电厂水处理第五章 天然水和锅炉补给水 17页

第二篇电厂水处理第五章天然水和锅炉补给水第一节电厂生产过程中用水的分类和含义1，生水（工业水）：未经处理的天然水，是制取补给水的原料。2，锅炉补给水：生水经过各种净化处理后补充汽水损失的水。3，汽轮机凝结水：汽轮机作过功的蒸汽冷凝成的水。4，疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中蒸汽凝结水。5，给水：送给锅炉的水。6，锅炉水：在锅炉本体内的蒸发系统中流动的水。7，冷却水：作为冷却介质的水。8，返回凝结水：热电厂向热用户供热后回收的凝结水。第二节天然水一、天然水中的杂质1，悬浮物：常以10-4毫米的粒径悬浮于水中，使水浑浊不清。2，胶体物质：常以微小的颗粒存在于水中，它们的粒径在10-6-10-4毫米之间，是许多分子和离子的集合体。3，可溶性物质：(1)可溶性盐类：Ca2+、Mg2+、Na+、HCO3-、Cl-、SO42-。（2）可溶性气体：O2、N2、CO2。二、天然水的分析项目\n1，含盐量和溶解固形物：含盐量=溶解固形物+1/2HCO-3.2，碱度：指水中能和氢离子发生中和反应（或能够被H+所滴定）的碱性物质的总量。3,酸度:指水中能和氢氧根发生中和反应(或能够被OH-所滴定)的酸性物质的总量。4,PH值:表示水的酸碱性。5,硬度:水的硬度主要由钙和镁的各种盐类组成。（1）碳酸盐硬度主要是指水中的钙和镁的重碳酸盐所形成的硬度，又称暂硬。（2）非碳酸盐硬度主要是指水中的钙和镁的硫酸盐、氯化物和硝酸盐所形成的硬度，又称永久硬度或永硬。碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度的总和又称为总硬度或全硬。此外，还有负硬度，它是指水着含有碱金属的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物，因为它能抵消一部分硬度，所以叫负硬度。6，耗氧量：水中有机物的含量很难直接测定，常用氧化水中有机物所消耗高锰酸钾或重铬酸钾的量来间接表征水中有机物的含量，也称化学耗氧量。第三节锅炉补给水\n一、补给水的质量要求根据氢-钠联合处理的要求，水质标准为：硬度不大于5vg-N/L，碱度0.3-0.5mg-N/L，或采用二级钠离子交换处理，适合于中、低压锅炉补给水。一般中压以上锅炉都采用一级化学除盐或反渗透加一级化学除盐处理。二、补给水的处理方法1、去除水中悬浮物和硬度的方法：(1)混凝处理法：将水中的悬浮物、胶体和有机物等除掉。(2)沉淀软化法：当生水中的硬度和含盐量较高，而且碳酸盐硬度又占主要比例时，可采用沉淀软化法。（3）离子交换软化法：该法只能除去硬度，含盐量基本保持不变。2、去除水中可溶性固体物质的方法：（1）蒸馏法：含盐水蒸发汽化，然后再冷凝成蒸馏水。（2）离子交换除盐法：利用离子交换树脂能与水中阴阳离子进行离子交换的性质，将水依次通过阳、阴离子交换器,将水中含有的盐类去除,而获得除盐水的方法。（3）电渗析法：利用离子交换膜对离子的选择性透过，在直流电场作用下，使水中的阴.阳离子发生定向迁移,从而获得淡化水。该法适用于高含盐量水的预处理。\n（4）反渗透法：利用半透膜只能让溶剂（水）透过的性质，在浓液侧加上一个比渗透压更大的压力，则可使自然渗透停止并向反向流动，使浓液侧中的水，流向稀液侧，从而获得除盐水。3、去除水中气体的方法：溶解在水中的氧气、氮气及二氧化碳等气体，通常是通过热力除氧器除去的。热力除氧的原理：利用气体在水中的溶解度与它的分压成正比，与温度成反比。第六章锅炉补给水的预处理第一节水的预处理天然水经过混凝处理后，其大部分悬浮物被除去，但还残留少量细小的悬浮物颗粒，需要进一步处理，否则将影响离子交换处理。如污染交换剂，增加交换层的阻力等。一，过滤原理：滤料的表面吸附和机械阻留。二，影响过滤工艺的主要因素：1、滤速：过慢影响出力，过快不但出水质量下降，而且水头损失增加，过滤周期缩短。压力式过滤器的滤速一般为15-30米/时。2、过滤过程中的水头损失：水通过滤层的压力损失（指进出口压差）它是用来判断过滤器是否失效的重要指标。3、反洗：当过滤池或过滤器运行到一定的水头损失时，就需要用水自下而上的通过滤层进行反洗，以除去滤层上阻留和吸附的泥\n渣，恢复滤料的过滤能力。为了达到清除圬物的目的，反洗时的水流速度和时间要足够，石英砂的反洗强度一般为15-18升/秒.米2，无烟煤的反洗强度一般为12-15升/秒.米2。4、水流的均匀性：滤池和过滤器在过滤和反洗过程中，都要求通过滤层截面各部分的水流要分布均匀。三，滤料的选择：有足够的机械强度，化学性质稳定，能就地取材，而且价格低廉。颗粒要均匀，粒度应适当。常用的滤料有石英砂，无烟煤和白云石。第二节过滤设备和运行一，压力式过滤器：有单流，双流，辐射流。1、单流过滤器结构示意图2，远行操作要点和控制项目：（1）备用过滤器的启动和运行控制项目：1）启动备用过滤器时，要全开下部进水门（指双流过滤器），打开\n空气门，缓慢开启入口门，灌满过滤器到空气门连续出水时，关闭空气门，开大入口门，打开正洗排水门，冲洗至水透明（注意水中应无过滤介质），确认水嘴无破损时，关闭正洗排水门打开出口门并调整至规定流量。2）已投入运行的过滤器要定期检查出水透明度和进出口的水压差。当出水浑浊或压差超过0.1MPa要降低流量或停止运行,进行反洗工作。3）运行中的过滤器要注意水温（特别在回收疏水时）以不超过40。C为宜，以防损坏水嘴。4）当过滤器运行周期过短或过长时，均应检查滤层是否结块或高度是否适宜。（2）冲洗过滤器时应注意：1）进行反洗操作时，必须缓缓和小流量进水，当过滤器满水后，方可逐步开大流量到要求值。2）反洗过滤器时，在压差允许范围内要尽可能开大流量，把过滤介质中的细碎粉末冲洗掉，但不可过大过猛，以免将大颗粒的过滤介质冲跑。在冬季水温过低的情况下反洗流量应适当减小，以防因水的黏度增大而冲出滤料。3）反洗水温不得超过40。C，出入口压差应在0.1MPa以下,以防损坏水嘴。当反洗压差超过0.1MPa,或反洗流量开不大时,要及时分析,\n查明原因。此情况多数因集配水装置污堵造成，滤层严重结块也是原因之一。1）多次短时间反洗比一次长时间反洗的效果好。因此不应长时间反洗，以便降低水耗，提高反洗效果。二，重力式滤池1，无阀滤池，2，单阀滤池，3，虹吸滤池，第七章水的离子交换除盐第一节离子交换树脂离子交换树脂都是人工合成的，它的结构比较复杂，由两部分组成：一部分是高分子聚合骨架，记作R；另一部分是带有可交换离子的活性基团：磺酸基（-SO3H）羧酸基（-COOH）和季胺基[-N（CH3）3OH]等。一，离子交换树脂的分类1，按离子交换树脂的结构分：（1）凝胶型树脂：它主要是除去水中离子型无机化合物，而对被污染的水中分子较大的杂质物质如蛋白质，胶体硅等则不能除去。有时这些物质堵塞微孔，使树脂遭受污染，比较容易破碎。（2）大孔型树脂：在胀缩中不宜破碎，能除去胶体硅等大型分子化合物，抗有机外物污染能力也有所提高。2，按使用性质分：\n（1）阳离子交换树脂：弱酸，强酸。（2）阴离子交换树脂：弱碱，强碱。二，离子交换树脂的性能：1，物理性能（1）外观（2）粒度（3）密度1）湿真密度2）湿视密度（4）耐磨率（5）耐热性2，化学性质（1）离子交换反应及其可逆性为主要性质。2RH+Ca2+-----R2Ca+2H+（2）酸碱性强酸型工作范围为PH1--14，弱酸型工作范围为PH5--14；强碱型工作范围为PH0---12，弱碱型工作范围为PH0--9。（3）离子交换树脂的选择性：强酸阳树脂与阳离子结合的选择性次序为：Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+~NH+＞Na+＞H+＞Li+弱酸阳树脂：H+＞Fe3+＞Al3+＞Ca2+＞Mg2+＞K+~NH+＞Na+＞Li+强碱阴树脂：SO42-＞NO3-＞Cl-＞OH-＞F-＞HCO-3＞HSiO-3弱碱阴树脂：OH+＞SO42-＞NO3-＞Cl-＞HCO3-\n总的来说，强型树脂是易交换不易再生；弱型树脂是易再生而不易交换。（4）交换容量：表示单位树脂中可交换的离子量的多少。1）全交换容量：树脂的交换基团全部起交换反应时的交换能力。2）工作交换容量：树脂在一定的工作条件下所具有的交换能力。三，离子交换树脂的保管和使用1，树脂的保存：防止冻裂，转型保存，防止干燥失水。2，离子交换树脂的预处理：（1）首先将过小和过大粒径的树脂以及杂物通过筛分予以清除。（1）用2--3倍于树脂体积的饱和食盐水循环清洗，若树脂未失水，则可用5--8%的食盐水清洗，时间为15--20小时，以除去有机物。（2）对于阳树脂，需用3--5%HCl酸洗除铁，然后用水冲洗至中性，再用3--5%的NaOH处理后冲洗至中性，最后用平时再生剂量的2倍再生，还原为H型备用。对于阴树脂也可用上法处理，但最后不要转成H型。第二节离子交换除盐原理一，除盐原理：1，阳离子交换器：Na+NaRH+Ca2+——→RCa+H+Mg2+MgFe3+Fe\n但弱酸阳树脂只能除去水中的重碳酸盐阳离子。2，除碳器：H2CO3——→H2O+CO2↑3，阴离子交换器：Cl-ClSO42-SO4ROH+HCO3-——→RHCO3+OH-HSiO3-HSiO3最后，OH-+H+——→H2O，即基本上把全部盐类除去。二，交换器的失效过程：离子交换器中树脂上的H+和OH-与水中的阴，阳离子等量交换，处理一定量的水以后，树脂中的H+和OH-被大部分消耗，即称为交换器失效。第三节离子交换设备一，离子交换设备的分类1，固定床离子交换设备：顺流式和对流式（逆流再生床，浮床），混床。2，移动床离子交换设备：三塔多周期，双塔多周期，双塔单周期，单塔单周期。3，流动床离子交换设备。二，离子交换设备的构造1，浮动床（略）\n2，逆流再生离子交换器3，顺流再生离子交换器的构造：基本上与逆流再生相同，所不同的是没有进气管，中间排水装置改为再生液分配装置。第四节离子交换设备的运行与再生一，逆流再生的操作：逆流再生的关键就是再生过程中保证树脂不乱层。为此，除结构上采取相应措施外，再生过程中的操作是十分重要的，目前采用的方法有气顶压，水顶压和无顶压再生三种。1，气顶压法：气顶压法的再生过程是：小反洗---放水---气顶压---再\n生（进再生液）---置换（逆洗）---正洗。15-20周期进行一次大反洗。气顶压的优点是操作易掌握，不易乱层，稳定性好，自用水耗比较小。一般认为，对大型水处理设备以及压缩空气来源无困难时，采用气顶压法比较合适。此法的缺点是压缩空气虽经净化，但长期使用中难免有油类带入离子交换器，容易污染树脂。2，水顶压法：水顶压法的再生过程是小反洗---水顶压---再生（进再生液）---置换（逆洗）---正洗。水顶压的优点是不需要压缩空气装置，操作比较简单，再生时间较短。缺点是需要耗用一定的水。3，无顶压法：无顶压法一般多采用排空再生，即把压脂层以上的水排空。无顶压再生的过程是：小反洗---放水---再生（进再生液）---置换（逆洗）---正洗。逆流再生工艺都要定期进行大反洗，一般为10--20个周期进行一次。交换器进行大反洗以后，因树脂层原来的排列层次被破坏，需增加再生剂用量50--100%或采用连续两次再生的方法来恢复下部树脂的再生度。4，逆流再生工艺的优缺点：\n优点:（1）再生剂比耗低。（2）出水质量好。（3）工作交换容量增加。缺点:（1）设备复杂，增加设备制造费用。（2）操作步骤多，运行麻烦。（3）结构设计和操作条件要求严格。（4）对置换用水的要求高。二，顺流再生的操作1，顺流再生的过程：反洗---再生---置换---正洗。2，顺流再生工艺的优缺点。优点：（1）设备简单，造价较低。（2）操作方便，容易掌握。（3）由于每周期都进行大反洗，所以适应悬浮物较高的原水。（4)在原水含盐量或硬度不高，运行流速不太大的情况下，其出水质量和运行周期可以达到要求。缺点：（1）再生后，在树脂层的底部仍存在一部分失效树脂，因此使运行初期出水质量差。在原水含盐量或硬度高的情况下，尽管降低流速，出水质量也很难达到要求。（2）为了保证出水质量，必须使树脂底层具有足够再生度，因此需消耗再生剂较多，造成运行费用高。（3）由于流速受到限制，设备出力较小。3,说明：目前除了弱酸阳床和弱碱阴床（由于弱形型树脂的特点是易再生而不易交换），还采用顺流再生以外，一般都采用逆流再生。\n当再生时，再生液的流向与运行时水的流向相反（相对）时，即称为对流再生，逆流再生是对流再生的一种。三，混床的再生操作以Ф1500，阴树脂层高500，型号为201*7，阳树脂层高1000，型号001*7为例：1，放水：打开混床正洗排水阀和空气阀，稍开中排水阀，检查中排装置是否有树脂漏出，然后关闭中间排水阀，将水放至距树层上层约10cm处，关闭正洗排水阀。2，进气：打开储气罐的进口阀和排污阀，待储气罐内水和油污排净后，关闭排污阀。打开储气罐的出口阀和总出口阀，打开混床的进气阀，时间约5分钟。待树脂充分松动后，关闭混床进气阀，储气罐出口阀和总出口阀。3，反洗分层：慢慢打开反洗阀进水，使树脂慢慢上升，当空气阀出水后关闭空气阀，打开反洗排水阀并控制其反洗流量在17米3/时左右。使树脂膨胀率在50%以上，时间为15—20分钟，（树脂到达上视孔中心，以不跑树脂为原则）。然后关闭反洗阀和反洗排水阀，使树脂沉降明显分层，否则应重新分层。若两次反洗均感分层不明显，可进高浓度的氢氧化钠溶液浸泡，使阳树脂转为钠型，阴树脂转为氢阳根型再次反洗分层。\n4、进酸.进碱再生液再生:打开混床的进酸阀进碱阀和中间排水阀,启动再生泵,打开再生泵的出口阀.再生混床喷射器的进.出口阀,并调整其流量均为9米3/时,打开酸、碱计量箱的出口阀并调整再生液浓度均为4%左右,时间约23分钟。进酸量为30%盐酸0.4米3合460公斤;进碱量为30%的氢氧化钠0.35米3合469公斤。进酸、进碱最好同时结束,以免酸进入阴树脂或碱进入阳树脂。5、置换冲洗：当酸碱进完后，关闭酸碱计量箱的出口阀进行置换，置换冲洗至出水电导率≤300us/cm时停止再生泵运行，同时关闭再生出口阀，酸碱喷射器的进.出口阀,混床的进酸.进碱阀,时间约30分钟。6、整体正洗：打开混床的正洗阀和进口阀，启动除盐水泵运行，打开水泵出口阀并调整其流量在80米3/时左右，冲洗至中排出水电导率≤5us/cm，打开正洗排水阀，关闭中间排水阀，再洗至出水电导率≤5us/cm时，串联正洗结束，关闭进口阀，停止除盐水泵运行同时关闭水泵出口阀。7，放水：打开空气阀放水至树脂层上100mm处，关闭正洗排水阀。8，混合：打开储气罐的进口阀和排污阀，待储气罐内的水和油污排净后，关闭排污阀，打开储气罐的出口阀和总出口阀，打开混床的进气阀，压力控制在0.1MPa左右，时间约5分钟。使阴、阳树脂充分混\n合。然后立即关闭混床进气阀启动除盐水泵运行，打开水泵出口阀，打开混床的进口阀和正洗排水阀放水，使树脂迅速下沉，防止再次分层。同时，关闭储气罐的进口阀、出口阀和总出口阀，此项操的一系列操作应一气呵成，否则会造成混合不均匀。9，正洗：关小正洗排水阀，当空气阀出水后，关闭空气阀并调整正洗阀开度，使正洗流量在80m3/h左右，洗至出水合格即电导率≤0.3us/cm，硅酸根≤20vg/L，钠离子≤10vg/L。停止正洗，关闭混床的进口阀、正洗排水阀即投入备用，同时停止除盐水泵运行。正常情况下，化学除盐水一般直接补入凝结器，利用凝结器的负压（即真空）除去水中的溶解性气体。所以也称真空除氧。但是在开机点炉时，刚开始由于系统内比较脏，凝结水一般都不合格，直接排地沟。这时，化学除盐水就改为补入除氧器。第八章炉内水处理目的：防止水汽系统的腐蚀和结垢。一、热力除氧根据亨利定律：气体在水中的溶解度与温度成反比；与气体的分压力成正比的原理，除去水中的溶解氧。二、化学除氧（给水加联氨处理）化学除氧法是在给水中加入还原剂，以除去热力除氧后给水中的残留氧，是给水除氧的辅助措施。\nN2H4+O2——→N2+2H2O三、给水加氨处理提高给水PH值，防止游离二氧化碳的腐蚀。四、磷酸盐处理目的：为了防止汽包锅炉中产生钙垢，除保证给水无硬度以外，还要向锅炉水中投加磷酸盐，使由于各种原因进入锅炉水中的钙离子在锅内不生成水垢而形成水渣，随锅炉排污排走。原理：在高温条件下，当炉水PH值为9-11时，锅炉水中的钙离子与磷酸根发生如下反应：10Ca2++6PO43-+2OH-——→Ca10（OH）2（PO4）6。生成的碱式磷酸钙是一种松软的水渣，易随锅炉排污排除，而不易粘在锅内成为水垢。