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- 2022-04-22 13:49:16 发布
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国内图书分类号:TKl6学校代码;10079国际图书分类号:621.1密级:公开专业硕±学位论文胜利发电厂锅妒补给水处理技术的研究硕±研究生:孙帅导师:周少祥教授企业导师;任全在高工申请学位;工程硕±专业领域:动力工程培养方式:在职所在学院:能源动为与机械工程学院答辦日期:2015年6月授予学位单位:华北电力大学
ClassifiedInd扮:TKl6U.D.C:621.1DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringV-uictoryowerplantboilermakepatertreatmentpwtechnologyresearchCandidate:ShuaiSunSupervisor:Prof.Shaoxia打gZhouSchoolofPowerengineerinSchool:gDateofDefence:June2015,--nnaPowerDereeConferrinIstitutio田;NorthChiElectricUniversitygg?
华北电力大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明:此处所提交的硕±学位论文《胜利发电厂锅炉补给水处理技术的研究》,是本人在导师指导下,在华北电力大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知,论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体,均已在文中W明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。^义作者签名:言外曰期:节?)巧月曰y华北电力大学硕±学位论文使用授权书《胜利发电厂锅炉补给水处理技术的研究》系本人在华北电力大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研究成果归华北电力大学所有,本论文的研究内容不得W其它单位的名义发表。本人完全了解华北电力大学关于保存、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关部口送交论文的复印件和电子版本,允许论文被查阅和借阅,学校可W为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。本人授权华北电力大学,可W采用影印、。缩印或其他复制手段保存论文,可W公布论文的全部或部分内容""本学位论文属于(请在W上相应方框内打V);保密□,年解密后适用本授权书^不保密因/作者签名:之日期;年日^:导师签名;日期年/月8日
华北电力大学硕±论文摘要锅炉是电厂等大型工业企业的重要设备。锅炉的补给水系统是锅炉的主要组成部分,补给水质的好坏对锅炉使巧寿命和生产能力影响极大。本文详细介绍了各种水处理工艺在锅炉补给水处理方面的应用。对于锅炉补给水的预处理,主要使用超滤、反渗透的工艺,而深度处理工艺W混床和EDI技术为主。与传统工艺相比,膜技术能大大提窩处理水的水质而EDI技术的出,。现将离子交换和电渗析结合起来,更具有技术优势针对神华胜利电厂的实际、情况,W疏干水作为原水具有髙含盘量高碱度、高硬度等特点。因此,采用,多种处理工艺的组合,预处理主要采用超滤+反渗透的工艺组合,深度处理可W采用混床或者ED。I技术对于胜利发电厂二度除盐方案的选择是本文论述的重点,本厂主要采用了一+混二+EDI。,即:床两种方案级除盐;级反渗透本文主要从技术和经济两方面进行了分析。技术方面主要比较的内容包括:技术先进性、出水水质、系统运行可靠性工作量、工、、、、维护作条件劳动强度占地原水耗用量等方面进行比较。除了这主要的两个方面外,还需考虑到技术成熟和运行安全W及水耗等方面的因素,特别是在全国都注重环境保护的大环境下,也应考虑环境保。护,污水排放等方面的问题一。综合考虑后,最终选出种最适合于本厂的水处理方案关键词:锅炉补给水;源床;反渗透;EDII
华北电力大学硕±论文AbstractBoileris0打eoftheimportantequipmentpowerplantsand0th巧largeindustrialenrl-uwmartofes打doteprises.Boiermakepatersysteisthemainpth1;arfallofsupplyaterforboilerhasenormousinfluenceo打thelifeandroductio打capacit.wpywa-waI打thispaperavarietoftertreatmentinboiilermakeutertreatment,ypa-mlicationindetail,fotheboilermakeuatertreatmenttechnoloainpppwgy,characteristcsandhendndeaofoerma-uwaeritkisofcommoissesbilkeptsstemy,theinternalscalemetalmaterialsuchascorrosionofboilersuerheatera打dthe,,p,steamturbineinnerroductsaltso过atengincreasedmaintenanceworkloadandp,,,accidentssuchascontentisresentedandbasedonthechoiceoftheoriinalwaterp,gtrtentechnoeamtlogy.Withthedrai打agewaterasrawwaterwithhighsalinity,higha化ali打ityhih,ghardness,etc.Therefore,thetreatment1:echnologyhasalotofrestrictions,mainlyUSESthecommo打applicatio打ofultrafil化atio打+reverseosmosistechnology,membra打etechnolocomaredwithtraditionalrocess打oto打lreatlimrovedgypp,ygypthetechnologyadvancementalsosavearealandcostcanmakeuforthe,,p-enveseninadeuacyofonetimitmt.qForsecondvictorypowerplantsi打additio打tothechoiceofsaltsolutionisthekeointofthispaperwemainlyadortedtwoki打dsofschemes:levelofyp,jdesalinatio打+mixedbed;Theseco打daryreverseosmosis+EDI.Thisarticlemainlyfromtwoaspectsoftechnologyandeconomyareanalzed.Technoloygymainlycomarativecontentincludin:advanced化chnoiowaterualitsstempggy,qy,yreliability,maintenanceworkload,workingconditions^andtheintensityoflabor,compari打gcoversrawwaterconsumtio打etc.I打additio打,themai打two江sects,p,pneedtobegiventhematuretechnologyandsafetaswellaswaterconsumtiony,pandotherfacU>rseseciallayattention化environmerUalrotectionallover化e,pypp'打vnvcountryseirormie打talsoshouldCO打sideTeironmc打化1rotcctio打sewaeand,p,gotheraspects.Aftercomprehensiveconsiderationchooseo打eofthemostsuitableforour,factor.ywords-uwaKe:BoilermaketerotMixedbed民o;ypp;;II
华北电力大学硕-上论文目录I摘要ABSTRACTIIa录Ill1第1章绪论1.1课题研究背景1122.国内外研究现状及发展动态分析12.3课题的来源、研究方案、意义12.3.1课题的来源21.3.2研究方案1.3.3课题的意义第2章电厂锅炉补给水处理技术42.1锅炉补给水处理系统的重要性42.2水中不良杂质的危害42.2.1结垢42.225.腐蚀26.2.3过热器和汽轮机内积盐62.24.汽水共腾2.2.5增加锅炉检修量72.3锅炉补给水处理技术综述727.3.1超滤82.3.2反渗透—2.338.级除盐系统211.3.4混床除盐技术2.3.5EDI12214.4目前水处理中存在的间题义5本章小结14第3章胜利发电厂锅巧补给水系统15III
华北电力大学硕-上路文3:15.1胜利发电广概化3I.1.工程地质和气象条件1日326.胜利发电厂水源、水质163.2.1电厂水源及其可靠性13.2.2胜利发电厂水质分析193.3锅炉补给水处理系统243.4锅炉补给水处理系统工艺及制水量的确定243.5系统设备配置253.6本章小结26第4章锅炉补给水处理技术优化选择274.1技术比较284.2经济化较304.2.1占地面积324.2.2年折旧费计算324.333-2酸碱费用4.33.24电耗4.2.5年运行费用354.2.6单位淡水成本364.3结论364.4本章小结37第5章总结与建议385.1总结3852建议38.参考X献40致谢43攻读硕±期间发表的论文44作者简介45IV
华北电力大学硕止论文第1章绪论1.1课题研究背景电力行业作为关系国计民生和社会发展的重要基础产业,它的发展速度、建设规模,但是由于煤炭资源和水资、规划布局本应与国民经济的发展相适应源分布不平衡而受到制约。我国煤炭资源丰富的北方,水资源却相对匿乏。要解决制约电力,特别是制约乂电的发展因素,除了开源,还要节流。目前,就全国电力行业而言,火电用水量占电力行业用水量的40%,而就我國火电厂平?%%。由此可,均装机耗水率而言,要比国际先进水平高4050见火电节水的""潜力很大,发展火力发电必须高度重视节水。一,由于我国人口众多我国是世界上水资源短缺的国家之,而且水资源分3配极其的不平衡,呈现南多北少的情况,北方很多地方的水资源都低于500m严重缺水线。近几年还经常发生黄河断流、枯竭的情况。社会在进步,人数也在不断地増长,连饮用水都将成为間题,而工业作为用水大户又该何去何从呢?因此,使用新技术来有效的解决工业用水问题正越来越受到人们的关注。一的膜分离技术是一种途径作为新技术之,它的优点是工艺简单、操作方便。,在常温下进行生产操作易于实现自动化控制用于水处理工艺能去掉水中的很多杂质,生产成本低,能获得优异的水质。具体来说有反渗透、电渗析、。、超过滤、纳滤微孔膜过滤等技术反渗透技术是在巧力作用下一,溶液中的溶剂通过种半透膜,送种半透膜对溶剂有选择透过性,溶液中的其它成分因不能通过半透膜,而被阻留在膜的。高压侧,进而使溶液得到浓缩这种技术具有无相变、耗能低、膜的选择性窩、操作简便和环境污染性低等优点。电渗析技术是离子通过选择性离子交换膜,在直流电场的作用下进行迁移,使得电解质离子能够从溶液中部分的分离出来。它无需复杂的预处理,就能对分离组分有很窩的选择性,并且耗能低、寿命长、原水回收率高等。超过滤技术是在压力的驱动下,利用具有高精度截留性能的超滤膜进行固液分离或者使不同分子量物质进行分级。它能同时进行浓缩和分离大分子或胶体物质、设备投资费用和运行费用均,与反渗透相比,巧操作压力较低。。纳滤也是用压力驱动膜分离,但皮力介于反渗透和超滤么间纳滤膜的二?优点在于价或多价离子,W及分子量介于200,它能很好的脱除巧、读等500之间的有机物。因此在硬水软化处理过程中,纳滤膜技术运用广泛,但仅1
华北电力大学硕:t:论文一适用于地下水处理。微孔膜过滤技术也是距力作为驱动力,具有膜孔径均,过滤精度高,滤速快,吸附量少等优点,与纳滤膜技术相比,微化膜过滤技术不。仅适用于地下水处理,还适用于地表水处理1.2国内外研究现化及发展动态分析,锅,众所周知,电厂锅炉运巧在高温高压的环境中炉补给水水质的好坏影响着锅炉受热与传热的好坏,对锅炉运巧其有非常大的影响。因此必须对锅炉补给水进行严格的处理。目前化力企业广泛使用膜技术对锅炉补给水进行处W,包理,膜法制水已经占据了大批市场,并且产生了很多的技术方法括微滤、一超滤、纳滤、反渗透等。在实际生产运营中,单使用微滤、超滤或者反渗透一般将上。等方法来处理给水,不仅处理效果不理想,而且成本非常离因此,述几种处理方法配合使用,。现在电力斤业,W提高水处理效果降低处理成本广泛采用的是超滤+反渗透的方法。1.3课题的来源、研究方案、意义1.3.1课题的来源一口电厂神华胜利发电厂是个坑,处于煤炭资源丰富而又缺水的北方城市锡林浩特。为了满足电厂发电的用水需求,怎样获得符合电厂标准的水成为关键。同时,在煤矿开采过程中,特别是露天煤矿的升采,需要疏干煤矿的地下W水。远些煤矿井下疏干水也就成了胜利发电厂用水的來源。但由于进下疏干5^7-1[]的碳酸盐硬度较高^^水,所^需要进行严格的处理能达到锅炉补给水的水1WW一。质要求,选巧膜技术是处理煤矿井下疏干水的种行之有效的方式1.3.2研究方案UWW12tww[1t比较了微滤、、、在本课题的研究中,分析超滤反渗透电渗15^1]1析、阴阳床、海床等技术的工艺原理、适用条件等,并1^^此提出多种组合和集成的水处理方案。具体研究方案如下:(0查阅本厂水文资料。,分析水质条件(2)查阅文献,掌握锅炉给水的水质指标要求。(3)通过对各种锅炉补给水处理技术的系统分析,比较出哪种水处理方法运行更稳定。本论文根据我厂各项水汽损失需求,来确定锅炉补给水处理系统工艺及制2
华北电力大学硕止论文水量。并且根据所用水源的水质特点来确定锅炉补给水处理方案。对各方案从技术和经济两方面进行分析。技术方面主要比较的内容包括:技术先进性、出水水质、系统运行可靠性、维护工作量、工作条件、劳动强度、占地、原水耗用量等。而经济方面的比较主要是根据系统设备配置来确定,通过成本分析理l7论t3选出哪个方案的经济性更好。除了这主要的两个方面外,还需考虑到技术成熟和安全稳妥及水耗等方面的因素,特别是在全国都注重环境保护的大环境下,也应考虑环境保护,污水排放等方面的巧题。综合考虑后一,选出种最适合于本厂的方案。13..3课题的意义对于胜利发电厂来说,,,现在正处于待批状态单位己经进行了初步设计提出多种锅炉补给水处理方案。本文的研究重点是通过对各种方案的技术和经济分析,特别是根据电厂水源条件及其变化与保障等,结合锅炉补给水要求,。得出最优化的方案从而达到提窩机组运行的安全性,实现水处理优化节能的目标。3
华北电力大学硕±论文第2章电厂锅妒补给水处理技术2.1锅炉补给水处理系统的重要性在整个的发电过程中,从理论上来说,汽水系统是封闭的,但是由于汽水系统中管道阀口的泄漏、汽机轴封的排汽、锅炉的排污、排汽、蒸汽吹灰和各种水箱的排污等都将造成汽水的流失,因此需要不定期地补充水来保证汽水循环的正常运行,而补进汽水系统的水又必须符合某些要求才能保证热力设备的°一二wLC。)安全运行般锅炉补给水水质要求:氧化桂^0电导率(25.15;斗);g/fWiscro。?炉补给水处理系统主要处理的是天然水中的杂质,而天然水中的//^杂质分布如工a(1)悬浮物:包括泥沙、粘±、娃铅酸盐等其他不溶性物质;,(2)胶体物:主要分为无机物和有机物,无机物包括Si〇2nH2〇、eOH,nH〇F32、AbCVnHsO等和高分子化合物,有机物主要是腐殖质胶体;()(3)溶解物;①可溶性盐类、、、、;钩镇有重碳酸盐碳酸盐硫酸盐氯化物等;钢、神有重碳酸盐、碳酸盐、硫酸盐、氯化物等;铁盐及猛盐;②可溶性气体:有氧气、二氧化碳、硫化氨、氮气等;⑤有机物质;(4)微生物:包括细菌、藻类及原生动物。++2+2+(5)主要离子:阳离子和阴离子。阳离子是Na、K、Ca、Mg;阴离2-]-子主耍是C广、SO4、HCCV、CCb等。2.2水中不良杂质的危害2.2.1结垢锅炉通过燃烧,将燃料的化学能转化为水的内能,在水和燃料之间进行着强烈的热交换一,如果水质不达标,运行段时间后,水中的难溶,微溶物质在锅炉的水冷璧上会形成固态沉积物,总些固态沉积物称为水垢,这种现象称为结垢。、水垢主要含有巧镑及其他重金属离子,与钢铁等金属材料相比,水垢的传热性能极低,比金属差几百倍,而且水垢又极易在热负荷很高的部位生成。作为传热材料的锅炉水冷壁如果不能将热量顺畅的传给循环水,热量将会在局4
华化电力大学硕±论文、部规程,使金属水冷壁的局部温度过高,致使锅炉的管道发生局部变形鼓包,。甚至是爆管锅炉内结垢不仅危害锅炉的运行安全,还会因传热遇到阻力而降低锅炉的热效率,从而影响发电厂的经济效益。2-表1钢铁与各类水垢的导热系数比较钢铁及水垢成份导热系数r/U.与钢铁比较(47-5208-230-.5.3约1巧1/100--療酸盐0.470.70约1/801/100娃酸盐0--.270.47约1/1001/205^^约1/400--Mm0.060.12约001/8001/4由上表可W看出,水垢各成份的的导热能力比钢铁相比,要小数十倍到数百倍。结垢带来的不良后果,主要是W下几方面:(1)降低燃料的利用率。水垢附着在锅炉水冷壁受热面上,使得水和锅炉,,降低了燃料的利用率。为了维持生产等要求之间的传热热阻增加,加大燃料?投入量,经测定,锅炉结垢后增加2%3%的燃料消耗。(2)损坏锅炉水冷壁受热面。水垢附着在受热面上,导致其两侧传热温差大大增加,为了使得锅炉参数达标,必须增加锅炉燃料投入量,这会大大增加锅炉内湿度,使得金属水冷壁局部温度升高,该会威胁到锅炉水冷壁的安全,容易发生鼓包,甚至引起爆管。(3)降低锅炉出力。水垢附着在锅炉受热管内部,减少了管内过水通道截面,增大了水循环的流动阻力,严重的时候甚至会巧塞受热管,使锅炉水循环不能通畅进行,严重降低了锅炉内部的热交换,会降低锅炉出为。(4)消耗化学除垢药剂,影响锅炉寿命。水垢危害着锅炉的安全经济运行,为了保证锅炉的良好运行,锅炉受热面上的水垢必须得到彻底有效的清除。常用的除垢方法是采用酸等化学药剂,,但酸会腐蚀锅炉金属管,频繁的酸洗会严重影响到锅炉的使用寿命,而且还会污染环境。2.2.2腐蚀若锅炉给水中含有杂质,会在给水管道、加热器、省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器等经常和水接触的部件中发生腐蚀,导致金属构件表面凹凸不平,局部厚度变薄,甚至开孔。由于绣蚀作用,金属被氧化、截面不规整应力集中等现象,构件强度大大降低,锅炉内部金属机构遭到破坏,严重影响锅炉的安全使用,缩短了锅炉的使用寿命,造成重大财产损失。腐蚀的金属产生5
华北电力大学硕;f:论文其他物质进入水中,使给水中杂质增多,在于水中的杂质形成水垢,结成的水垢转而又加剧炉管的腐蚀,形成恶性循环。锅炉的金属腐蚀机理如下:一般都是由渗碳体和铁素体组成锅炉用钢,渗碳体的化极电位高,铁素体的电极电位低,在钢铁中还会含有硫、铺等其他元素。钢板表面与水接触后,无数的铁素体与渗碳体形成无数个微电池,不能引起电化学腐蚀;如果除氧设备大頓度的除去水中的氧,锅炉的窩温使得水中的氧气析出,附在金属管壁上形成氧气极化腐蚀。其电化学反应式如下:阳极反应:Fe—+>2e阴极反应:〇"+2H〇+4e^40H22总的电池反应:2Fe+〇+20^2FeOH2馬()2若两极间的扩散作用强烈,在补水中氧的作用下,上述反应还会发生下二次反应:4FeOH+〇+2H04FeOH山()222()32.2.3过热器和汽轮机内巧盐带有杂质的过热蒸汽经汽轮机做功之后,压为和温度都会有所降低,这时蒸汽中钢化合物和娃酸的洛解度也随之降低,,会W固态形式析出沉积在蒸汽的通流部分。沉积的物质主要是盐类,这种现象常称汽轮机积盐。这样会严重影响汽轮机的安全和运行的经济性。由于盐导热性极差,过热器管内积盐会引起金属管壁过热、变形、鼓包甚至爆管。汽轮机内积盐会带来严重的后果,在大容量高参数化组中,由于高皮部分蒸汽流通的截面积很小,所W即使是少量。的积盐也会增加蒸汽流通的阻力,使巧轮机出力下降当汽轮机内严重积盐时,还会增加推力轴承的负荷,使隔板弯曲,造成停机等严重事故。2.2.4汽水共腾、、在锅水蒸发沸腾过程中,若锅水中含有较高的氯化销憐酸钢油脂等物质,或者锅水的有机物与碱处于皂化时这时液面就会产生泡沫,当泡沫破裂后,会分离出很多的水滴,进而不断被蒸汽带走,而发生汽水共腾。汽水共腾的危害6
华北电力大学硕-上论文很严重,会使蒸汽受到严重汚染;汽水共腾发生时,水位计内因充有汽泡而造成液面分辨不清;还会产生水键作用,易损坏管路蒸汽系统连接处;还会引起蒸汽阀、回水弯头等部位的腐蚀。2.2.5增加锅巧检修量锅炉内部的管道结有水垢后,不易清除,大大増加了锅炉出现故障的发尘率。也相应增加了锅炉检修频率,,增加了人力、物力的耗费和检修成本也缩短了锅炉的使用时间。,降低了锅炉的利用率PWWP2323锦妒补给水处理技术综述从锅炉补给水处理技术的发展史来看大体分四个阶段:一+阳++混第阶段:常规预处理床阴床合床;第二阶段:常规预处理+反渗透+混合床;第王阶段:常规预处理+反渗透+EDI;第四阶段:超滤+反渗透+EDI。在锅炉补给水的常规预处理时,主要采用混凝、沉淀、过滤等方法。随着膜分离技术的发展,用膜法工艺处理锅炉补给水己越来越多的得到应用。可将膜分为微滤膜、超滤膜、纳滤膜和反渗透膜,这些膜处理过程的组合已得到了广泛的应用。py一与常规预处理比较,膜分离技术的优点:很多,例如般膜分离过程都,是在常温下进行的,并且不会发生相态和化学的变化。与普遍滤材相比膜在PWpsi分离分子级的物质时,具有巨大优势。的适应性很强,可W大,另外,膜i,规模处理也可小量处理,可U连续也可凶间隙进行,操作方便易于做成自动化的形式。2[巧.3.1超滤一?超滤,就是采用超滤膜来进行过滤,般超滤膜的孔径在Imn0.05um一?之间.1化5Ma。对于超滤膜,般采用中空绅维,根,施加的压力大约为0p据膜材料的不同,可分为有机膜和无机膜,可W分为内;根据进水的方式不同压式和外压式;根据膜的外型,又可分为:管式、平板式、毛细管式、中空纤维和多孔式等类型。在系的压力作巧下,原水经过超滤设备,水和小的溶质颗粒可W透过超滤膜,然而水中的悬浮物、胶体、微粒、细菌和病毒等大分子物质被截留在压力7
华北电力大学硕±论义膜外,这样就去隐了水中的胶体等杂质,从而能达到净水的目的。一。值得注意的是,在超滤过程中,经常会发生种称为浓差极化的现象主一要原因是,被截留的杂质会在膜表面不断的积累,当积累到定极限时,膜面。溶质会生成凝胶层,导致膜的透水量急剧下降由于浓差极化现象的出现,使得超滤的应用受到了一定程度的限制。因此,我们必须极力避免这种浓差极化…现象的出现,使超滤成为种可靠的反渗透预处理方法。口82].3.2反渗透反渗透,顾名思义,是与渗透的迁移运动方向相反。反渗透工作时需要有一一个渗透压,而什么是渗透压呢?它是个压差。在渗透达到平衡时,浓溶液一侧的液面会比稀溶液的液面高出定高度。,由这个高度造成的压差就是渗透压渗透压的大小与浓溶液的种类、浓度和温度等溶液的固有性质有关,而与半透一一。膜的性质无关若在浓溶液侧施加个大于渗透压的应力时,就会改变原来一的溶剂的流动方向,溶剂开始从浓洛液向稀溶液侧流动,与原来的渗透方向g一pipww相反,送过程称之为反渗透。反渗透装置主要由高压累、反渗透膜和控制部分组成。使用高压累对原水加压,在反渗透膜的作用下,原水中的无机离子、细菌、有机物及胶体等杂质得W去除,W获得达到水质要求的水。—[巧2.3.3级除盐系统一级除盐系统的主要组成部分是由阳床和阴床。原水首先通过阳床,阳床+中的树脂会吸附水中的阳离子,如钩、钟、钢、钱等,而树脂中的H则被转换到水中,与阴离子生成相应的无机酸。经过阳床处理后的水再进入到阴床中,这些含有无机酸的水通过与阴离子巧脂的反应,水中的阴离子被阴树脂吸附,—而树脂上的0H离子被置换到水中+一,并和水中的H结合成H20。这样的个过一级除盐处理程则被称为。一级除盐技术大约90%的火电厂现在采用,整个系统装置主要包括阳离子交换器(阳床)、阴离子交换器(阴床),阳离子交换器和阴离子交换器分别充满了阳离子交换剂(阳树脂)和阴离子交换剂(阴树脂),当经过前期预处理后的水通过离子交换器便可W去除水中的溶解盐一。通过级除盐处理,系统的出<10〇<10(/水水质可达到:电导率含5的/〇111,Si〇2ng/L,含钢量HigL。一经过段时间的运行,由于树脂的交换容量达到饱和、,需要对倘脂进行酸碱再生,使之重新投入除盐运行。但会耗费大量的酸碱,使得阴阳床运行的费8
华北电九大学硕-上论文。。用增加而经反复酸碱再生导致磨损严重的树脂,需要重新更换2—.3.3.1级除盐系统的除盐原理+(1)H交换-经过澄清过滤的清水;,首先进入阳离子交换器,其反应式如式21所示2+2+CaCa广广2+2+MgMg^2RH+<->2H+R<-2(式21)++2Na2NaL+L+2K2K—(2)OH交换-+OH交换,是OH型阴树脂对水中无化酸的交换,通常都是在水中经过H-交换和除C〇2之后进行,,其交换反应如式22所示2-SO4广"20厂2C1——巧-2ROH+民OH(式22)^2^_—2HC02HC033—L—2HSi〇32HSi〇3^2.3.3.2再生中的离子交换反应w阳树脂经过一定时间运行,阳树脂需要采用盐酸或硫酸进行再生,再生的反应式如式2-3所示+心22+Ca^2+2+MgMg^2H+R<一+-(23)22RH^式++2Na2Na+L+2K2K心aS〇4a4当采用硫酸再生时,硫酸会与辑离子反应,生成易沉淀的C。若CS〇在树脂层中析出,会妨碍离子交换、堵塞树脂颗粒间的缝隙,导致水流阻力大。4大增加,严重时会将树脂颗粒相互联结成块状,造成反洗困难为了防止CaS〇在树脂颗粒表面上析出,需采用高流速、低浓度或分步再生等措施。盐酸与硫酸作再生剂的比较见表2-2。9
华北化力大学硕±论文表2-2盐酸与硫酸作再生剂的比较盐酸硫酸1..价格高1价格便宣2.再生效果好2.巧生效果差,有生CaS〇4沉淀的可能3.腐蚀性强,对防腐要求高3.较易于采取防腐措施4.具有挥发性.,运输和化存比较西难4不能消除树脂的铁污染,需定期用盐酸清洗树脂我厂采用的是用盐酸再生。(巧阴树脂一一(2-4经过定时间运行,般都用氨氧化钢使阴树脂再生),其反应式如式所示;-'SOfso/广2(T2Cr'20H+一+2-4)R2^2R0H(式^*_2HC032HC03L-L—2HSi〇2HSi〇332.3.33阴阳离子交换树脂的选择性不同离子在离子交换树脂上的吸附能力是不同的,有些离子容易被吸附,一些则很难被吸附。而有,这就产生T离子的交换选择性一根据离子交换拇脂对离子选择类型的不同;类,可将选择性分成两类是许多离子交换树脂对各种反离子所巧有的选择性一;另类是某种类型的离子+交换树脂对某些离子的特殊选择性,,例如H榜别容易被弱性酸型树脂吸着2+OIT持别容易被弱碱性树脂吸着,Ca易被務酸型树脂吸着等。另外,离子交换树脂对各种离子的选择性顺序在不同的条件下可能会有所不同。影响此顺序的因素有:溶液的浓度、离子交换树脂的性质,W及同离子与反离子之间所进行的特殊反应等。:在稀溶液中,对于强酸性阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下3+]+2+2++4+++Fe>Al>Ca>Mg>K嘶h>Na>H+但对于弱酸性阳树脂而言,H的选择性顺序位置会向前移动。例如,对于10
华北电力大学硕+论文+3+择酸型阳树脂,H的选择性顺序会居于Fe之前。一些规律在稀溶液中,阳离子交换的选择大致可W总结成W下:(1)离子电荷数多的优先;(2)电荷数相同时,水化离子半径小的优先;(3)离子极化性较强的优先;(4会与固定离子基团形成络合物的优先;)(5)会与固定离子基团形成电离度很小化合物的优先。在浓溶液中,由于离子交换树脂取得低价离子的倾向加大,所阳离子在稀溶液中的选择性顺序会有所变动。对于强碱性OH型阴树脂而言,常见阴离子在酸性稀溶液中的选择性顺序为:2---S〇4>N〇>Cl>HC〇3>HSi〇33常见阴离子在浓的强碱溶液中选择性顺序为:3>a>2>C〇2-2-N〇S〇43>Si〇4对于强碱性OH型阴树脂:,吸着常见阴离子的选择性顺序具有下规律(1)在强弱酸混合溶液中,强酸的阴离子易被强碱性0H型阴树脂易吸附;(2浓度液容易吸附低价离子,稀溶液容易吸附高价离子;)(3)在浓度和离子价数等条件相同时,选择性系数大的离子易被吸着。口4]2.3.4混床除盐技术混床-,指需要处理的水依次通过装有H十阳离子交换树脂的阳床和装有OH、。阴离子交换树脂的阴床,进而对水中的离子进行交换脱除阳床用于除去水一中的阳离子,阴床用于除去水中的阴离子。阳、阴树脂般按照1;2的比例进1行装填.5。混床可W分为体内同步再生式混床,也有按照1;的比例进行装填和体外再生式混床。与体外再生式混床相比,同步再生式混床在运行及整个再生过程均在混床内进行,再生时树脂不移出设备W外,且阳、阴树脂同时再生。2.3.4.1混床工作原理由于混床是把H型阳树脂和0H型阴树脂置于同一台交换器中,因此可W将混床看作是由许许多多H型交换器和OH型交换器交错排列的多级式复床。在混合离子交换器中,由于阴、阳树脂是相互溜匀的,水的阳离子交换和+阴离子交换是多次交错进行的,则经阳树脂交换所生产的H和经阴树脂交换-0所生产的OH能及时地反应生成电离度很小的H2,基本消除了逆反应的影响,11
华北电力大学硕-上论文这就使离子交换反应进行得十分彻底,因而经混床处理后的水质很好。-5其反应可用式(2)表达:2+2-^^^'CaSO4rCarS〇4广广2+2+M2CrM2Crgg2民+2艮OH一2也〇+民+民2^+"—+2Na2HCO2Na2HCO+L—L+—心2K2HSiO2KL2HSiO在混合离子交换器失效后,可W使用酸、碱再生,但需要将两种树脂分离,利用阴、阳树脂的湿真密度不同可W将两种树脂进行分离。待酸、碱再生合格后,再将两种树脂混合均匀,继续投入运行。23.4.2设备优点1经混床处理后的水质优良出水H值接近中性。(),p2能连续稳定输出水质优良的水((,运行条件如进水水质或组分、运行流)速等。)短时间的发生变化,对混床出水水质影响不大3间断运行对出水水质的影响小。(),恢复到停运前水质所需的时间比较短5]2.3.5ED护电除盐巧〇〇是一种将电渗析技术和离子交换技术酷为一体的深度除盐技。在离子交换作用下,水中的离子首先被吸附于树脂颗粒上术;而后在电场作""用下迁移到膜表面,,吸附于树脂颗粒上的离子由离子传播通道在离子选择性膜的作用下进入浓水室。同时在树脂、膜与水相接触的界面处,界面扩散中+'的极化使水分解成H和OH。它们除部分参与负载电流外,大多数又起到对树脂的再生作用,从而使离子交换、离子迁移、电再生3个过程相伴发生、相互促进,达到连续去离子的目的。ED一I的个优点是,装填树脂可通过水电解产生的氨离子和氮氧根离子。就能够进行连续再生,无需酸、碱再生就可W连续的制取高品质超纯水因此,EDI具有技术先进、结构紧凑、操作简便的优点。由于EDI结合了电渗析和离一子交换技术,方面可W利用离子交换进行深度脱盐W解决因电渗析极化而脱一盐不彻底的问题方面可^利用电渗析极化而发生水电离产生H+和OH-;另^>1。^实现树脂自再生,克服了树脂失效后需要通过化学药剂酸、碱再生的缺陷因此,可W取代混床作为反渗透的后续除盐处理,无需使用酸碱,没有任何环境污染。现在EDI技术已广泛应用于电力、电子、医药、食品、化工等领域,是水处理技术的绿色革命。12
中北化Jt.j乂学硕论文23.1E.5DI工作原理:EDI工作时W模块化进行,离子交换树脂被模块充夹在阴/阳离子交换膜之PW间形成EDI单元。EDI系统包括阴、阳极板,,离子交换膜阴、阳离子交换树脂,直流电源等。在阴、阳离子交换膜之间填充离子交换树脂,W形成单个处理单元,并构成淡水室。单元与单元之间用网状物隔开,形成浓水室。直流电源阴、阳电极在单元组两端形成电场。义水流经淡水室,水中的阴、阳离子""在电场作用下通过阴、阳离子交换膜进入浓水室而被迁移。由于离子交换树"’’脂的填充,使得离子被迁移的速度得到了大大地提高了。同时,由于电场的作用,水分子被分解成氯离子和氨氧根离子,离子交换树脂在这些离子的作用,W保持最佳状态下进行连续再化。一-如图21所示,是EDI的工作原理。EDI膜堆是由夹在两个电极么间定对。数的单元组成在每个单元内有两类不同的室:待除戚的淡水室和收集所除去杂质离子的浓水室。淡水室由混匀的阴、阳离子交换树脂填充,这些树脂位于两个膜么间,这两个膜是只允许阴离子透过的阴离子交换膜和只允许阳离子透+过的阳离子交换膜。在电压作用下,阴、阳离子促使水分子分解成H及OIT,在相应电极的吸引下,水中的这些离子穿过阳、阴离子交换树脂向所对应膜的+方向进行迁移,当这些离子透过交换膜进入浓室后,H和OIT结合成水。?‘I塞货機雖确歲嗦女考冬芽參?若I卑tiSli2-图1EDI工作原理图23.5.2EDI系统特点:自从1986年EDI膜堆技术实现工业化W来全世界已有数千套EDI系统、在运行,在半导体、制药表面清洗和电力,W及废水处理、饮料及微生物等13
华北电力大学硕rb论文领域得到了广泛使用。ED-I设备MBDI)取代了传统的混床离子交换技术(,应用在反渗透系统之。后,可W稳定的生产超纯水与混合离子交换技术相比:,EDI技术有如下优点(1)产水水质高而稳定(2)容易实现全自动控制,无需专人看护(3)连续不间断制水,不因再生而停机(4)EDI系统无需酸、碱再生(5)运行费用及维修成本低及无污水排放(6)堆叠式设计,占地面积小(7)无酸碱储备及运输费用(8)操作简单、安全2.4目前水处理中存在的问题ED一ID)在技术广泛应用W前,直使用混床离子交换技术(作为制备超纯水的标准工艺。但混床离子交换技术需要周期性的酸、碱再生,需要消耗大量的化学药品和工业纯水,并造成环境污染。正因为传统的离子交换己经越来一越无法满足现代工业和环保的需求,于是集膜、树脂和电化学原理于身的EDI一技术应运而生,并成为水处理技术的场革命。其离子交换树脂无需使用酸、碱再生,因而更满足于当今世界的环保要求。一在电厂建设中,选择混床还是EDI成为了研究的焦点。从技术上來说,级除盐加混床技术,是传统的离子交换除盐工艺,技术成熟,运行可靠,但运行维护工作量较大,同时产生大量的酸碱废液。而EDI是利用电能对水质进斤净化,属于非化学式的水处理,无废水排放,,它设备精简,无需酸碱再生最近几年,迄种技术发展快速,应用不断增长。但在应用方面,特别是对于660MW一上的超临界妍组,这种工艺目前国内运行经验不足,有待于进步积累经验。2.5本章小结对锅炉补给水水质的重要性、水质不达标的危害进行了介绍,详细的描述了目前几种处理锅炉补给水的工艺并比较了各自的优势。锅炉运行时需要不断的补充给水,锅炉补给水水质的好坏对锅炉的安全运斤来说至关重要。如何处理锅炉的给水,有许多方法和工芝,有单独运行的,也有联合使用的。就技术fW先进性和环境友好性来说,EDi技术无疑是最好的。但就技术的可靠性W及一运行经验而言,级除盐加混床技术更具优势。14
华北电力大学硕上-论文第3章胜利发电厂锅炉补给水系统3.1胜利发电厂概况;胜利发电厂是神华集函在内蒙古组建的煤电一体化项目一,是座大型露天矿坑口电厂。本期工程安装2X660MW超临界燃褐煤机组。辅机设备按2X660MW超临界燃褐煤机组配置。3.1.1工程地质和气象条件3丄1.1地形地貌电厂位于内蒙古自治区锡林郭勒盟锡林浩特市的东北郊,距离市中也约8km左右。厂址地貌为倾斜冲洪积平原区,场地的边缘有侵蚀残丘存在。广址一?m地面标高.O1034.0之间,地形呈东南高西北低之势般在lOn;厂址场地现为草场。3.1.1.2气象条件3-表1气象参数表°多年年平均气温2.2C’多年极端最高气温39.2C一42多年极端最低气温.41:多年年平均最菌气湿‘9.5C多年年平均最低气媪—43.X:’一最冷月月平均气溫-19.5C最热月韦月平均气湿2rc’一最冷月月平巧最低气温-249C.多年极端最高气压926.0hPa15
华北电力大学硕-上?论文多年极端最低气压873.0hPa多年平均气压901.化Pa多年年平均相对湿度58%多年年最大降水量561.1mm多年年平均降水量286.1mm34m/多年逐月平均风速.s多年最大风速23m/s一%=50年遇10m高10分钟平均最大风速V228.0m/s2一=29W=50年遇风压,(计算设计风速;V2%.7m/s。)o0.55kN/m全年主导风向SW夏季主导风向SW冬季主导风向SW多年年最长结冰日数273天多年年平均大风持续时间64天多年年平均沙尘暴日数6天±壤最大冻结深度289cm最大积雪厚度27cm3.2胜利发电厂水源、水质3.2.1电厂水源及其可靠性神华胜利发电厂工程建设规模为2X660MW超临界空冷机组,电厂本期及规划容量机组锭水量和取水量见下表;16
华北电力大学硕±论文表3-2电厂耗水量和取水量"机組容量2X660MW8X660MW级1355^平均耗水量,162659n?7d3m15810.2平均取水量^lOV/a119475、。锡林浩特市可作为本工程的供水水源有;锡林河水库水胜利煤矿疏干水3.2丄1锡林河水库锡林河属内陆河,发源于赤峰市克什克腾旗的鼓伦诺尔和呼和诺尔,系大兴安岭南侧山脉斜坡前缘地带,海拔1334m,河流从东向西流经赤峰的克什克腾旗,锡林郭勒强的阿巴嗔旗,在贝尔克枚场转向西北流经锡林浩特时,在锡林浩特北部流入查干诺尔沼泽地自然消失。锡林河水库位于锡化浩特市南约9km锡林河干流上,1M8年开工,1964年竣工蓄水。属多年调节的中型水库。巧址附近有锡林浩特水文站。锡林浩特水,有自19巧至今的水文观测资料文站先后有二次搬迁,但距离不大,汇水面积的变化很小,资料可连续使用。根据"锡林水库除险加固工程内蒙古自治区水利水电勘測设计院2001年所作的"43m=初歩设计报告,2018xl〇,变差系数00.45水库多年平均径流量为,偏态4343s=xm工系数C3.5Cv,%%年径流量为102〇l〇m,99%年径流量为918xl〇;43一一x程完工后防洪标准为百年遇设计,千年遇校核;近期日供水2l〇m,远43x期日供水3l0m,供水保证率为95%,主要向锡林浩特市供水。水库冬季结冰严重,实测最大冰厚为1.5m,且11月至来年3月河道封冻无水入库。表3-3锡林河水库主要技术经济指标序号名称单位数量21坡址W上流域面积km3852432多年平均径流量l〇m201833多年平均流量m/s0.63734实测最大流量m/s57.4S5实测最小流量m/s06防洪设计标准%117
华北电力大学硕±论文7防洪校核标准%0.18设计洪水位m1013.959校核洪水位m1014.44110正常蓄水位m103,4011巧期限制水位m1013.4012死水位m1009.0013总库容200314正常蓄水位W下153915调洪库容46416调节库容116017死库容巧918城市供水保证率%95329平均引水流量m/s0.284320年用水总量l〇m8834343锡林河水库供水能力为^〇xl〇m/a2xl〇m/d。锡林河水库到2010年完()434一工程措xx3成定施后,水库供水能力达到1165l〇m/a3:l〇mM,在97%情况()43x下,锡林河水库向城区供水能力为1095l0m/a。3.2.1.2煤矿疏干水露天矿区位于锡林河W西缓坡岳陵和河谷冲、湖积平原的过渡地带,西部为低缓丘陵一部,东部为河谷冲、湖积平原,属锡林浩特盆地水文地质单元的分。矿区地下水的补给来源,潜水主要为大气降、锡林河水、冰雪融化水及侧。向地下径流等,承压含水层主要由地下水径流和含水层间地下水的越流补给锡林河为区内最低侵蚀基准面,河谷内地下水向下游的径流和垂直蒸发为地下。水的主要排泄途径当然,如矿区开采的疏干排水等人工开采用水亦为地下水排泄项。根据内蒙古自治区水文怠局2005年所作的《内蒙古国华胜利发电厂水资源论证报告》、北京国电华北电力工程有限公司《煤矿疏干水供水水文地质报告》81
华北电力大学硕±论文一及《胜利矿区1号露天矿可行性研究报告》等资料,,胜利号露天煤矿疏干水x采用不同的方法计算,最小量为:首采区2009年达到生产规模lOOOloVa时,343<疏干水量为5038111>10111/32010年总产量达到.化,每年总排水量为402.2;3200〇xl〇Va时,首采区和二采区同时开采时疏干水量为1151m化,每年总排4x水量为911.5l〇。疏干水可利用水量按照85%计算mVa,2009年和2012年胜4343xx/。利露天煤矿可供电厂水量分別为341.9l0m/a和774.8l0ma3.2丄3电厂供水水源的可靠性神华胜利电厂的水资源论证报告已经过内蒙古自治区水利厅組织专家审查并批准,水利厅批准下发的取水许可预申请书同意,由胜利露天矿供胜利电厂443疏干水每年461.7x1〇mVa;锡林河水库每年供水40.2x1〇m/a,共计4343501.9xl〇m/a,大于胜利电厂规划化姐容量时设计年取水量4Wxl〇m/a。43x一本期工程电厂年取水量为119l〇m/a,按照胜利号露天煤矿的开采进度和疏干水的排水量,均可满足电厂的供水要求。43x从锡林浩特市总体供水规划看,2010水平年预测总需水量为2168i〇m/a,4343各种水源可供水量为3686.^10ni/a;2020水平年预测总需水量4172.5xl0m/a,4各种水源可供水量为4192.5xl〇mVa。2010水平年供水量大于需水量,2020水平年供水量与需水量基本持平。X分析上述供水水源情况和需水量平衡,神华胜利电厂本期2660MW超临。界空冷机组的供水水源是落实的,供水量也是可靠的3.2.2胜利发电厂水质分析:主水源为胜利煤矿露天矿井的疏干水水源,备用水源为锡林河水库水。水质-?-:见表3132水质分析报告表水压:系统入口水压0.15MPa.口°水处理系统入最低水温:5C表3-4煤矿疏干水水质分析报告疏干水检测结果I项目2005年11月2006年6月2008年3月2008年4月[||mg/1mmol/lmg/1mmol/1mg/1mmol/1mniol/l ̄29.92而IM0J9Jll0.0900.073 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄阳离子359.0015.61307.7413.38302.8013.170273.7011.910 ̄ ̄ ̄2+^l/2Ca93.00461.403^84.844.23077.053.84019
华北电力大学硕止论文疏干水检测结果项目2005年n月2006年6月2008年3月2008年4月I|!m/1mmol/1m/1mmol/1m/1mmol/1m/ImmoI/1ggggJl/2MIg76....+.1062472.7159664.03527068775.660 ̄'2+l/2Fe^^0^0.002^0.001 ̄ ̄ ̄;+l/3Fe^0702^00^0.003^0.001" ̄ ̄1/3aF商^^0002^〇〇〇〇^l/2Mn0.800.030.000++NH0.0970.005L630.0904 ̄ ̄ ̄2+l/2Sr0^0!02Om0^0.0210.980.022 ̄^^l/2Ba^^0040.001Om0.000 ̄ ̄245.36阴离子Cr265..>.907.49319869.01249487.0406.S200^1/3P〇0.002540.080.450.014_3 ̄-NO10.19016om^10.190.1603^0.0643 ̄N0_^0^^^0.000^0.0012T/2S07367.207.6538256797250.945.220225.854.700.._ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄-HCO3.0210..659.80262.914^^537.418.8106167110110^1/2CO30000.000.360.3900.00013而名1048.01091.9总2617%6.8321.7322012179...023含盐量1863.41417.914911391.6m/129g1641.416472.丄总固体699.0000溶解性固1505...01640415392696.20体000悬浮性固10800320..体20
华北电力大学硕丈论文疏干水检测结果I项目2005年11月2006年6月2008年3月2008年4月I||m/1mmol/1mg/1mmol/1mg/1mmol/Im/1mmol/1gg电导率1786.02380.0I21301988(as/cm)00[灼烧减量浊度NTUSmLO总硬度545....501091451509.0395009.50非碳酸盐218.004000.360.000.硬度'碳酸盐硬540.8....401012335046795009.50度负硬度0.090筋鼓碱度^^^^0.390^甲基精碱9.59010.11度 ̄ ̄ ̄ ̄全碱度540.43233.50^460.30506.40H7.408207值.517.57p.游离二氧0.000.000.000.00化碳总油0.21415.1028.00(Si〇)21(Si〇)2非活性4.30950.Si〇2B0D5^?2mCOD660014.0019.00。.游离氯0.00而0.080.10NH-N0^0^Sa总有机碳^08321
华北电力大学硕±论文疏丰水检测结果I项目扇5年n月2006年6月2008年3月2008年4月II|mg/1mmol/1mg/1mmol/1mg/1minol/lmg/1mmol^ ̄Ttoc)^表3-5锡林河水库水质分析报告锡林河河水检测结果I ̄En2005年n月I2006年6月|2008年3巧|2008年4月项目mmol/mmol/mmol/mmol/mg/1mg/1mg/1mg/1111174.521.9116.42OM^0.0..260951240】〇69Na+108.6.724....4.651233053601196052005 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄^^^/4l2Ca38.50L9349.8026.752.33038.961.9402l/2Mg54.504.4749.414.0564.035.27014.701.210+2+l^Fe0.00^0.0000.000000.阳离子3+l/3Fe0.070.000.040.000.110.0000.080.0001/3aP0^^0.000^0.000 ̄-^l/2Mn0.020.000.00+NH/OjM^0^^0^0.0140^0.0442+^^^^l/2Sf048^0.013 ̄ ̄2+l/2Ba^SOJl0.002^0.002 ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄276..3.258432^.991306223.1011.622450311.412.6108.24Cr75...3.260050.60213372115463.20 ̄ ̄T082^70.68^ ̄ ̄:而3S^2J9S6^0.1bo2^0.036阴离子N'0^^^0.000^0.00021/280?36.291940.4708405019040.350.760.2..1._ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄-HCO3439.3366^6^^513.628.420428.837.03022
华北电为大学硕±论文癌林河河水检测结果 ̄ ̄2005年11月06牵瓦2008年3月2008牟4^T项取。向I|目mmol/mmol/mmol/mmol/mg/1m/1mg/1mg/1g!11^4I72C〇i330.011....0012.6004204400250, ̄ ̄总584.5011.17452.9711.49675.7513.06589.4811.41含盐量mg/1861.50865.59791.21697.72 ̄99613.一.5总固体6630078.8001404'4623006558078060溶解性固体...0悬浮性固体^电导率1057.0721..0099600960.00(p.s/cm)0灼烧减量洩度NTU ̄总硬度320.30641327.006.547.600^.非碳酸盐硬度S^0.000碳酸盐硬度320...8.36.4132056417.60064负硬度.7001.051 ̄ ̄ ̄ ̄酪敌碱度50.04瓦510^.^.5004405云 ̄甲基椿碱度9.300Tsi全碱度410.33321.506.43443.24381.68阳值扇雨游离二氧化碳0^^全桂(Si〇)^13.002溶珪(Si〇2)非活性Si〇2^5J20...B00.000002002005CODm。視37.4020.0041.0023
华北电力大学硕-±论文療林雨赫屯测结果「2005年11月2006年6貝2008寺子月;008辛巧r项rnI广|目mmol/mmol/mmol/mmol/mg/1mg/1mg/1mg/111!!游离氯^^^^NH-N^0^^^s总有机碳3.420.79(TOC)总油0.21从上表可^^看出,本工程所使用的疏干水属高含盐量、高碱度、高硬度的一。水,疏干水需要初步净化处理后再送至电厂进行进步处理作为胜利发电厂主水源的疏干水常混入砂泥、、酸和碱、煤、粉尘溶解盐炭颗粒。含盐量在、油脂等杂质。因此具有高含盐量、高碱度、离硬度等特点1400mg/L左右,总硬度在9.50mmol/L左右,全碱度在480mg/L左右。3.3锅妒补给水处理系统水质特点的不同。因此,我,对锅炉补给水处理技术的选择变得十分重要W疏干水水质特点为核也、进出水水质要,分析各种锅炉补给水技术的适应性求、运行可靠性等方面,综合考虑后,通过各种水处理技术的不同组合得出W下两种可行性方案:一->第种方案:疏干水生水箱生水粟生水加热器膜前预过滤处理^^清水粟保安过滤器->压粟--反渗透装置^除碳器超滤装置超滤产水箱扇■一一 ̄ ̄一一■一■^除碳水箱^淡水累^级除盐>>>混床除盐水箱供王厂房二^^"^^第种方案:疏干水生水箱-生水索生水加热器膜前预过滤处理->^超滤装置超滤产水箱清水聚保安过滤器高皮乗反渗透装置除碳器—^-^一—-一■除碳水箱淡水粟—级反渗透^EDI>除盐水箱>供王厂房3.4锅炉补给水处理系统工艺及制水量的确定-胜利发电厂各项水汽损失如表33所示,水汽损失的确定决定了设备的配置。24
华北电为大学硕±论文表3-6各项水汽损失水汽损失类别及所需水处理容貴正常损失(t化)Ixx〇=厂内正常水汽损失22070l.5/〇621.x〇x2=闭式冷却水循环损失450〇.3%27冬季伴热用汽5采暖加热站用软化水8二级除盐水需要量(采暖季)94(非采暖季)89-级除盐水需要量(采暖季)102(非采暖季)89痕始《火力发电厂化学设计技术规程》,当(民0)作为锅炉补给水系统的?一二工预脱盐系统时,宜按系统正常出力的130150%设汁。考虑到本厂、程为连续建设,为节省初期投资,本期工程UF和艮0按2套设置,待二期工程时再扩建2套巧备。锅炉补给水处理系统的出力按满足本期发电厂全部正常水汽损失冬季计一)W及7天时间累积机组启动或事故次非正常水量进行设计,并考虑自用一、水等因素,因此期工程(12号机)主要设备出力选择如下:一一x?正常离子交换除盐系统按28994t化设汁,运备用;反渗透按2x65t/h设计;超滤按2x87t化设计。3.5系统设备配置超滤装置,选用2套净出力为87t化的设备,水回收率按90%设升。反渗透装置一二,选用2套出力为65t化的设备,设计成级段式,回收率按75%设计,冬季正常工况下,2套设备全部运行,不设备用。一。除盐系统的处理能为按最大用水量设计级除盐系统设宣2套,溜床设置2台,正常运巧时,设备均有1台套备用。泥床为并联连接。。设置2台正常运行用除盐水亲,1台肩动除盐水乗2台除盐水聚与1台启动除盐水粟可互为备用,运行灵活,可W适应电厂的多种运行工况。25
华北电力大学硕:|:论文3设置2台有效容积3000m的除盐水箱,LJ满足电厂启动或事故时用水需求。3-表7超滤、反滲透出水指标控制指标超滤山水反渗透山水SDI<3/浊度C0TU/.2NTSS<lmg/L/COD(KMn〇4)/<2mg/L胶体珪去除率含98%系统平均水回收率^90%之75% ̄ ̄反渗透系统脱盐率1含97%(运行H年后)3.6本章小结水质的不同导致处理工艺的不同,首先确定了两种不同的方案,对于预处理则采用超滤一+混床及二、反渗透的普遍工艺。对于离子除雜则采用级除盐级反渗透+EDI两种方案,、尤其是对于含盐量、高碱度高硬度的水质,若采用ED一二I技术处理,在EDI之前EDI进行定要添加级反渗透进行处理,从而对保护。26
华北电力大学硕上论文第4章锅炉补给水处理技术优化选择一工芝流^^二,工水处理除盐的基本程为:预处理级除盐级除盐各具体芝都是基于上述方法组合而成。对预处理工艺而言,主要有:多介质过滤+活一:性炭过滤器和超滤系统;对级脱盐工艺而言,主要有阴阳离子交换和反渗透;对二级脱盐工艺而言,主要有:二级反渗透、海床、EDI、电渗析等。本厂对疏干水预处理的两种方案都采用超滤+反渗透的组合技术。超滤可^有效的处理原水,(浊度在2001^^下的地表水),在去除胶体娃方面,效果要。明显好于传统法的多介质和活性炭过滤采用超滤,可有效提升预处理的效果,可保证其出水SDI值稳定在3W下,反渗透系统能得到有效的保护;同时由于出水水质好,,在反渗透系统设计时可W提高膜通量的选用值増大了反渗透膜一的产水率。作为级脱盐装置的反渗透膜分离組件,,其脱盐率能达到W上即含盐量为30mg/L左右;经过二级反渗透脱盐,在脱盐率也为的条件下,二级反渗透出水含盐量约为Img化。由此可见,经过两次反渗透处理后,水中。含盐量非常低,对盐的脱除效果特别好,出水的水质优良另外,由于模块化的设计,使得超滤及反渗透装置均可任意拆卸、组装,安装调试方便;且设备结构紧凑,占地少,重量轻,便于运输;因超滤和反渗透出厂前均已进行了调试检验,大大减少了现场的安装调试工作,缩短了施工周期。与传统法处理工艺相比,有着极大的经济、技术和环保优势。近年随着膜技术工艺的不断发展,反渗透除盐工艺在国内外得到了广泛应用,作为主要的工程配件其价格已具备普及使用的前提。一ED经反滲透处理后出水的深度处理,常用级除盐加混床技术和I技术。近几年来,EDI技术由于其运行方式简单,不用化学药品再生和没有废水排放而越来越受到人们的重视一。EDI装置对进水要求严格,般要求是反渗透(RO)的出水一。而且对于原水含盐量高钩硬高的地区,级反渗透处理后出水不能直接进EDI系统,要采用二级反渗透加EDI技术,W保证满足其进水要求。本期工程设计水源是疏干水,碱度硬度含盐量均较高,而且本工程拟安装的是超临界机组,对锅炉补给水水质要求窩,如果采用EDI技术,根据该水质的特点也应采巧二级反渗透加EDI方案。二级脱盐技术的选择也是十分重要的,现在对本厂的两种方案进行下对比;一一一+海方案:采用级除盐床的工艺。经过长期实践已证明本方案是种成熟、有效的水处理方案。但由于离子交换工芝的局限,本方案存在诸多不足;27
华北电力大学硕±论文一(1)次性±建成本高:设备占地面大;—(2)次性自动化复杂、投资高:由于阀口多,控制频繁;(3)随着树脂再生的周期性,产水水质也周期性变化;(4)系统操作维护频繁复杂;(5)系统运行成本高,需投入酸、碱再和更换树脂等。(6)环,保问题突出需要处理大量的酸碱再生废液,增加了投资成本;(7)由于阴阳床为体积较大的罐体,而且很笨重,造成运输和安装调试不便。二+ED、、方案:采用二级反渗透I除盐工艺,集技术先进性可靠性环保性一一。为体,是目前国际最为先进的工业水处理技术之下面就两种方案进行详细比较。4.1技术比较一+源(1)从技术先进性上看,级除盐床技术是利用传统离子交换除盐的工艺,技术传统成熟,经验丰畜,运行可靠,但运行维护工作量较大,同时有较大量的酸碱废液。而EDI是利用电能对水质进行净化,属于非化学式的水处理系统,这种技术简单讲就是利用直流电场的作用,使通过的水中的离子选择性的透过离子膜,分成淡水和浓水。它设备精简,无需酸碱再生,无废水排放。二+ED一+混床的技术组从技术上来看,采用级反渗透I的技术组合,较级除盐。合更为先进,更适合用于660MW机组的补给水系统(2),从出水水质上来说,离子交换工艺的水质净化过程是间断式的在树脂刚刚再生后,产水水质较高,在树脂临近失效时水质会变差,出水水质会随着树脂失效程度而发生变化。而EDI能连续稳定的出水,在使用EDI技术进行水处理时对进水水质(硬度、电导,C〇2)要求高,因为如果水质不高会造成。膜堆内部树脂老化或膜结垢,进而导致出水水质迅速下降综合来说,从出水工艺出水均能满足’<水质看,两种660MW机组的要求(电导率25C()0.2〇nS/cm二氧化插這0帖/L)。从出水水质的稳定性上看,EDI更具有优势。(3)从系统运行的可靠性来看,离子交换除盐技术作为传统工艺,在电厂锅炉上的应用经验丰富,运行可靠。而EDI是最近几年发展起来的,在电厂锅炉上的应用不断得到增长,但对于660MWW上超临界机组,国内采用这种工艺的电厂都处于在建阶段一,真正投入运行的较少,运行经验不足,有待于进步积累经验。因此,从系统运行的可靠性来说,离子交换除盐技术更成熟、可靠。(4)从维护工作量、工作条件、劳动强度等方面来说离子交换除盐工艺易28
华北电力大学硕±论文于判断失效终点,虽,在掌握规律后可W用制水量确定再生终点,程序再生然自动控制系统相对复杂,操作阀口较多,但由于前面有超滤+反渗透系统预脱盐,离子交换设备运行周期较长,因此运行维护工作量也不大。而EDI在正常。因此运行时没有阀口切换要求,自动控制,系统简单,运行维护工作量低,、工EDI。从运行维护的工作量作条件W及劳动强度上来说,更有优势(5)从占地面积上来说,离子交换系统设备高,再生系统占地面积大,厂房要求高、大。而EDI设备外形尺寸小,占地面积少,厂房建筑面积小、商度低。除了厂房建筑面积W外,EDI设备没有再生系统,省去了酸碱贬存计量间的建筑面巧一。对个大型的水处理系统来说,酸碱贬存汁量间的建筑面积大2270m。,I。约需要,占地面积较大因此ED占地面积更小(6)从原水錠用量来说,针对本工程原水碱度硬度均很高的特点,EDI前面的民0必须是二级民化因此原水耗用量比一级RO后面跟离子交换方案水耗高。本工程的水质水量情况,EDI方案比离子交换方案原水耗用量约多26t化。因此,EDI的原水耗用量更多。一(7)从维护量及回收率来说,离子交换树脂需要每4年更换次,EDI一一膜堆需要每5年更换次。有研究表明,混床每巧生次需2个工作时,而EDI。的维护量为每天0.5个工作时EDI系统的回收率为97.2%,源床回收率根据一%运行时间般为95.4%至98.5。因此,EDI的维护量更少,回收率两者差不多。(8)从环保性来说,目前随着企业数量的不断扩大,有害化学物质的使用及其相关的负效应问题变得更加尖锐。由于离子交换除盐技术需要使用酸、碱对树脂进行再生,而EDI是使用电能,用非化学的方法來实现净水。因此,EDI技术更为环保。—表41两种方案的技术比较一一二技术比较方案(级陈盐+混床)方案(二级反渗透+EDI除盛)技术先进性更先进出水水质水质更优、更稳定运行可靠性更可靠维护工作量、工作更有优势条件、劳动强度占地面积更小29
华北电力大学硕±论文原水耗用量更少维护量及巧收率维护量更少环保性更环保由于一级除盐十混床系统会产生再生及废水处理问题,因此必须增加下工作:(1)对废水处理及其相关的监控、排放物的测试、再生废水的调整等。(2)对污染区域、设施及根据相应化学排放物所采取预防措施。(3)工作人员需进行处理有害化学药厢的培训。4.2经济比较一+混(1)方案1:级除盐床来水->主厂房生水加热^生水箱^生水乗自清洗过滤器^超滤->清水箱一->清水粟->->级反渗透装置^除碳器淡水箱^淡水累^阳床^阴床混床除盐水箱->除盐水累主厂房-2方案表41主要设备规范表单数序号设备名称型号及规范位量1超滤装置87mVh套22反參透装置651化蒼23=除碳器01800H1600台24阳离子0=交换器2500阳1600台2=5阴离子交换器02500阴1600台26混2000=2床0旧:阴500:1000台7交换器再生装置包括酸碱贬存升量设备套130
华北化丸乂学硕±论文表4-3水处理站布置综合数据表‘序号房间名称跨度X长度(m)T弦巧高如)建筑面积脚2)1x除盐间13.5608.008102水泉间6x40.56.02433酸碱化存计量间12x22.57.02704加药间6x126.072x5空压机间6126.072x61219.56配电控制间.0234(2)方窠2;二级反渗透巧DI来水->主厂房生水加热^生水箱生水粟^自清洗过滤器^超滤^清水箱一->清水粟^级反渗透装置除碳器^除碳水箱^除碳水累^二级反渗透装置^->EDI^->淡水箱淡水泉除盐水箱^除盐水累主厂房表4-4方案2主要设备规范表序号设备名称规格及技术参数单位数量1超滤装置OOmVh套2l—32级反渗透装置79m/h套231800H=22除碳器0100台34二级反渗透装置67m/h套25EDI装置60mVh套2表4-5水处理站布置综合数据表序号房间名称跨度X长度m下弦标高(m)建筑面积恤2)()x13810除盐间.5606.512水粟间6x40560243..x3加药间6126.07231
华北电力大学硕±论文4空压机间6x126.072x5配电控制间1219.56.0234由于两种方案所用设备的不同,因此对设备的总体投资也会有很大不同,一。尤其是在次性投资上如今,电厂行业对于设备的经济性选择依然十分的看一重一,设备的次性投资过大将会大大增加电厂整体建设的投资。主要次性投资集中在设备购置费、安装工程费及建筑工程费上,具体投资费用如下表:4-6表两种方案静态投资及制水成本估算对比表:万元)(单位方案一方案二比较项目一+二级反+ED级除盐混床渗透I设备购置费1117U45树脂、滤料730静态投资安装工程费448562建筑工程费586413合计22242520从表中可W看出:方案二因为EDI现在属于新型技术开发试验阶段,整体一投资较島,但是省去了树脂滤料的投入。而对比来看方案设备购置费用略低,工程费用高一但建筑,并且还需树脂滤料等资金的投入。通过计算方案的总投资为2224万元,略低于方案二的的2520万元。4.2.1占地面积一、、从上述技术方案中可W看出,方案需要除盐间水粟间酸碱贬存计量间、加药间、空压机间、配电控制间等建筑设施,整个系统的占地面积可认2一为是各设施所占面积的总和,因此方案的占地面积为1701m。、、、方案二,需要除盐间水粟间、加药间空压机间配电控制间等,因此2方案二的占地面积为1431m4.2.2年折旧费计算设备经过多年的运转会因磨损而逐步W生产费用形式进入产品成本和费用32
华北化九大学硕±论文一一中,。构成产品成本和期间费用的部分,从而产生了折旧费用的消耗般工业设备服务年限为15年,残值按5%计算,折旧费计算公式如下;=-X-折旧费原值残值原值5%.(式41)()=-2年折旧折旧费/服务年限(式4)一--本厂方案设备购置费为7万元,41、42111则折旧费及年折旧费按公式计算:〇二-x=11折旧费1711175/〇1061万元==年折旧费1061/1571万元二545--方案设备购置费为1乂元,则折旧费及年折旧费按公式41、42计算;=旧费-x=折154515455%1468方元==年折旧费1468/15%万元-7两种方案的表4折旧费对比(单位:万元)比较项目方案一方案二折旧费10611468年折旧费7198一二由此可W看出旧费和年折旧费而言,方案。,就折要略低于方案4.2.3酸喊费用方案一中混床及一级除盛均需要用酸碱来进行再生,需要耗费酸碱采购费一用。使用酸、碱再生时,般采用30%盐酸和30%氨氧化钢作为酸和碱。30%盐酸的价格约为700元/喃,30%氨氧化钢价格约为700元/吨。本工程2X660MW机组的年用酸量大约为136吨左右,年用碱量也大约136吨左右。通过计算:=+x=s酸碱年采购费用700x1367001361904O019万元一因需要使用酸一方案、碱对树脂进行再生,而方案二不需要,因此方案会每年多支出大约19万元费用。4.2.4电耗一对于系统的电耗,可W按照公式43计算:=查驾梦碑-电耗^^(式43)产水量各设备的功耗一,如表48所示,是两种方案所需要设备的负荷,可得出,33
华北电力大学硕±论文一二方案的总负荷为550kW,方案的总负荷为巧8.5kW。这里的产水量il采l暖季的产水量计算-一,为102t/h。再由式43计算出两种方案的电耗,方案的电’5二..39KA/f587KWA耗为w方案的电耗为.//二的。,,方案电耗更高表-8两种方案的电耗4耗电设备工作数量(台)单机巧荷(kW)总负荷(kW)生水系23060清水系21530超滤反洗水累115155.55超滤清洗水累1.5清洗加热器13030高压累275150反渗透清洗水累11515巧袁—清洗电加热器13030民〇冲洗水累11515除碳风机248淡水累13030除盐水累13030阳阴床再生水累11111海床再生水索11111废水输送聚255110总计550.5生水累23060清水粟21530方案二超滤反洗水泉11515超滤清洗水累15..555清洗加热器1303034
华北电力大学硕±论文寓压累275150反渗透清洗水爱11515清洗电加热器13030RO冲洗水聚11515除碳风机248淡水露13030EDI装置290180除盐水粟13030总计巧8.54.2.5年运行费用除了折旧费及酸碱费用的消耗一,方案及方案二在滤巧更换费用、树脂补充费、水费、电费等方面有很大的不同,通过资料查询对两种方案年运行费用统计如下表:-9年运(表4行费用单位:万元)方案一方案二比较项目一二+ED级餘盐+海床级反渗透I折旧费7198酸、碱费190膜、滤莊更换费54134650树脂补充费.年运行费用水费42.3551.43电费6473人工费7550合计巧2406注:1、经济比较采用的主要经济数据如下:35
华北电力大学硕±论文0水费;0.5元/吨电费.135:0元化Wh折旧年限:15年,残值5%人均工资:5万元/年30%盐酸:700元/吨30%氮氧化销:700元/吨年运行小时数;5500一从上表可W看出:方案比方案二增加了酸碱费用及树脂补充费等项目,但是由于方案二整体折旧费,膜、滤巧更换费及用电费用较高。从总体年运行一二一。费用上来说,方案要略低于方案,具有定的成本优势4.2.6单位淡水成本正常运行状态下:,系统设计的最终产水量为t/h。采暖期;102:891化这里^^1最大产水量为计算标准,年运;非采暖期行时间为5500小时。这样年产除盐水量为5610001。-:对于单位淡水成本的计算,按照公式44计算单位淡水成本二(式4-4)年除盐水量-一44-9得出的数据根据式4,可W计算出,由表,方案的单位淡水成本为5.92元/t,方案二的单位淡水成本为7.24元/t。因此,可W看出方案二的一成本要高于方案。4.3结论由于本工程主水源为煤矿疏干水,碳酸盐硬度较高,提出了两种锅炉补给一二:二:+离水处理方案,方案采用反渗透预脱盐子交换除盐,方案级反渗透+EDI。对两种方案分别从技术和经济角度进行了比较。具体来说,技术方面比较了两种方案的技术先进性、出水水质、运行可靠性、维护工作量、工作条件、劳动强度、占地面积、原水辕用量、维护量及回收率W及环保性。结果表一二明,方案在运行可靠性及原水消耗量方面具有优势,而方案在其它方案更有优势、。经济方面,从设备购置费、工程安装费、建筑工程费、设备折旧费酸、碱消轮费、膜和滤莊更换费、树脂补充费、水费、电费W及人工费等方面进行了比较一,从总耗费来说,,方案更具有成本优势但两种方案之间的差别36
华北电力大学硕±论文不大,无论采用哪种方案都是可行的,但考虑到技术成熟和安全稳妥W及水耗工程推荐一一+海床方案的因素,本采用方案,即级除盐。4.4本章小结对于两种方案的对比一+,最终选择了运行化较稳定和技术更成熟的级除盐漉床技术。由于本厂处于待建阶段,即I,随着时间的发展技术会逐渐发展成熟,会越来越多的运用在超临界机组上。在环境保护越来越受到人们重视的大环境下,EDI由于无需用酸碱来再生,更具有环境优势,相信EDI技术在不久的将来会有更大的发展空间。I37
华北电力大学硕±论文第5章总结与建议5.1总结本课题W胜利发电厂锅炉补给水处理系统为主要研究对象,并通过查找资料:(^及数据分析,得出了1^^下总结一1、胜利发电厂的水源属于特殊水质,含碳酸盐硬度较高,单的水处理工艺不能满足水质需求,需采用多种水处理工艺组合,才能保证产水水质达到锅炉补给水的要求。2、水处理工芝的多样性为水处理系统的多样性提供了可能,随着膜技术的发展,超滤、反渗透逐渐取代了传统的预处理工艺。而深度处理工艺还是W混床为主,而EDI技术的出现将离子交换和电渗析结合起来,因而更具有优势。就技术先进性和环境友好性来说,EDI技术无疑是最好的。但就技术的可靠性W及运行经验而言一,级除盘加混床技术更具优势。3、提出了两种处理胜利电厂锅炉补给水的方案。对于预处理用超滤、,采一'反渗透的普遍工艺一+二;对于离子除盐,方案:级除盐混床的技术,方案:二级反渗透+EDI的技术。并对两种方案的工艺流程及相关设备进行了介绍。4一、分别从技术和经济角度对两种方案进行了比较。技术方面,方案在运行可靠性及原水消耗量方面具有优势,而方案二在其它方案更有优势。经济方面一,方案更具有成本优势,但两种方案之间的差别不大。5、考虑到技术成熟和运行安全及水耗的因素,本工程最终选择了采用方一一+案,即级除盐混床方案,对锅炉补给水进行处理。5.2建议一1、工艺的选择定要针对不同的水质进行,同时还要考虑水源变化时的兼容性。防止重复性建设、浪费资源。2、选择技术先进的工芝时,同时要考虑它的不成熟性,是否有发展的可能性,经过填密考察论证可斤后,可W大胆起用。3、由于本广还处于待建状态,很多工艺的发展也是日新月异的,我们应该更多关注于当下技术的发展,根据实际情况不断的对本厂的锅炉补给水系统进行优化设计,努力达到高效精干的目标。4、不止从技术性、经济性方面来选择处理工艺,还应从环保性多进行考虑。38
华北电力大学硕±论文选择环保的工艺可W减少更多的废水废液排放,做到污染零排放。5、对周边单位多做调研,取长补短,学习他们优秀的运行方法,减小设备。的损失,从检修维护费上节省后期投资39
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华北电力大学硕d-论文致谢。本文从开题到中期检查及最后成文,得到了许多老师和同学的指导和帮助尤其我的指导老师周少样老师,给与了我很多的帮助和指导意见,自始至终对。论文工作给予了无微不至的关怀和帮助,并提供了各种便利条件周老师严谨L求实的科学作风,勤忌的工作态度,J及对事业的执著追求,给了我极大的影响,让我受益匪线。感谢中国神华胜利能源分公司的朋友和同事,他们尽可能给我提供了便利。条件,并对我的研究工作给予了很大帮助;感谢家人的理解和支持在此,谨向所有关必和帮巧过我的老师、同学和家人表示衷也的感谢!43
华北电力乂学硕tI:论文攻读硕±期间发表的论文[1]孙帅.《锅炉补给水系统及不良水质的常见病害》[J].内蒙古科技与经济,2014年?7月14期:9091。44
华北电力大学硕上论文作者简介1987年2月4日出于迂宁省锦州市。2005年9月考入内蒙古工业大学能源与动力工程学院环境工程专业,2009年7月本科毕业并获得工学学±学位。工作经历-至今工作于中国神华胜利能源分公司辅控值班员:2009年7月45'
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