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1、余热发电水处理1 .余热发电用水概述余热发电中水的作用余热发电中电能的产生实际上是一个能量转换的过程。余热发电将窑中煨烧 后的废气的热能传给锅炉中的水，使水转变为具有一定压力和温度的蒸汽，导入 汽轮机；在汽轮机中，蒸汽膨胀做功，将热能转化为机械能，推动汽轮机转子旋 转；汽轮机转子带动发电机转子一起高速旋转，将机械能转变为电能送至电网。 因此，在余热发电过程中，水的一个重要作用就是传递能量。另外，水在余热发电的生产过程中，还担负着冷却介质的作用。例如，冷却 汽轮机排出的蒸汽，冷却转动机械设备的轴瓦等等。余热发电水、汽循环及损失余热发电中，水进入锅炉后吸收燃料燃烧放出的热，转变为具有一定压力和 温
2、度的蒸汽，送入汽轮机中膨胀做功，使汽轮机带动发电机转动。做完功的蒸汽 排入凝汽器（蒸汽在凝汽器铜管的外侧，馆内通以冷却水 ）被冷却水冷却变为凝结 水。凝结水由凝结水泵送到低压加热器加热，加热后送至除氧器除氧。除氧后的 水再由给水泵送至高压加热器加热，然后经省煤器进入锅炉汽包。这就是凝汽式 发电厂水汽循环。在水、汽循环的过程中，虽然管道都是密封的，但总免不了损失。造成水、 汽损失的主要因素有以下几点：锅炉部分：锅炉的排污放水，安全门和过热器放汽门向外排汽，蒸汽吹灰和 燃油时采用蒸汽雾化等。汽轮机部分：汽轮机的轴封处窑向外排汽，抽气器和除氧器的排气口处也会 随空气排出一些蒸汽。另外，用蒸汽加热或用
3、蒸汽推动附属机械（如加热器、汽 动给水泵）等，也会造成水、汽损失。各种水箱：各种水箱（如疏水箱、给水箱等）有溢流和热水的蒸发等损失。管道系统：各种管道系统中法兰盘结不严实和阀门泄露等原因，都造成水、 汽损失。为了维持余热发电热力系统的正常水、汽循环运行，就要不断的用水来补充 这些损失，这部分水称为补给水。补给水必须经过沉淀、过滤、除盐（或软化） 等水处理设备把水中有害的杂质去除后再补入除氧器。补给水量不超过锅炉额定 蒸发量的2%-4%余热发电用水分类由于水在余热发电的水、汽循环系统中所经历的过程不一样，所以其水质存 在较大的差别。余热发电用水主要包括以下几种：生水：生水是未经处理的天然水（如江
4、、河、湖泊、地下水等） 。在余热发电 中，生水是制取补给水的原料，或用来做冷却介质，以及供消防用等。补给水：生水经过各种方法处理后，用来补充发电水、汽循环系统中损失的 水。补给水按其处理方法的不同，又可分为软化水、蒸储水和除盐水等。凝结水：在汽轮机中做功后的蒸汽经过凝汽器冷凝成的水，称作凝结水。疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结水，称为疏水。它经疏水器汇 集到疏水箱或并入凝结水系统。返回凝结水：热电厂向用户供热后，回收的蒸汽凝结水，称为返回凝结水（简 称返回水）。其中又有热网加热器凝结水和生产返回凝结水之分。给水：送往锅炉的水称为给水。凝汽式发电厂的给水，主要由汽轮机凝结水、 补给水和各
5、种疏水组成。热电厂的给水组成中，还包括返回凝结水。锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水，称为锅炉水，简称炉水。冷却水：作为冷却介质的水称为冷却水。在余热发电中冷却水主要是通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。余热发电水处理的重要性余热发电热力系统中水、汽质量的好、坏，是影响发电热力设备（如锅炉、 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，这种水是不允许进入水、汽循环系统的。为了保证热力系统中有良好的 水质，必须对天然水进行适当的净化处理和严格的监督水、汽质量，否则就会引 起下列危害：1、热力设备结垢如果进入锅炉或其他热交换器中的水，含有杂质（特别是高价金属
6、离子），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。结垢对锅炉（或交换器）的安全、经济运 行有很大危害。这是因为水垢的导热性能比金属差几百倍，而这些水垢又极易在 热负荷很高的锅炉炉管中生成。这时，会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。结垢不仅影响到设备安全运行，而且还会大大降低发 电厂的经济性。2、热力设备腐蚀发电厂热力设备的金属经常和水接触，若水质不良，则会引起金属的腐蚀。 发电给水管道、各种加热器、锅炉的省煤器、水冷壁、过热器和汽轮
7、机凝汽器等， 都会因水质不良而引起腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限，造成经济损 失，同时还由于金属的腐蚀产物转入水中，使给水中杂质增多，从而又加剧在高热负荷热面上的结垢过程，而结成的垢转而又会促进锅炉炉管的腐蚀。在此种恶 性循环，会迅速导致锅炉爆管事故。止匕外，如金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机 中沉淀下来，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
8、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 机内积盐严重是，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。发电厂水处理工作，就是为了保证热力系统各部分有良好的水、汽品质，以 防止热力设备的结垢、积盐和腐蚀。因此，在火力发电厂中，水处理工作对保证 发电厂的安全、经济运行具有十分重要的意义。水的基本处理方法过滤水的过滤是把浊度较高的水，通过一定厚度的粒状和非粒状材料，而有效地 除去悬浮杂质，使水澄清的过程。这种过滤材料称为滤料。由滤料堆积起来的过 滤层称滤层，起过滤作用的设备称为滤器或滤池。用过滤方法除去悬浮
9、固体是一个较复杂的过程。过滤过程主要取决于悬浮物 和过滤介质的物理化学特征、过滤速度以及水的化学特性等因素。粒状过滤除去悬浮物是基于下述两个过程的作用，既表面过滤（或薄膜过滤） 和渗透过滤（或称接触混凝过滤）的综合过程。首先，当带由悬浮物的水自上部进入过滤层时，在滤层表面由于吸附和机械 阻留作用，悬浮物被截留下来，于是它们发生彼此重叠和架桥作用，具结果好像 形成一层附加的滤膜，在以后的过滤过程中，此滤膜就起主要的过滤作用。这种 过滤过程就叫表面过滤（又称薄膜过滤）。当带有悬浮物的水流入滤层中间和下部时，也可以起到截留悬浮物的作用。 这种过滤作用称为渗透过滤。渗透过滤的原理离子交换和混凝过程中用
10、泥渣作为 接触介质相似。由于滤层中的沙粒壁澄清池中悬浮颗粒排列的更紧密，所以当由 悬浮物的水流经过过滤层中弯弯曲曲的空隙时，在水力学因素的作用下，有更多 的机会和沙粒相接触，水中悬浮物接触时，由于彼此间具有一定吸力，彼此互相 粘附，好像在砂层中进行了进一步混凝过程，故此过程又称接触混凝过程。为了保证过滤的效果，滤料的选择十分重要。作为滤料的物质，应当化学性 能稳定，不影响出水水质，机械强度良好，在使用中不至碎裂，粒度适中；还应 当价格低廉，便于取材等。离子交换离子交换处理，是用一种称作离子交换剂的物质来进行的。处理时，离子交 换剂遇水，可将本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，如钠型
11、离 子交换剂遇到含有Cs2+的水时，就发生如下交换反应：Cf+2RNa RzCa+2Na反应结果，水中的Ca2+被吸附在交换剂上，交换剂转变成 Ca型，而交换剂中 原有的NW进入水中，这样水中的CsT就被除去。转变成Ca型的交换剂，可以用钠 盐溶液（如NaCl）通过，使其Ca型的交换剂再变成Na型，重新使用，反应如下：RCa+2NA 2RN*Cf离子交换剂是一种反应型的高分子电解质。内部含有活性基团，活性基团能 离解出可交换离子。这种离子能够和溶液中的同符号的离子相互交换。所以凡含 有可交换离子，具有离子交换能力的物质，均称为离子交换剂。反渗透反渗透是一种新兴的水处理工艺。目前，反渗透已经在城
12、市用水、锅炉补给 水、工业废水处理、海水淡化和各种溶液中溶质分离等方面得到广泛应用。渗透是一种物理现象，当两种含有不同浓度盐类的水，如用一张半渗透性（只 允许水分子通过，而不允许盐类物质通过）的薄膜分开就会发现，含盐量少的一 边水会透过膜渗到含盐量高的水中，而所含盐分并不渗透，这样逐渐就有把两边 的含盐浓度融和到均等的趋势。这一过程叫作自然渗透，简称渗透。但是，在渗透过程中，由于盐水侧的液位越来越高，而淡水侧的液位越来越 低，导致两侧产生液位差，这一液位差产生的压力阻碍了淡水的渗透，当这个压 力达到一定程度，使得淡水渗透倾向被抵消时，淡水侧和盐水侧的液位都不再变 化，渗透最终达到一个动态平衡，
13、此时盐水侧和淡水侧的高度差值称为渗透压。根据半透膜的特性，我们可以在盐水侧施加一个外加压力，迫使盐水侧的水 分子透过半透膜进入淡水的一侧，这种渗透过程与正常的自然渗透方向相反，故 称为反渗透。渗透和反渗透的原理示意图如图1-1所示：法逑反港通图1-1渗透与反渗透原理示意图2 .余热发电用水的处理锅炉用水处理锅炉用水的处理流程为了防止锅炉结垢，锅炉用水必须经过严格的处理，锅炉用水大致流程如图2-1所示：图2-1余热发电锅炉用水的流程示意图其中软化器部分可以用反渗透和混床结合来代替。软化器只能除去水中的钙、 镁离子；而反渗透和混床结合处理可以除去水中绝大部分的离子，比软化器处理水的水质好很多1、机
14、械过滤器机械过滤的作用是除去生水中的悬浮物、机械杂质、细菌等有害物质。机械 过滤器的操作如下：反洗后，每次投运前必须进行正洗，合格后方可投运；开启 正进门、空气门，空气门溢水后关空气门，开正排门 ，调整流量，出水澄清，无悬 浮杂质时正洗合格；开出口门，关正排门，向活性炭过滤器供水，控制压力为； 进出口压差为时判为失效，停止运行。2、活性炭过滤器活性炭过滤器的作用是吸附水中余氯、有机物、色度、悬浮物等杂质。活性 炭过滤器的操作如下：反洗后，每次投运前必须进行正洗，合格后能投运；开进 水门，空气门，空气门溢水时关空气门，开正排门，调整流量 20t/h ,压力为出水 澄清时正洗合格；开出口门，关正排
15、门，向清水箱供水；出口有机物超标，判为 失效，停止运行。3、软化器软化器的作用是通过离子交换剂除去水中的钙、镁离子，降低水的硬度，防 止在钙、镁在锅炉和管道中结垢。软化器的操作步骤是：正常运行，在所有阀门 关闭的情况时，首先开启清水泵入口门，启泵待压力稳定以后，开启泵出水门， 向软化器供水，开软化器进水阀上进阀，上排阀，待上排阀将柱内空气排尽并出 水时，打开下排阀同时关闭上排阀。然后调整流量：正常流量为8-10 T/H。运行5分钟后，化验水质，合格后打开出水阀，同时关闭下排阀，合格水便进入软化器， 开始正常运行。正常运行中，操作人员必须经常观察运行情况，注意流量，压力， 出水水质，每小时必须化
16、验水质1次，发现出水不合格时应立即停机再生。停机 时首先停运清水泵，关闭进水阀，出水阀，上进阀。停机时必须经常观察树脂层， 防止由于渗漏而树脂层脱水而损坏树脂。本设备可以二柱同时运行，也可以一柱 运行一柱再生，本设备运行压力为 MPa,单柱产水量周期为250吨左右。由于软化器只能除去水中的钙、镁离子，对其他离子没有净化作用，所以有 条件的情况下可以用反渗透和阴阳离子交换混床结合使用来代替软化器。反渗透 和混床结合使用得到的水各指标都远远优于软化器。两种处理方法得到水的水质 指标如表2-1所示：表2-1软化器和反渗透结合混床制水指标对比水质指标碱度(mmol/L)PH氯根(mg/ L)磷酸根(mg/ L)软化器处理1212w
