阀滤池等。 过滤设备通常位于澄清池或沉淀池之后，过滤浊度一般在15mg/L以下，滤出浊度一般在2mg/L以下。,3.2 过滤工艺的类型,作为滤料的固体颗粒材料必须满足下列要求： 有足够的机械强度，以减轻在运行和冲洗过程中因摩擦而磨损、破碎的程度。 具有足够的化学稳定性，在过滤过程中极少的发生溶解现象。 外形接近于球状，表面粗糙而有棱角。 价格便宜。,满足上述要求可用作滤料的有： 天然砂、人工破碎的石英砂、无烟煤、磁铁矿砂、石榴石、大理石、白云石、花岗石等，其中石英砂、无烟煤和磁铁矿砂较为常用。,3.3 滤料的要求条件,过滤运行呈循环状态

14、： 反洗正洗过滤组成的周而复始的过程。 当颗粒状滤料工作到滤层中截留有较多量泥渣时，为了恢复其过滤能力，需要将滤层进行反冲洗，如果冲洗不当，会使滤池的水头损失加快、过滤周期缩短。 正洗是在反冲操作之后，将按水的过滤方向通水，将不合格的出水排走。待正洗完成后，即可重新投入运行。,3.4 过滤的工作过程,滤池的反冲洗周期与以下因素有关 a.过滤速度、b.滤层厚度、c.滤料粒径、d.进水品质、e.要求的出水品质等。 在运行中一般以下列指标来决定反冲洗频率。 滤池的水头损失达到预定的极限值； 滤池的出水浊度达到预定的极限值； 滤池的运行时间达到一定值。 当滤池出水量达到一定值时。 以水头损失决定冲洗频率的较多。,3.5 滤池的反冲洗,过滤设备反洗时，利用水的动力使滤层松动，滤料间高速水流产生的剪切力使滤料颗粒相互碰撞、摩擦，将粘在滤料颗粒表面的泥渣剥离下来。 为了保证良好的反洗效果，滤料的膨胀度和冲洗强度应保持适当，冲洗强度过小时，下部滤层浮不起来；冲洗强度过大时，滤料之间碰撞机率减小，细小滤料也易流失。,一