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1、 发电厂化学水处理反渗透除盐系统简析(1)化学水处理反渗透除盐系统一、超临界机组对水质的要求直流锅炉没有进行水汽分离的气包，给水一次性通过锅炉的预热、蒸发、过热等受热面后全部转化成过热蒸汽，并输送到汽轮机中推动汽轮机做功。直流锅炉没有水的循环，不能进行炉内加药处理。给水带进锅炉的盐量一部分被蒸汽溶解带走，进入汽轮机，其余的沉积在锅炉各蒸发受热面上形成水垢。水垢的导热系数很低，结垢导致管闭温度上升，严重时可能出现超温爆管。另外，锅炉水质还是控制水冷壁腐蚀破坏关键因素。因此，为了确保锅炉受热面安全，给水质量必须满足超临界直流锅炉的水质要求。蒸汽从锅炉带出的盐份进入汽轮机后，由于盐类在蒸汽中的溶解度
2、随着蒸汽压力的降低而下降，所以参数越低，如果蒸汽带盐达到一定限度，超出相应压力、温度下蒸汽的溶盐能力，就会析出并沉积在喷嘴和叶片上，使叶片通流截面减小，导致汽轮机效率降低，轴向推力增大，严重时还会影响转子的平衡而造成更大事故。因此锅炉产生的蒸汽不仅要符合设计规定的压力和温度，而且还要达到规定的蒸汽质量。二、化学工作的重要性1 、内容在火力发电厂中，水是传递能量的工质。水进入锅炉后，吸收燃料燃烧放出的热能转变为蒸汽，导入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽的热能转变为机械能，发电机将机械能转变为电能，送至电网。为了保证机组的正常运行，对锅炉用水的质量有严格的要求，而且机组的蒸汽参数愈高，其要求也愈严格。蒸汽
3、在汽轮机内做功后进入凝汽器，被冷却为凝结水。凝结水由凝结水泵送到低压加热器，加热后送入除氧器，再由给水泵将已除去氧的水经高压加热器加热后送入锅炉。在上述系统中，水汽虽是循环的，但运行中总不免有些损失。为了保持发电厂热力系统的水汽平衡，保证正常水汽循环运行，就要随时向锅炉补充合格的水来弥补其损失，这部分水称为补给水。凝汽式电厂在正常运行情况下，补给水不超过锅炉额定蒸发量的2 %4 %。热力系统中的水质是影响火力发电厂热力设备(锅炉、汽机等)安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的原水，其中含有许多杂质，这种水是不允许进入热力设备中的水汽循环系统的，必须经过适当的净化处理，达到标准后，才能
4、保证热力设备的稳定运行。如果品质不良的水进入水汽循环系统，就会造成以下几方面的危害：(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，则经过一段时间的运行后，在和水接触的受热面上，会生成一些固体附着物，这些固体附着物称为水垢，这种现象称为结垢。结垢的速度与锅炉的蒸发量成正比。因此，如果品质不良的水进入高参数、大容量机组的水汽循环系统，就有可能在短时间内造成更大的危害。因为水垢的导热性能比金属的差几百倍，这些水垢又易形成在热负荷很高的锅炉炉管中，这样会使结垢部位的金属管壁温度过热，引起金属强度下降，在管内压力作用下，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。结垢不仅危害到
5、锅炉的安全运行，而且会影响发电厂的经济效益。另外，在汽轮机凝汽器内结垢，会导致凝汽器真空度降低，使汽轮机达不到额定出力，热效率下降;加热器结垢会使水的加热温度达不到设计值，以致整个热力系统的经济性降低。而且热力设备结垢后还必须及时进行清洗，因此增加了机组的停运时间，减少了发电量，增加了清洗、检修的费用，以及增加了环保工作量等。(2 )热力设备的腐蚀热力设备的运行常以水作为介质。如果水质不良，则会引起金属的腐蚀。由于金属材料与环境介质反应而引起金属材料的破坏叫做金属的腐蚀。火力发电厂的给水管道，各种加热器，锅炉的省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器都会因水中含有溶解性气体和腐蚀介质而引起腐蚀。腐
6、蚀不仅会缩短金属的使用寿命，而且由于金属腐蚀产物转入给水中，使给水杂质增多，从而又缩短了在热负荷高的受热面上的结垢过程，结成的垢又会促进锅炉管壁的垢下腐蚀。这种恶性循环，会迅速导致爆管事故的发生。(3 )过热器和汽轮机的积盐如果锅炉使用的水质不良，就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流通部分，例如过热器和汽轮机里，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。特别是对于高温、高压的大容量汽轮机，它的高压蒸汽通流部分的截面积很小，所以少量的积盐就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
7、轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。水中杂质对水处理设备和热力设备影响见下表1-1.表1-1 水中杂质对设备的有害影响序号杂质名称对设备影响1 悬浮物污染树脂，降低其交换性能，尤其对逆流再生设备影响较大。2 有机物1 、使阴离子交换树脂污染老化，降低交换容量及使用寿命;2 、进入锅炉后能造成汽水共腾，恶化蒸汽品质。3 游离氯是氧化剂，能形成树脂的不可逆膨胀而使树脂损坏。4 溶解氧可造成水处理系统和给水系统的腐蚀，但在高纯给水中进行中性水加氧处理，可形成一层保护膜，减缓对给水系统的腐蚀。5 硅酸化合物易在热力系统结垢，在汽轮机叶片上结垢析出，影响机组出力。6 碳酸盐化合物在加热后能分解出二氧化
8、碳，在给水系统造成二氧化碳腐蚀。 7 钙镁盐类能在强受热面上结出坚硬的水垢。8 钾钠盐类能在过热器、汽轮机叶片上结盐。9 铜铁垢进入离子交换树脂内不易再被交换出来;在锅炉水冷壁管上结垢又能造成溃疡性垢下腐蚀，严重影响锅炉安全运行。10氨和铵盐适量的氨对抑制系统中的二氧化碳腐蚀有好处，但量大后能促使对铜的腐蚀。11硝酸、亚硝酸盐能形成水冷壁及过热器的腐蚀。因此，火力发电厂化学水处理工作主要担负着以下任务：(1 )净化原水：制备热力系统所需要的补给水工艺，包括除去原水中的悬浮物和胶体颗粒的澄清、过滤等预处理，除去水中全部溶解性盐类的除盐处理。制备补给水的处理通常称为炉外水处理。(2 )给水处理：对
9、于给水，进行除去水中溶解氧或加氧、提高PH值等加药处理，以保证给水的质量。(3 )凝结水处理：对直流炉机组及高参数机组，要进行汽轮机凝结水的除铁、除盐等净化处理。(4 )冷却水处理：对于直流冷却的循环水，要采用加药的方式进行防止微生物滋生等的处理，也叫循环水处理。(5 )水汽监督：对热力系统各部分、各阶段的水汽质量进行监督，并在水汽质量劣化时进行的处理，也是水处理工作的内容之一。(6 )机组停运保养：随着机组容量的增加和参与调峰，机组停运保养工作愈显重要，而且它与水处理工作也密切相关。它包括机组停运前对热力系统进行加药处理等工作。(7 )化学清洗：当锅炉水冷壁结垢量超过部颁标准时，必须对锅炉本
10、体进行化学清洗。在化学清洗过程中，要求在不同阶段提供不同质量的水，因此水处理工作是保证化学清洗效果的重要因素之一。除此之外，火力发电厂水处理工作还包括发电机冷却水处理、发电机转子氢冷系统供氢和来自各种渠道的废水处理等。2 、化学的主要分工及作用净化站：主要对原水中的悬浮物和胶体颗粒等进行澄清、过滤，以除去原水中的悬浮物和部分胶体的预处理系统。补给水处理：主要完成水中溶解性盐类的除盐处理系统。给水、凝结水加药系统：主要进行给水、凝结水加氧、提高PH值、机组启动或异常时的除氧及停炉保养等的各种加药处理，以保证给水的质量。凝结水精处理：进行汽轮机凝结水的除铁、除盐等净化处理系统。机组水汽及凝结水检漏
11、系统监督：对热力系统各部分、各阶段的水汽质量进行监督，确保水汽质量满足机组正常运行的要求。废水处理站：将全厂各种排至废水站的废水分别处理合格后排放，符合环保要求。加氯站：分别向循环冷却水及净化站来原水中投加氯，防止水中微生物滋生。供氢站：向发电机氢冷系统提供纯度、湿度合格和一定压力的氢气，以满足发电机正常运行的需要。另外，化学实验班组主要负责日常的汽、水、煤、油、气等监督和查定及化学清洗工艺配合等工作。反渗透预脱盐系统1 、原理水从稀溶液一侧通过半透膜自然向浓溶液一侧流动的过程叫水渗透。人们制造了一种膜，它只允许水分子通过，溶液中的盐类则不能通过，这种膜叫半透膜。反渗透是利用半透膜透水不透盐的
12、特性，去除水中的盐份。在反渗透膜的原水侧加压，使原水中的一部分纯水沿与膜垂直方向透过膜，水中的盐类和胶体物质在膜表面浓缩，剩余部分原水沿与膜平行的方向将浓缩的物质带走。透过膜的水中仅残余少量盐份，收集利用透过水，即达到了脱盐的目的。反渗透可除去水中98% 的无机盐，对有机物的去除为相对分子质量大于200的有机物以及胶体，相对分子质量小于200 的有机物会透过反渗透膜，它是当代公认的最先进的脱盐技术。反渗透脱盐必须满足两个基本条件：半透膜具有透水而不透盐的选择透过特性。盐水与淡水两室间的外加压差大于渗透压差。符合条件的半透膜称之为反渗透膜。2 、渗透膜(1 )反渗透膜材料膜得分离性能与膜材料的分
13、子结构密切相关。人们根据脱盐的要求，从大量的高分子材料中筛选出醋酸纤维素(CA)和芳香聚酰胺(PA)两大类膜材料。此外，复合膜的表皮层还用到其他一些特殊材。醋酸纤维素又称乙酰纤维素或纤维素醋酸酯。常以含纤维素的棉花、木材等为原料，经过酯化和水解反应制成醋酸纤维素，再加工成反渗透膜。聚酰胺膜材料包括脂肪族聚酰胺和芳香族聚酰胺两类。目前使用最多的是芳香族聚酰胺膜，膜材料为芳香族聚酰胺、芳香族聚酰胺- 酰肼以及一些含氮芳香聚合物。复合膜的特征是由两种以上的材料制成，他是由很薄的致密层与多孔支撑复合而成的。多孔支撑层又称基膜，起增强机械强度作用;致密层也称表皮层，起脱盐作用，故又称脱盐层。由单一材料制
14、成的非对称膜，有下列不足之处：致密层与支撑层之间存在着易被压密的过滤层;表皮层厚度的最薄极限约为100010-10m，很难通过减少通过膜厚度降低推动压力;脱盐率与透水速度相互制约，因为同种材料很难兼具脱盐与支撑两者均优。复合膜较好的解决了上述问题，它可以分别对致密层的功能要求选择一种脱盐性能最优的材料，针对支撑层的功能要求选择一种机械强度高的材料。复合脱盐膜可以做的很薄，有利于降低推动力;他消除了过渡区，抗压密能力强。此外，复合膜还有以下特点：膜高脱盐率和高透过性兼备;良好的化学稳定性和耐热性;可干膜存放;推动压力低;抗污染能力强。(2 )反渗透膜的结构膜的结构包括宏观结构和微观结构。前者是指
15、膜几何形状，主要有板式、管式、卷式和中空纤维式四种;后者是指膜的断面结构和结晶状态等。从形貌看，膜大致可分为二类：均相膜和非均相膜。非均相膜又称非对称结构膜。其形貌特征是在垂直与膜表面的截面上孔隙分布不均匀，由表向里孔隙渐增，表层孔隙最小，低层孔隙最大。目前应用最为广泛的是非对称膜。膜的非对称结构，决定了膜的方向性。例如反渗透膜，当致密层面向高压侧时，可获得预期的脱盐率;反之，当多孔层面向高压侧时，膜的脱盐率明显变差。所以，使用膜时应注意方向。膜的致密层表面比多孔层表面比多孔层平滑有光泽。 (3 )反渗透膜的分类基于不同考虑，膜的分类有许多方法。按膜材料分。主要有芳香聚酰胺膜和醋酸纤维素膜。此
16、外，还有聚酰亚胺膜、磺化聚砜膜、磺化聚砜醚膜等。按制膜工艺分。可分为溶液相转化膜、熔融热相转变膜、复合膜和动力膜。目前，普遍应用的是复合膜。按膜结构特点分。可分为均相膜、非对称膜和复合膜。目前常用非对称膜和复合膜。有人将均相膜、非对称膜和复合膜依次称之为第一代膜、第二代膜和第三代膜。按传质机理分。有活性膜和被动膜之分。活性膜是在溶液透过膜的过程中，透过组分的化学性质可改变;被动膜是指溶液透过膜的前后化学性质没有发生变化。目前所有反渗透膜都属于被动膜。按膜出厂时的检测压力分为超低压膜、低压膜、和中压膜。按膜的用途分为苦咸水淡化膜、海水淡化膜、抗污染膜等多个品种。按膜的形状分。主要有板式膜、管式膜、卷式膜和中空纤维膜。本厂反渗透膜采用螺旋卷式结构，材质为聚酰胺复合材料(电中性)，最低脱盐率99.5%，
