1、電廠化學水處理培訓教材,溫 馨 提 示, 請將手機調至靜音狀態。 學習期間認真做好筆記。 請自覺維護講課秩序。,化水專業 廖川俠,發電廠中水處理的重要性,長期的實踐使人們認識到，熱力系統中水的品質，是影響發電廠熱力設備（鍋爐、汽輪機等）安全、經濟運行的重要因素之一。,沒有經過凈化處理的天然水含有許多雜質，這種水如進入水汽循環系統，將會造成各種危害。為了保證熱力系統中有良好的水質，必須對水進行適當的凈化處理和嚴格地監督汽水質量。,現將由于汽水品質不良而引起的危害，簡述如下： （1）熱力設備的結垢。如果進入鍋爐或其他熱交換器的水質不良，則經過一段時間運行后，在和水接觸的受熱面上，會生成一些固體附著

2、物，這種現象稱為結垢，這些固體附著物稱為水垢。因為金屬的導熱性比水垢的高幾百倍，而這些水垢又極易在熱負荷很高的鍋爐爐管中生成，所以結垢對鍋爐（或熱交換器）。的危害性很大。它可使結垢部位的金屬管壁溫度過高，引起金屬強度下降，這樣在管內壓力的作用下，就會發生管道局部變形、產生鼓包，甚至引起爆管等嚴重事故。結垢不僅危害安全運行。而且還會大大降低發電廠的經濟性。,（2）熱力設備的腐蝕。發電廠熱力設備的金屬經常和水接觸，若水質不良，則會引起金屬腐蝕。熱力發電廠的給水管道、各種加熱器、鍋爐省煤器、水冷壁、過熱器和汽輪機凝汽器等，。都會因水質不良而腐蝕。腐蝕不僅要縮短設備本身的使用期限，造成經濟損失。同時腐

3、蝕產物又會轉入水中污染水質，從而加劇在高熱負荷受熱面上的結垢過程，結成的垢又會加速鍋爐爐管腐蝕。”此種惡性循環，會迅速導致爆管事故。此外，金屬的腐蝕產物被蒸汽帶到汽輪機中沉積下來后，也會嚴重地影響汽輪機的安全、經濟運行。,（3）過熱器和汽輪機的積鹽。水質不良會使鍋爐不能產生高純度的蒸汽，隨蒸汽帶出的雜質就會沉積在蒸汽通過的各個部位，如過熱器和汽輪機，這種現象稱為積鹽。過熱器管內積鹽會引起金屬管壁過熱甚至爆管；汽輪機內積鹽會大大降低汽輪機的出力和效率，特別是高溫高壓大容量汽輪機，它的高壓部分蒸汽流通的截面積很小，所以少量的積鹽也會大大增加蒸汽流通的阻力，使汽輪機的出力下降。當汽輪機積鹽嚴重時，還

4、會使推力軸承負荷增大，隔板彎曲，造成事故停機。,。因此，在發電廠中，化學工作對保證發電廠的安全、經濟運行具有十分重要的意義。,工業水處理用途很多，根據需要我分兩章簡單講一下鍋爐用水處理工藝及汽水監督 第一章水處理工藝 第一節水中雜質及其分類： 水中雜質： 懸浮物：懸浮物是構成水中混濁度的主要因素，一般粒徑在100nm 以上。 膠體物質：是由許多分子或離子組成的集合體，其顆粒直徑一般為1nm100nm之間 。 溶解物質：天然水中溶解物質大都以離子或溶解氣體的形式存在。 溶解離子： Na+、K+、Ca2+、Mg2+ 、HCO3、CI、SO42等。 溶解氣體：主要有O2、CO2 等。,按含鹽量分類,

5、按硬度分類,水的分類：,根據電廠用水所含雜質不同將水分為： 原水：原水就是鍋爐的水源水。通常包括地表水和地下水。 給水：直接進入鍋爐供鍋爐蒸發或加熱的水稱為鍋爐給水。 補給水： 生水經過各種水處理工藝處理后補充鍋爐汽水損失的水 稱為 補給水。 生產回水或凝結水：蒸汽的熱能被利用后，所回收的冷凝水通常稱為生產回水或凝結水。 爐水：鍋爐體內加熱或蒸發系統中流動著的水稱為爐水或稱鍋水。 排污水：由于爐水經相當長時間循環運行，水中的微量雜質被濃縮，為保證爐水的質量，必須排污，這就是排污水。 冷卻水：用作冷卻介質的水稱為冷卻水。,水質指標與水質技術指標：,鍋爐用水中水質指標的表達方式通常有兩種： 一種是

6、表示水中所含有的離子或分子來表示，如鈉離子、氯離子、磷酸根離子、溶解氧等等,一般稱為水質指標。 另一種則并不代表某種單純的物質，而是表示某些化合物的組合或表征某種特性的。 如硬度、堿度、溶解固形物、電導率等，這種指標是由于技術上的需要而擬定的。故稱為技術指標。,水質技術指標,懸浮物和濁度，懸浮物是指經過濾后分離出來的不溶于水的固體混合物，可以通過重量法測定，由于方法很麻煩，在實際中常采用測濁度的方法來衡量懸浮物和膠體物質的含量。濁度的單位通常用“福馬肼”（FTU、NTU）表示。,硬度及其單位。 硬度：水中所有高價金屬離子的總和都稱硬度（YD）。 常用的 硬度的定義式為：YD（1/2Ca 2+

7、+1/2Mg2+ ） 硬度的單位：通常以碳酸鈣或氧化鈣或德國度表示。 量濃度，mol/L . C (1/2CaCO3) = C (1/2CaO) = C (1/2Ca 2+ )mol/L ppm（mg/L）， 1mg/L CaCO3稱為1 ppm硬度。由于 1/2CaCO3的摩爾質量為5 0g/L，1 mmol/L的（1/2CaCO3）硬度就相當于50mg/L即50ppm硬度。,堿度和酸度 堿度表示水中能接受氫離子的一類物質的量，在水中堿度主要是OH、 1/2CO32、HCO3。天然水中的堿度主要是HCO3。 酸度表示水中能接受氫氧根離子的一類物質的量，在水中酸度主要有 各種酸類及強酸弱堿鹽，

8、天然水中的酸度主要是H2CO3。 陽床出水的酸度主要是強酸HCI、H2SO4。及碳酸H2CO3。,有機物與化學耗氧量：表示水中有機物及還原性物質含量的一項指標。COD的測定就是利用有機物可氧化這一特性，在一定的條件下，用一定的強氧化劑與水中各種有機物及亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等作用，然后將所消耗的氧化劑的量，計算折合成氧的質量濃度，稱為化學耗氧量，單位以mg/L來表示。一般說COD越高，水中有機物污染越嚴重。不同測定方法測得的結果會有所不同。因此表示有機物含量時應注明測定方法。一般情況下，有機物含量較低時采用高錳酸鉀法，而有機物含量高時采用重鉻酸鉀法。同一水樣，用重鉻酸法測定比用高錳酸鉀測定結

9、果要高一些。,水質指標間的關系 堿度與硬度,1、硬度大于堿度：這種水稱為非堿性水，鈣、鎂離子將首先與HCO3形成碳酸鹽硬度（YDT），剩余硬度離子即鈣鎂離子與SO42、CI等其它陰離子形成非碳酸鹽硬度（YDF）。 2、硬度等于堿度：在這種水中，鈣、鎂離子全部與HCO3形成碳酸鹽硬度。既沒有非碳酸鹽硬度也沒有剩余堿度。 3、硬度小于堿度：在這種堿性水中，硬度將全部形成碳酸鹽硬度，剩余的堿度則與Na+、K+形成鈉堿度（JDNa）稱為負硬度，此時無非碳酸鹽硬度。,堿度與堿度離子,堿度（JD）：堿度是表示水中能接受氫離子的一類物質的量。根據酸堿滴定法測定水中的堿度，這時所用的標準溶液是HCI或H2SO

10、4溶液，酸與各種堿度離子的三個反應是： OH+H+=H2O CO32+H+= HCO3 HCO3+ H+=H2O+ CO2 根據所加指示劑不同，堿度又可分為甲基橙堿度(JD甲)和酚酞堿度(JD酚)。加酚酞指示劑時只能完成上述兩個反應；加甲基橙指示劑時三個反應全部完成。稱(JD甲)為全堿度。 在實際的滴定分析中往往是先加酚酞指示劑，滴至終點pH約 為8.2，再加甲基橙指示劑繼續滴至終點pH值為4.2。此時的總堿度應為(JD全)= (JD)酚+(JD)甲。,離子堿度可能存在的五種不同情況,假設滴定中消耗的酸量分別用a（酚）、b（甲）（單位：mL) 1.ab 堿度離子為CO3和OH，沒有HCO3；

11、2.a0 堿度離子只有HCO3；沒有CO32 ，OH ； 5.b=0,a0 堿度離子只有OH。 鍋爐用水中堿度主要由OH、 CO32、HCO3及其它少量的弱酸鹽類組成。 堿度的計量單位為mmol/L， 其基本單元為： OH、 1/2CO32、HCO3 爐水中基本上不存在HCO3，因為在高溫高壓下 HCO3CO32+H2O+CO2 CO32+H2O2OH+CO2 當氫氧根和碳酸氫根共存時，相互作用發生以下反應： HCO3+ OHCO32+ H2O 所以爐水中的堿度主要是CO32 、OH。生水中的堿度主要是HCO3。,堿度與PH值,pH值是表征溶液酸堿性的指標，pH值越大，OH濃度越高。而堿度中，

12、除了OH含量外，還包含了CO32和HCO3含量。所以，它們之間既有區別又有聯系。其聯系是：在一般情況下，pH值會隨著堿度的提高而增大，但這還取決于OH堿度占總堿度的比例；區別是：pH值大小只取決于OH與H+的相對含量，而堿度大小則反映了組成堿度的各離子的總含量。因此，對于pH值合格的鍋爐用水，有時堿度不一定合格；反之，堿度合格的水，pH值也不一定合格。,第二節 水處理工藝,1、預處理,一體化凈水器,主要是依據淺層沉淀理論，設置了斜管加速沉降。下部沉降快速形成的大顆粒絮狀體，在兩層斜管之間，由于流速方向發生改變，將會增加小顆粒絮體間的接觸機會，在流經上層斜管時，進一步提高水質，沉淀池中污源，一部

13、分回流 到絮凝反應池，剩余部分入污泥區，污泥定期排放。斜管清水區得出水經波形多孔集水板集水，均勻分配給分配水箱，分配水箱出水進入濾池進行過濾， 去除泄漏的微量懸浮物，出水經沖洗水箱進入清水池，該濾池采用反射布水、多空板集水，濾料為石英砂，反沖洗為達到額定水頭損失后，自動虹吸反沖。,雙介質過濾器,2、一級除鹽系統+混床,1水泵； 2陽離子交換器； 3除碳器； 4中間水箱； 5中間水泵； 6陰離子交換器 ； 7混床,陽離子交換,進入一級除鹽系統的水是經預處理，水中只含有少量的溶解性雜質。溶解性雜質包括陽離子、陰離子、少量膠體硅等。其中水中的陽離子主要由Ca2+、Mg2+、K+、Na+和極少量的Al

14、3+、Fe3+離子組成，陰離子主要由HCO3、SO42-、Cl和少量的NO3-、HSiO3-離子組成。 當水通過強酸性H型陽交換器時，水中所有的陽離子都被強酸性H型樹脂吸收，活性基團上的H+被置換到水中，與水中的陰離子組合生 成酸。其反應式：,1/2Ca 1/2SO4 1/2Ca 1/2H2SO4 1/2Mg NO3 + RH R 1/2Mg + HNO3 CI HCI Na HCO3 Na 1/2H2CO3,陽離子交換器的出水是酸性水。但當交換器運行失效時，其出水中就會有其它陽離子的泄漏，而在諸多的陽離子中，首先漏出的陽離子是Na+，故習慣上稱之為漏鈉。當出水中的Na+超過一個給定的極限值時

15、，陽離子交換器被判失效，需停運再生后才能投入運行。 為什么陽交換器失效時，首先發生漏鈉，而不是漏Ca2+或Mg2+離子？這是因為水中各種陽離子與樹脂中H+發生交換反應時，因樹脂對各種陽離子的吸收有選擇性，故被樹脂吸收的離子在交換器內有分層現象，根據樹脂對被吸收離子的選擇性順序，最上層是最易被吸收的Ca2+，次層以Mg2+為主，下層就是Na+。強酸性陽樹脂的選擇性順序為： Fe3+A13+Ca2+Mg2+K+NH4+Na+,陽離子交換器,進水裝置的作用：是均勻分布進水于交換器的過水斷面上。另一個作用是均勻收集反洗排水。,壓脂層的作用：過濾掉水中的懸浮物及機械雜質；使進水通過壓脂層均勻作用于樹脂層

16、表面；防止樹脂在逆流再生中亂層。,中間排液裝置的作用：中間排液裝置對逆流再生離子交換器運行效果有較大影響，其作用是均勻排出再生液，防止樹脂亂層、流失外，還應有足夠的強度，安裝時應保證在交換器內呈水平狀態，,排水裝置的作用：是均勻收集處理好的水；另一個作用是均勻分配反洗進水。,當交換器不斷進水，隨離子交換的不斷進行，由于水中的Ca2+比Mg2+、Na2+與樹脂的親合力更大，更易被樹脂吸收，所以水中的Ca2+離子可和已吸收了Mg2+的樹脂進行交換反應，使Ca型樹脂層向下擴展，而被置換下來的Mg2+一起與Na+型樹脂發生交換，使Mg2+型樹脂層下移而Na+的交換區域也逐漸下移。,樹脂的再生,無頂壓逆

17、流再生的操作步驟： 1）小反洗。只對壓脂層進行反洗，沖洗掉積聚在壓脂層上的污染物。用水為該級交換器的進口水，流速樹脂不亂層為宜，一直反洗至出水清澈為為止。 2）放水。待樹脂顆粒下沉后，放掉中間排液裝置以上的水。 3）進再生液。將再生液放入交換器內，嚴格控制其流速和濃度 4）逆流再生。進完再生液，關閉再生液計量箱出口閥，按再生液的流速和流量繼續用稀釋再生液的除鹽水進行沖洗，直至出水指標合格為止。關閉進水閥。 5）小正洗。水從上部進入，控制適當的流速，洗去再生后壓脂層中殘留的再生廢液和雜質。小正洗用水為運行時的進口水。 6）正洗。用水自上而下進行正洗，直到出水水質合格，即可投運運行。,交換器經過多

18、周期運行后，下部樹脂層也會受到一定程度的污染，必須定期對整個樹脂層進行大反洗，大反洗前先進行小反洗，在大反洗時流量應由小到大，逐步增大。從下步進水廢液由上部的反洗排水閥排出。,除碳器,除碳原理 水通過陽離子交換器，水中的HCO3-與從樹脂上交換下來的H+結合，形成H2CO3極不穩定，隨即分解生成的CO2： H2CO3 H2O+CO2 水中的CO2，可以看作是溶解在水中的氣體，它的溶解度與氣體分壓的關系符合亨利定律，即在一定的溫度下氣體在液體中的溶解度與該氣體在液面上的分壓成正比。只要降低水面上CO2的分壓力，溶于水中的游離CO2就能解吸出來。 降低液面CO2氣體分壓的常用方法有鼓風和抽真空兩種

19、。,因空氣中CO2含量很小（約0.03%），在水中溶解達平衡時不到0.45mg/L，這樣水與空氣接觸時，水中的CO2便會析出。,陰離子交換器,陰離子交換實質上是陰樹脂中的OH與酸性水(經過陽離子交換及除碳)中的負離子進行交換。所以在強堿性陰離子交換器內發生的反應為：,1/2H2SO4 1/2SO4 HNO3 NO3 1/2H2CO3 +ROH R 1/2CO3+2H2O HCl CI 1/2H2SiO3 HSiO3,根據強堿陰樹脂的交換規律，HSiO3-集中在交換器中樹脂的底部。所以當強堿性OH型陰離子交換器失效時，HSiO3-先漏出來，致使出水的硅含量升高。,因強堿陰樹脂的選擇性順序為： S

20、O42NO3ClOHFHCO3HSiO3,混合離子交換器,由于陽、陰樹脂混合均勻，所以陽、陰離子交換反應幾乎是同時進行的，置換出的H+和OH-立即生成水，都不會積累，消除了反離子作用，交換反應進行得十分徹底，出水水質很好。交換反應如下：,交換器內有無數對陰陽樹脂，運行過程中陽樹脂吸附水中的陽離子放出H， 陰樹脂吸附陰離子放出OH，同時H和OH反應成H2O。,交換器內有無數對陰陽樹脂，運行過程中陽樹脂吸附水中的陽離子放出H， 陰,混合床結構示意圖,混合床是圓柱型密閉容器。其內部有進水裝置、排水裝置、中部有再生時排再生廢液的中間排水裝置等。為了便于陽、陰樹脂分層，混合床中陽樹脂與陰樹脂的濕真密度差

21、應大于0.150.20gcm3。國內混合床采用的陽、陰樹脂的體積比為1：2。,經過一級復床處理后的水質，一般電導率小于0.2Scm，pH接近中性，含硅量(以SiO2計)在20gL以下。,過熱蒸汽,7,生 水,補給水,凝結水,冷卻水,冷卻 水 水,排汽,11,10,78 8,11,11,2,44,12,7,5,99,2,33,給水,6,6,2,1鍋爐；2汽輪機；3發電機；4凝汽器；5凝結水泵；6凝結水精處理設備；7低壓加熱器；8除氧器；9給水泵；10高壓加熱器；11補給水處理設備；12冷卻水泵 凝汽式發電廠水汽循環系統主要流程,第二章汽水監督工作,在上述系統中，汽水的流動雖呈循環狀，但這是主流，

22、并非全部，在實際運行中總不免有些損失。造成汽水損失的主要原因有如下幾個方面：,（1）鍋爐部分。鍋爐的排污放水，鍋爐安全門和過熱器放汽門的向外排汽，用蒸汽推動附屬機械（如汽動給水泵），蒸汽吹灰和燃燒液體燃料（如油等）時采用蒸汽霧化法等，都要造成汽水損失。,（2）汽輪機機組。汽輪機的軸封處要連續向外排汽，在抽氣器和除氧器排氣口處會隨空氣排出一些蒸汽，造成損失。 （3）各種水箱及采樣器。有溢流、長流等損失。,（4）管道系統。各管道系統法蘭盤連接處不嚴密和閥門漏泄等原因，也會造成汽水損失。,為了維持發電廠熱力系統的水汽循環運行正常,凝汽式發電廠在正常運行情況下，補給水量不超過鍋爐額定蒸發量的24。,水

23、、汽質量標準的控制指標說明,1. 蒸汽 （1）為了防止蒸汽通流部分，特別是汽輪機內積鹽，必須對鍋爐蒸汽汽質進行監督。飽和蒸汽和過熱蒸汽應同時監督的原因是： 便于檢查蒸汽汽質劣化的原因。例如，飽和蒸汽汽質較好，而過熱蒸汽汽質不良，表明蒸汽在減溫器內被污染。 可以判斷飽和蒸汽中的鹽類在過熱器內的沉積量。 （2）由于鈉鹽和硅酸往往是蒸汽攜帶的主要雜質，所以對鈉和硅含量的監測是監督蒸汽品質的主要指標。 （3）電導率的測定，操作簡便、靈敏度高，因此高壓以上的鍋爐為了及時掌握蒸汽中的含鹽量，常將蒸汽經冷凝后通過氫離子交換柱，連續測定其電導率的大小，從而反映出蒸汽含鹽量的狀況。采用氫離子交換后的電導率而不采

24、用總電導率，是為了避免蒸汽中氨的干擾（對凝結水電導率測定也是如此）。,2、給水,為了防止鍋爐及給水系統的腐蝕、結垢，并且在鍋爐正常排污的情況下，能保證鍋水水質量合格，必須對給水水質進行監督。標準中各項指標的監測意義如下：,（1）硬度。為防止鍋爐及給水系統的結垢，避免鍋水中產生過多的水渣，須嚴格控制給水硬度。 （2）油。由于給水中若含有油質，將有可能造成爐管內和過熱器內生成導熱系數極少的附著物，危及鍋爐安全運行；同時油質還易使鍋水形成泡沫，劣化蒸汽品質，因此，須對給水中油質進行監督。 （3）溶解氧。為了防止系統發生氧腐蝕，監督除氧器的除氧效果而進行監測。 （4）聯氨。給水中加聯氨時，應監督給水中

25、的過剩的聯氨，以確保除去殘余的溶解氧，并消除因給水泵不嚴密等異常情況時偶然漏入的氧量。,（5）pH值。為了防止給水系統腐蝕，給水pH值應控制在規定范圍內。若給水pH值在9.2以上，雖對防止鋼材的腐蝕有利，但因為提高給水pH值通常是用加氨的方法，所以有時給水pH值過高意味著水汽系統中氨含量較高，有可能會引起銅部件的氨蝕。所以給水最佳pH值應以保證熱力系統鐵、銅腐蝕產物最少為原則。 （6）鐵和銅。為了防止爐中產生鐵垢和銅垢，必嚴格監督給水中的鐵和銅含量。另外，給水中鐵和銅含量，還可作為評價熱力系統金屬腐蝕情況的依據之一。 （7）鈉、硅、電導率。為了在鍋爐排污率不超過規定值的情況下，保證鍋水中的鈉、

26、硅 、電導率不超過允許值，應監督和控制給水中的鈉、硅 、電導率。,3、凝結水,凝結水質量標準中各項指標的監測意義如下： （1）硬度。由于凝汽器泄漏時會造成凝結水中硬度含量升高，并導致給水硬度不合格，所以應對凝結水硬度進行監督。 （2）溶解氧。在凝汽器和凝結水泵不嚴密處漏入空氣，是凝結水增高的原因。凝結水含量較大時，易引起凝結水系統腐蝕，還會使隨凝結水進入給水的腐蝕產物增多，影響給水水質，所以應監督凝結水中的溶解氧。 （3）電導率。為了能及時發現凝汽器的泄漏，測定凝結水的電導率是最方便的方法。通常當發現電導率比正常測定測大得多時，就表明凝汽器發生了泄漏。 （4）含鈉量。由于鈉度計比電導率儀更為靈

27、敏，因此監凝結水含鈉量可迅速及時地發現凝汽器微小的泄漏。,4、爐水,為了防止鍋內結垢、腐蝕，保證蒸汽品質良好，必須對鍋水水質進行監督。鍋水質量標準中各項指標監測意義如下： （1）pH值。鍋水的pH值應不低于9.0，主要原因是： pH值低時，水對鍋爐鋼材的腐蝕性增強；,鍋水中磷酸根和鈣離子的反應只有在pH值足夠高的條件下，才能生成容易排除的水渣，從而較好地達到防垢的目的。 為了抑制鍋水中硅酸鹽的水解，減少硅酸在蒸汽中的溶解攜帶量。,但是，鍋水中的pH值也不能太高，以免鍋水中游離氫氧化鈉引起堿性腐蝕。,（2）總含鹽量、二氧化硅、電導率。限制鍋水中這些指標的含量，是為了保證蒸汽汽質合格。鍋水中這些指標的最大允許含量不僅與鍋爐汽水品質的參數、汽包內部裝置的結構有關，而且還與運行工況有關。測定爐水含硅量，還可測算鍋爐的排污率，并了解爐水中含硅量對蒸汽的影響。 （3）磷酸根。鍋爐水中應維持有一定量的磷酸根，以防止受熱而結生鈣垢。磷酸根太少不利防垢，而過多則會產生易溶鹽“隱藏”現象，故應將磷酸根控制在合適的