水汽循環(huán)系統(tǒng)

1、第三章第三章 電廠鍋爐補(bǔ)給水處理技術(shù)電廠鍋爐補(bǔ)給水處理技術(shù)l內(nèi)容提要：內(nèi)容提要： 扼要介紹火電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)及水處扼要介紹火電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)及水處理的重要性，著重討論制備鍋爐補(bǔ)給水的理的重要性，著重討論制備鍋爐補(bǔ)給水的預(yù)處理和離子交換的原理，主要工藝及設(shè)預(yù)處理和離子交換的原理，主要工藝及設(shè)備；凝結(jié)水的凈化處理；鍋爐水的處理原備；凝結(jié)水的凈化處理；鍋爐水的處理原理和技術(shù)；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及處理原理、理和技術(shù)；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及處理原理、工藝和主要設(shè)備。工藝和主要設(shè)備。目錄目錄第一節(jié)第一節(jié) 火力發(fā)電廠中水處理的作用火力發(fā)電廠中水處理的作用第二節(jié)第二節(jié) 水的預(yù)處理水的預(yù)處理第三節(jié)第三節(jié) 水的離子交換處理

2、水的離子交換處理第四節(jié)第四節(jié) 凝結(jié)水的凈化處理凝結(jié)水的凈化處理第五節(jié)第五節(jié) 鍋內(nèi)處理鍋內(nèi)處理第六節(jié)第六節(jié) 冷卻水處理冷卻水處理第一節(jié)第一節(jié) 火力發(fā)電廠中水處理的作用火力發(fā)電廠中水處理的作用 火力發(fā)電廠是利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能火力發(fā)電廠是利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成電能的，這種能量的轉(zhuǎn)換是通過水來轉(zhuǎn)變成電能的，這種能量的轉(zhuǎn)換是通過水來實(shí)現(xiàn)的。因此，水在火力發(fā)電廠中起著極重實(shí)現(xiàn)的。因此，水在火力發(fā)電廠中起著極重要的作用，水處理是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程的要的作用，水處理是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過程的不可缺少的組成部分。不可缺少的組成部分。 火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng) 水處理的重要作用水處理

3、的重要作用 u火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng) 火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)可分為火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)可分為凝汽凝汽和和凝凝汽兼供熱汽兼供熱兩種形式。兩種形式。 凝汽式凝汽式是指只發(fā)電不供熱的凝汽式發(fā)電廠的是指只發(fā)電不供熱的凝汽式發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)正常運(yùn)行的鍋爐補(bǔ)給水水汽循環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)正常運(yùn)行的鍋爐補(bǔ)給水量很小，一般為鍋爐蒸發(fā)量的量很小，一般為鍋爐蒸發(fā)量的24%。 凝汽兼供熱式凝汽兼供熱式是指除發(fā)電外，兼向附近工業(yè)是指除發(fā)電外，兼向附近工業(yè)區(qū)、生活區(qū)供熱的水汽循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐補(bǔ)給水量區(qū)、生活區(qū)供熱的水汽循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐補(bǔ)給水量要大得多，如熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)。要大

4、得多，如熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)。 熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程見熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程見圖圖3-13-1。圖圖3-1 3-1 熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程 實(shí)際運(yùn)行中，任何水汽循環(huán)系統(tǒng)都要有一部實(shí)際運(yùn)行中，任何水汽循環(huán)系統(tǒng)都要有一部分汽水損失，大致有如下幾個(gè)方面：分汽水損失，大致有如下幾個(gè)方面： (1)(1)系統(tǒng)內(nèi)水汽循環(huán)損失：系統(tǒng)內(nèi)水汽循環(huán)損失： 如汽包鍋爐的排污，各種排汽損失如汽包鍋爐的排污，各種排汽損失鍋爐鍋爐安全門、過熱器放汽門、汽輪機(jī)軸封、抽汽器、安全門、過熱器放汽門、汽輪機(jī)軸封、抽汽器、除氧器等的排汽，各種水箱的溢流和管道的跑冒除氧器等的排

5、汽，各種水箱的溢流和管道的跑冒滴漏等等。滴漏等等。 (2)(2)對外供汽損失對外供汽損失 對非生產(chǎn)、生活供汽大部分不能返回。對非生產(chǎn)、生活供汽大部分不能返回。 (3)(3)廠內(nèi)其它用汽損失廠內(nèi)其它用汽損失 如采暖、生活用汽等等。如采暖、生活用汽等等。 根據(jù)水在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程，我根據(jù)水在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程，我們賦予這些水以不同的名稱。們賦予這些水以不同的名稱。 (1)(1)生水生水 生水是未經(jīng)處理的天然水，如地下水、江河生水是未經(jīng)處理的天然水，如地下水、江河水、水庫湖泊水等等。水、水庫湖泊水等等。 (2)(2)鍋爐鍋爐補(bǔ)給水補(bǔ)給水 生水經(jīng)水處理車間凈化后，用于補(bǔ)充發(fā)電廠生水經(jīng)

6、水處理車間凈化后，用于補(bǔ)充發(fā)電廠水汽損失的水，叫鍋爐補(bǔ)給水。水汽損失的水，叫鍋爐補(bǔ)給水。 (3)(3)汽輪機(jī)汽輪機(jī)凝結(jié)水凝結(jié)水 蒸汽在汽輪機(jī)中做功后在凝汽器中冷凝的水。蒸汽在汽輪機(jī)中做功后在凝汽器中冷凝的水。 (4)(4)疏疏水水 各種用汽設(shè)備、蒸汽管道中凝結(jié)的蒸汽凝結(jié)各種用汽設(shè)備、蒸汽管道中凝結(jié)的蒸汽凝結(jié)水，一般匯集到輸水箱，也有的并入凝結(jié)水系統(tǒng)。水，一般匯集到輸水箱，也有的并入凝結(jié)水系統(tǒng)。 (5)(5)返回返回凝結(jié)水凝結(jié)水 它是生產(chǎn)或生活用戶返回的蒸汽凝結(jié)水，簡它是生產(chǎn)或生活用戶返回的蒸汽凝結(jié)水，簡稱返回水。稱返回水。 (6)(6)給水給水 給水是指進(jìn)入鍋爐的水，對于熱電廠，它包給水是指進(jìn)

7、入鍋爐的水，對于熱電廠，它包括汽輪機(jī)凝結(jié)水、鍋爐補(bǔ)給水、疏水和返回水。括汽輪機(jī)凝結(jié)水、鍋爐補(bǔ)給水、疏水和返回水。 (7)(7)鍋爐水鍋爐水 鍋爐水又叫爐水，是指鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)鍋爐水又叫爐水，是指鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)的水。中流動(dòng)的水。 (8)(8)冷卻水冷卻水 是指用作冷卻介質(zhì)的水，在電廠中主要指在是指用作冷卻介質(zhì)的水，在電廠中主要指在凝汽器中用于冷卻汽輪機(jī)排汽的水。凝汽器中用于冷卻汽輪機(jī)排汽的水。u水處理的重要作用水處理的重要作用 在火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，水的品質(zhì)是影響在火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，水的品質(zhì)是影響熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。 天然水

8、中含有許多雜質(zhì)。若把這些水不經(jīng)凈化天然水中含有許多雜質(zhì)。若把這些水不經(jīng)凈化處理就引入熱力設(shè)備，將會(huì)由于汽水品質(zhì)不良引起處理就引入熱力設(shè)備，將會(huì)由于汽水品質(zhì)不良引起各種危害，主要是熱力設(shè)備的各種危害，主要是熱力設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕和積鹽結(jié)垢、腐蝕和積鹽。結(jié)垢結(jié)垢 結(jié)垢極易發(fā)生在熱負(fù)荷較高的部位，如鍋爐的結(jié)垢極易發(fā)生在熱負(fù)荷較高的部位，如鍋爐的爐管、各種熱交換器。水垢的導(dǎo)熱性比金屬差幾百爐管、各種熱交換器。水垢的導(dǎo)熱性比金屬差幾百倍，結(jié)垢的金屬管壁就會(huì)產(chǎn)生過熱，強(qiáng)度下降，引倍，結(jié)垢的金屬管壁就會(huì)產(chǎn)生過熱，強(qiáng)度下降，引起管道的損壞。冷卻水處理不當(dāng)，會(huì)使凝汽器銅管起管道的損壞。冷卻水處理不當(dāng)，會(huì)使凝汽器銅

9、管結(jié)垢，降低換熱效率，從而降低汽輪機(jī)出力。結(jié)垢，降低換熱效率，從而降低汽輪機(jī)出力。腐蝕腐蝕 水質(zhì)不良會(huì)引起熱力設(shè)備的腐蝕，主要是水質(zhì)不良會(huì)引起熱力設(shè)備的腐蝕，主要是電化電化學(xué)腐蝕學(xué)腐蝕，容易發(fā)生在給水管道、省煤器、水冷壁、，容易發(fā)生在給水管道、省煤器、水冷壁、過熱器、汽輪機(jī)和凝汽器等經(jīng)常與水接觸的金屬部過熱器、汽輪機(jī)和凝汽器等經(jīng)常與水接觸的金屬部位。腐蝕將大大減少設(shè)備的使用年限。位。腐蝕將大大減少設(shè)備的使用年限。積鹽積鹽 含有大量雜質(zhì)的蒸汽通過過熱器和汽輪機(jī)時(shí)，含有大量雜質(zhì)的蒸汽通過過熱器和汽輪機(jī)時(shí)，雜質(zhì)會(huì)沉積下來，這叫做雜質(zhì)會(huì)沉積下來，這叫做過熱器、汽輪機(jī)的積鹽過熱器、汽輪機(jī)的積鹽。 過熱器

10、的積鹽有可能引起爆管，汽輪機(jī)的積鹽將大過熱器的積鹽有可能引起爆管，汽輪機(jī)的積鹽將大大降低汽輪機(jī)的出力。大降低汽輪機(jī)的出力。 因此，為了保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，各電廠對鍋因此，為了保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，各電廠對鍋爐用水的水質(zhì)都規(guī)定了嚴(yán)格的要求。爐用水的水質(zhì)都規(guī)定了嚴(yán)格的要求。 火力發(fā)電廠水處理工作的主要內(nèi)容大致如下：火力發(fā)電廠水處理工作的主要內(nèi)容大致如下： (1)(1)凈化凈化生水生水 凈化生水的目的是制備所需質(zhì)量的鍋爐補(bǔ)給水，凈化生水的目的是制備所需質(zhì)量的鍋爐補(bǔ)給水，這個(gè)處理過程也叫做爐外水處理。包括預(yù)處理，軟這個(gè)處理過程也叫做爐外水處理。包括預(yù)處理，軟化或除鹽?；虺}。 (2)(2)高參數(shù)機(jī)組或

11、直流鍋爐的凝結(jié)水凈化。高參數(shù)機(jī)組或直流鍋爐的凝結(jié)水凈化。 (3)(3)對給水的除氧、加藥。對給水的除氧、加藥。 (4)(4)汽包鍋爐的鍋內(nèi)水處理。汽包鍋爐的鍋內(nèi)水處理。 (5)(5)冷卻水的處理。冷卻水的處理。 (6)(6)熱電廠對返回水的除油、除鐵。熱電廠對返回水的除油、除鐵。 (7)(7)熱力系統(tǒng)的水汽質(zhì)量監(jiān)督。熱力系統(tǒng)的水汽質(zhì)量監(jiān)督。 (8)(8)鍋爐鍋爐及其他熱力設(shè)備的清洗。及其他熱力設(shè)備的清洗。第二節(jié)第二節(jié) 天然水中的雜質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)天然水中的雜質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)一、天然水的特點(diǎn)一、天然水的特點(diǎn)二、雜質(zhì)的分類二、雜質(zhì)的分類 在水處理工藝中，我們通常按這些雜質(zhì)顆粒的大小。將其分成三類：懸浮物、

12、膠體和溶解物質(zhì)。 1.懸浮物：懸浮物是顆粒粒徑約在10-4mm以上的微粒2.膠體：膠體是顆粒粒徑在10-6一10-4mm之間的微粒 3.溶解物質(zhì)：在水中呈真溶液狀態(tài)的物質(zhì)有離子和分子，其顆粒粒徑不大于10-6mm。天然水中的溶解物質(zhì)大都為離子和一些溶解氣體.a.呈離子狀態(tài)的雜質(zhì) b.溶解氣體 三、水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)可以分為兩種類型。一種是明確表示水中某些具體物質(zhì)含量的指標(biāo)通常叫做成分性指標(biāo)。另一種類型稱為技術(shù)性指標(biāo)，它是一種指標(biāo)來表示水中某一類物質(zhì)總的含量或者是某一類物質(zhì)的某種性質(zhì) u表示水中懸浮物及膠體的指標(biāo) 1、懸浮物 按定義水中懸浮物是指水中顆粒粒徑大于0.1m的固體。 2、濁度 濁度是用

13、水的某種光學(xué)性質(zhì)來表征水中懸浮物和膠體等粗分散顆粒對水清晰透明的影響程度。 3、透明度 表示水透明程度的指標(biāo) u表示水中溶解性物質(zhì)的指標(biāo)及相互關(guān)系表示水中溶解性物質(zhì)的指標(biāo)及相互關(guān)系 1、含鹽量 含鹽量表示水中所含鹽類的總和，可以通過水質(zhì)的全分析，用計(jì)算法求得。 2、蒸發(fā)殘?jiān)c溶解固形物 蒸發(fā)殘?jiān)山票硎救芙夤绦挝锏牧?3、灼燒殘?jiān)?、礦物殘?jiān)陀袡C(jī)物 A灼燒殘?jiān)山票硎镜V物殘?jiān)牧?B灼燒殘?jiān)偷V物殘?jiān)牟钪悼山票硎居袡C(jī)物的量 4、電導(dǎo)率 電導(dǎo)率是測定水中溶解鹽類多少的一種指標(biāo). 表示電導(dǎo)率的單位為西厘米(S/cm)，它是電阻率單位歐厘米(cm)的倒數(shù)。實(shí)用上，由于水的電導(dǎo)率常常很小，所以

14、經(jīng)常用S/cm單位，它是S/cm的1106。u表示水中易結(jié)垢物的指標(biāo)表示水中易結(jié)垢物的指標(biāo) 1、硬度 對于天然水來說，這些物質(zhì)主要是鈣、鎂離子，所以通常把硬度看作是這兩種離子。因此，總硬度(或簡稱硬度)就表示鈣、鎂離于含量之和， )21()21(22MgcCacH 2、碳酸鹽硬度(HT) 碳酸鹽硬度是指水中與碳酸氫鹽、碳酸鹽相結(jié)合的鈣、鎂的量。 碳酸鹽硬度又叫暫時(shí)硬度。 3、非碳酸鹽硬度(HF) 水的總硬度和碳酸鹽硬度之差就是非碳酸鹽硬度，它們是指水中與氯化物和硫酸鹽結(jié)合的鈣、鎂的量。水沸騰時(shí)不能除去又稱為永久硬度 u表示水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)表示水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)堿度堿度 堿度是水中能與強(qiáng)酸中氫

15、離子反應(yīng)的物質(zhì)的量。 講完了硬度與堿度，我們來看一下兩者之間的關(guān)系 H=HCa+HMg=HT+HF 在堿性水中，堿度硬度H=HT，HF=0 在非堿性水中，堿度硬度，A=HT，HF0u表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo)表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo)酸度酸度 酸度是指水中能與強(qiáng)堿（如NaOH、KOH等）中氫氧根離子反應(yīng)的物質(zhì)的量。 在天然水中，酸度有H2CO3和HCO3的鹽類。在水凈化過程中，有時(shí)還可能出現(xiàn)強(qiáng)酸。 水中既存在酸度又可同時(shí)存在堿度。 酸度與pH值的區(qū)別：u表示水中有機(jī)物的指標(biāo)表示水中有機(jī)物的指標(biāo) 1耗氧量 利用耗氧量來表征有機(jī)物多少的原理是基于有機(jī)物具有可氧化的共性。用COD來表示。 常用的高錳酸鉀指數(shù)

16、法 和重鉻酸鉀法 通常高錳酸鉀指數(shù)用于地表水和飲用水中有機(jī)物的測量，而重鉻酸鉀法則主要用于工業(yè)廢水、生活污水等含有機(jī)物較多的水樣的測量。 2生化需氧量 生化消氧量表示用微生物氧化水中有機(jī)物所消耗的氧量，通常用符號(hào)“BOD”表示 3、總有機(jī)碳 總有機(jī)碳(TOC)，是以碳的含量友示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。u表示水中有機(jī)物的指標(biāo)表示水中有機(jī)物的指標(biāo) 四、天然水中主要化合物四、天然水中主要化合物 （一）碳酸化合物 （二）硅酸化合物 （三）鐵的化合物 （四）氮的化合物五、天然水按水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分類五、天然水按水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分類第三節(jié)第三節(jié) 補(bǔ)給水的預(yù)處理補(bǔ)給水的預(yù)處理 天然水中常含有大量的懸浮物和膠態(tài)

17、雜質(zhì)。天然水中常含有大量的懸浮物和膠態(tài)雜質(zhì)。電廠水處理的第一步就是要除去這些雜質(zhì)，即電廠水處理的第一步就是要除去這些雜質(zhì)，即預(yù)預(yù)處理處理。它包括懸浮物的自然沉降、混凝處理、沉。它包括懸浮物的自然沉降、混凝處理、沉淀軟化和過濾等內(nèi)容。淀軟化和過濾等內(nèi)容。 水的混凝處理水的混凝處理 水的沉淀軟化水的沉淀軟化 水的過濾處理水的過濾處理 給水系統(tǒng)給水系統(tǒng)u水的混凝處理水的混凝處理 膠態(tài)雜質(zhì)和一部分粒徑小的懸浮物，由于沉降速度小，膠態(tài)雜質(zhì)和一部分粒徑小的懸浮物，由于沉降速度小，以至于相當(dāng)長時(shí)間仍滯留于水中，而且這部分雜質(zhì)也不能以至于相當(dāng)長時(shí)間仍滯留于水中，而且這部分雜質(zhì)也不能用過濾的方法除去。因此實(shí)際應(yīng)

18、用中，通常是加入一種稱用過濾的方法除去。因此實(shí)際應(yīng)用中，通常是加入一種稱之為混凝劑的化學(xué)藥劑，使它們相互吸附粘結(jié)成較大的絮之為混凝劑的化學(xué)藥劑，使它們相互吸附粘結(jié)成較大的絮狀物，然后從水中沉降分離。狀物，然后從水中沉降分離。混凝處理原理混凝處理原理.膠核膠核.swf .膠體的脫穩(wěn)膠體的脫穩(wěn)加電解加電解質(zhì)質(zhì).swf 現(xiàn)在以現(xiàn)在以Al2(SO4)3為例，簡要說明混凝過程。為例，簡要說明混凝過程。 Al2(SO4)3投入水中，首先發(fā)生的是它的電離和水解。當(dāng)投入水中，首先發(fā)生的是它的電離和水解。當(dāng)pHAl3+Ca2+Mg2+K+= NH4+ Na+Li+ SO42-NO3-Cl-HCO3-HSiO3-

19、 * H和OH的交換選擇性與樹脂交換基團(tuán)酸、堿性的強(qiáng)弱有關(guān)。 對于強(qiáng)酸陽樹脂：H+Li+ 而對于弱酸陽樹脂：H+Fe3+當(dāng)OH離子交換樹脂失效后，用堿進(jìn)行再生時(shí)，即對于進(jìn)水是濃堿溶液、陰離子的選擇性順序?yàn)椋簱?jù)此，可以推知，強(qiáng)堿性O(shè)H型陰樹脂對于水中常見陰離子的吸著順序，遵循以下三條規(guī)律： (1)在強(qiáng)弱酸混合的溶液中，易吸取強(qiáng)酸的陰離子。 (2)濃溶液與稀溶液相比，前者利于低價(jià)離子被吸取，后者利于高價(jià)離子被吸取。(3)在濃度和價(jià)數(shù)等條件相同的情況下，選擇性系數(shù)大的易被吸取。 (5)(5)交換容量交換容量 離子交換樹脂的交換容量表示其可交換離子量的多少。離子交換樹脂的交換容量表示其可交換離子量的多

20、少。有兩種表示法：有兩種表示法：質(zhì)量表示法質(zhì)量表示法( (單位質(zhì)量樹脂吸著能力單位質(zhì)量樹脂吸著能力) )和和體體積表示法積表示法( (單位體積吸著能力單位體積吸著能力) )。 在表示交換容量時(shí)，為了統(tǒng)一起見，一般陽離子交換樹脂在表示交換容量時(shí)，為了統(tǒng)一起見，一般陽離子交換樹脂以以Na型為準(zhǔn)型為準(zhǔn)(也有以也有以H型為準(zhǔn)的型為準(zhǔn)的)，陰離子交換樹脂以，陰離子交換樹脂以Cl型型為準(zhǔn)。為準(zhǔn)。 全交換容量全交換容量(Q) 此指標(biāo)表示離子交換樹脂中所有活性基團(tuán)的總量。此指標(biāo)表示離子交換樹脂中所有活性基團(tuán)的總量。 中性鹽分解容量中性鹽分解容量 樹脂能與中性鹽進(jìn)行交換反應(yīng)的交換容量。表示強(qiáng)堿樹脂能與中性鹽進(jìn)行

21、交換反應(yīng)的交換容量。表示強(qiáng)堿基團(tuán)量的多少?；鶊F(tuán)量的多少。 弱酸（堿）基團(tuán)交換容量弱酸（堿）基團(tuán)交換容量 兩者之差兩者之差離子交換平衡離子交換平衡 離子交換也是一種化學(xué)反應(yīng)，存在交換平衡。 RA + B- - RB +A+ 離子交換選擇系數(shù)為： KAB= RBA+/RAB+ 該值越大，有利于交換反應(yīng)的進(jìn)行。(1)平衡常數(shù) 以H型陽離子交換樹脂與水中Na+進(jìn)行交換為例，加以討論： RH+Na+RNa+H+ 如果此反應(yīng)不伴隨有反應(yīng)物質(zhì)的吸附或解吸等過程，則可得如下平衡常數(shù)式 由于K值要受吸附和解吸過程的影響，而且還因離子交換樹脂相中的離子活度系數(shù)現(xiàn)在還無法測定。 (2)選擇性系數(shù) 這里， 用來代表

22、，它稱為選擇性系數(shù)。此系數(shù)只表示離子交換平衡時(shí)，各種離子間一種量的關(guān)系，沒有更多的物理化學(xué)意義。選擇性系數(shù)可以進(jìn)行換算：1.等價(jià)離子 KAB=KACKBC2.不等價(jià)離子 KAB=KAC（KBC）2 A2價(jià) B、C1價(jià)NaHKRHNaRNaHffKffu水的離子交換軟化和除堿水的離子交換軟化和除堿 如果經(jīng)預(yù)處理后的清水，僅僅需要除去如果經(jīng)預(yù)處理后的清水，僅僅需要除去Ca2+、Mg2+（即軟化），可以采用（即軟化），可以采用鈉離子交換法鈉離子交換法。如果。如果不僅要求除去不僅要求除去Ca2+、Mg2+，還要求除去堿度，則，還要求除去堿度，則采用采用氫氫鈉離子交換法鈉離子交換法。鈉離子交換法鈉離子交

23、換法 鈉離子交換過程如下式表示：鈉離子交換過程如下式表示： 鈉離子交換劑層中離子分布示意見鈉離子交換劑層中離子分布示意見圖圖3-93-9。 水通過一個(gè)鈉離子交換器叫水通過一個(gè)鈉離子交換器叫一級(jí)鈉離子交換一級(jí)鈉離子交換，出水殘留硬度可滿足低壓鍋爐要求，如果要求進(jìn)出水殘留硬度可滿足低壓鍋爐要求，如果要求進(jìn)一步降低殘留硬度，可采用一步降低殘留硬度，可采用二級(jí)鈉離子交換二級(jí)鈉離子交換，即，即將兩個(gè)鈉離子交換器串聯(lián)。將兩個(gè)鈉離子交換器串聯(lián)。2222()()2RNaCaMgR Ca MgNa圖圖3-9 3-9 鈉離子交換劑層中離子分布示意鈉離子交換劑層中離子分布示意氫氫鈉離子交換法鈉離子交換法 為了彌補(bǔ)鈉

24、離子交換不能除堿的缺點(diǎn)，可以為了彌補(bǔ)鈉離子交換不能除堿的缺點(diǎn)，可以在出水中加酸，如加在出水中加酸，如加H2SO4。 生成的生成的CO2由除碳器除去，但這種方法卻增由除碳器除去，但這種方法卻增加了水的含鹽量。因此火電廠中更多地采用氫加了水的含鹽量。因此火電廠中更多地采用氫鈉離子交換的方法。鈉離子交換的方法。 (1)(1)氫氫鈉離子交換原理鈉離子交換原理 當(dāng)采用強(qiáng)酸性當(dāng)采用強(qiáng)酸性H離子交換樹脂時(shí)，交換過程離子交換樹脂時(shí)，交換過程為：為： Ca (HCO3)2 Ca 2H2CO3 2RH+Mg Cl2 R2 Mg + 2HCl Na2 SO4 Na2 H2SO43242422222NaHCOH SO

25、Na SOCOH O 因此，因此，H型交換器產(chǎn)生了強(qiáng)酸，并且強(qiáng)酸酸型交換器產(chǎn)生了強(qiáng)酸，并且強(qiáng)酸酸度與進(jìn)水中強(qiáng)酸陰離子的量相當(dāng)。度與進(jìn)水中強(qiáng)酸陰離子的量相當(dāng)。 氫離子交換劑層中離子分布示意見氫離子交換劑層中離子分布示意見圖圖3-103-10。 如果我們利用如果我們利用H型交換器出水的強(qiáng)酸中和型交換器出水的強(qiáng)酸中和Na型交換器出水的堿度，生成的型交換器出水的堿度，生成的CO2用除碳器除去，用除碳器除去，這樣就達(dá)到軟化和除堿的目的。這樣就達(dá)到軟化和除堿的目的。 氫氫鈉離子交換系統(tǒng)有鈉離子交換系統(tǒng)有串聯(lián)串聯(lián)和和并聯(lián)并聯(lián)兩種方式。兩種方式。 (2)(2)并聯(lián)并聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)離子交換系統(tǒng) 如如圖圖

26、3-113-11，該系統(tǒng)進(jìn)水分別入，該系統(tǒng)進(jìn)水分別入H型交換器的型交換器的強(qiáng)酸性出水中和強(qiáng)酸性出水中和Na型交換器出水的堿度。型交換器出水的堿度。圖圖3-103-10 氫離子交換劑層中離子分布示意氫離子交換劑層中離子分布示意圖圖3-113-11 并聯(lián)并聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)離子交換系統(tǒng) (3) (3)串聯(lián)串聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)離子交換系統(tǒng) 如如圖圖3-123-12，該系統(tǒng)用，該系統(tǒng)用H型交換器的出水，中型交換器的出水，中和另一部分原水的堿度，然后進(jìn)入除碳器除去和另一部分原水的堿度，然后進(jìn)入除碳器除去CO2，最后用泵打入，最后用泵打入Na型交換器。型交換器。 除碳器置于除碳器置于Na型交換器之

27、前，是為防止型交換器之前，是為防止CO2進(jìn)入進(jìn)入Na型交換器，重新生成型交換器，重新生成NaHCO3。 與并聯(lián)系統(tǒng)相同的是，串聯(lián)系統(tǒng)也必須調(diào)整與并聯(lián)系統(tǒng)相同的是，串聯(lián)系統(tǒng)也必須調(diào)整進(jìn)入進(jìn)入H型交換器的水量，維持中和后出水一定的型交換器的水量，維持中和后出水一定的殘留堿度。殘留堿度。 使用弱堿性樹脂的使用弱堿性樹脂的H-Na離子交換系統(tǒng)采用離子交換系統(tǒng)采用串串聯(lián)聯(lián)的方式。的方式。圖圖3-12 串聯(lián)串聯(lián)H-Na離子交換離子交換系統(tǒng)系統(tǒng)除碳器除碳器 除碳器的作用是除去除碳器的作用是除去CO2。 原水中碳酸鹽堿度，經(jīng)過原水中碳酸鹽堿度，經(jīng)過H離子交換，即轉(zhuǎn)離子交換，即轉(zhuǎn)化為化為H2CO3并存在平衡并存

28、在平衡 pH下降，平衡右移，有利于下降，平衡右移，有利于H2CO3的分解。的分解。由于由于H型交換器出水型交換器出水pH較低，使較低，使CO2從水中游離，從水中游離，如果我們能降低水面上如果我們能降低水面上CO2的分壓，即可使的分壓，即可使CO2從從水中逸出，這就是除碳器的工作原理。水中逸出，這就是除碳器的工作原理。 常用的鼓風(fēng)式除碳器的結(jié)構(gòu)如常用的鼓風(fēng)式除碳器的結(jié)構(gòu)如圖圖3-133-13。32322HHCOH COCOH O圖圖3-133-13 鼓風(fēng)式除碳器鼓風(fēng)式除碳器H-OH離子交換法離子交換法 如果既要去除水中陽離子又要去除水中陰離子，則可以用氫氫氧離子交換法。 2H2CO3 2 RHC

29、O3 2ROH+ 2 HCl 2RCl +2H20 H2SO4 R2SO4 2 H2SiO3 2 RHSiO3u離子交換除鹽系統(tǒng)離子交換除鹽系統(tǒng)一級(jí)復(fù)床除鹽一級(jí)復(fù)床除鹽 將預(yù)處理后的清水，一次順序通過將預(yù)處理后的清水，一次順序通過H型和型和OH型交換器的系統(tǒng)叫一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，如型交換器的系統(tǒng)叫一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，如圖圖3-143-14。 一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)督，是分別監(jiān)督一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)督，是分別監(jiān)督H型和型和OH型交換器的出水。型交換器的出水?；旌洗渤}混合床除鹽 混合床是在一個(gè)交換器內(nèi)，把已再生好的混合床是在一個(gè)交換器內(nèi)，把已再生好的H H型和型和OHOH型離子交換樹脂按一定比

30、例混合均勻，所型離子交換樹脂按一定比例混合均勻，所以混床就相當(dāng)于一個(gè)多級(jí)復(fù)床。以混床就相當(dāng)于一個(gè)多級(jí)復(fù)床。 混床的優(yōu)勢在于水的陽、陰離子交換是交錯(cuò)混床的優(yōu)勢在于水的陽、陰離子交換是交錯(cuò)進(jìn)行，出水水質(zhì)好而且水質(zhì)穩(wěn)定；由于交換未期，進(jìn)行，出水水質(zhì)好而且水質(zhì)穩(wěn)定；由于交換未期，出水電導(dǎo)率上升很快，終點(diǎn)容易判斷；運(yùn)行周期出水電導(dǎo)率上升很快，終點(diǎn)容易判斷；運(yùn)行周期也較長。缺點(diǎn)是樹脂的損耗大；再生操作比較復(fù)也較長。缺點(diǎn)是樹脂的損耗大；再生操作比較復(fù)雜。雜。圖圖3-143-14 一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)常見的化學(xué)除鹽主系統(tǒng)及其選擇常見的化學(xué)除鹽主系統(tǒng)及其選擇 采用陽、陰離子交換器組成主系統(tǒng)時(shí)，通常采

31、用陽、陰離子交換器組成主系統(tǒng)時(shí)，通常參照下面的原則：參照下面的原則： (1)(1)第一個(gè)交換器應(yīng)是第一個(gè)交換器應(yīng)是H H型交換器。型交換器。 (2)(2)弱酸性陽樹脂；適用于處理堿度大或碳弱酸性陽樹脂；適用于處理堿度大或碳酸鹽硬度大的水。酸鹽硬度大的水。 (3)(3)弱堿性陰樹脂；是用于處理強(qiáng)酸陰離子弱堿性陰樹脂；是用于處理強(qiáng)酸陰離子含量大的水。含量大的水。 (4)(4)除硅必須采用強(qiáng)堿性陰樹脂。除硅必須采用強(qiáng)堿性陰樹脂。 (5)(5)水質(zhì)要求高時(shí)應(yīng)設(shè)混床。水質(zhì)要求高時(shí)應(yīng)設(shè)混床。 (6)(6)除碳器應(yīng)置于強(qiáng)堿性陰樹脂之前，以保除碳器應(yīng)置于強(qiáng)堿性陰樹脂之前，以保證除硅效果。證除硅效果。u離子交換

32、裝置及其運(yùn)行離子交換裝置及其運(yùn)行 離子交換裝置按運(yùn)行方式不同可分為固定床離子交換裝置按運(yùn)行方式不同可分為固定床和連續(xù)床。和連續(xù)床。固定床離子交換裝置固定床離子交換裝置 固定床離子交換固定床離子交換是把離子交換樹脂固定在一是把離子交換樹脂固定在一個(gè)裝置個(gè)裝置( (稱固定床稱固定床) )中，水流經(jīng)樹脂完成交換過程。中，水流經(jīng)樹脂完成交換過程。 完成離子交換過程的設(shè)備，叫做完成離子交換過程的設(shè)備，叫做離子交換器離子交換器。 固定床離子交換，按其再生方式不同，可分固定床離子交換，按其再生方式不同，可分為為順流再生順流再生和和逆流再生固定床逆流再生固定床。 (1)(1)順流再生床順流再生床 順流再生順流

33、再生是指運(yùn)行時(shí)水流方向和再生液流動(dòng)是指運(yùn)行時(shí)水流方向和再生液流動(dòng)方向一致，通常都是自上而下的。方向一致，通常都是自上而下的。 離子交換器離子交換器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 交換器是一個(gè)密封的圓柱體，設(shè)有進(jìn)水裝置，交換器是一個(gè)密封的圓柱體，設(shè)有進(jìn)水裝置，進(jìn)再生液裝置、排水裝置，裝有一定高度的離子進(jìn)再生液裝置、排水裝置，裝有一定高度的離子交換樹脂。交換樹脂。 進(jìn)再生液裝置示意見進(jìn)再生液裝置示意見圖圖3-153-15。 交換器的運(yùn)行交換器的運(yùn)行 交換器的運(yùn)行可分為交換器的運(yùn)行可分為反洗反洗、再生再生、正洗正洗、交交換換四個(gè)步驟。四個(gè)步驟。 反洗：反洗：用水在與進(jìn)水相反的方向上通過交換用水在與進(jìn)水相反的方向上通過交換

34、劑層，使交換劑層松動(dòng)，清除由于過濾作用而截劑層，使交換劑層松動(dòng)，清除由于過濾作用而截留在交換劑上的雜質(zhì)。留在交換劑上的雜質(zhì)。 再生：再生：使失效的交換劑恢復(fù)交換能力。使失效的交換劑恢復(fù)交換能力。圖圖3-153-15 進(jìn)再生液裝置示意圖進(jìn)再生液裝置示意圖 正洗：正洗：清除再生過程中滯留于交換劑層中的清除再生過程中滯留于交換劑層中的再生產(chǎn)物和過剩再生劑。再生產(chǎn)物和過剩再生劑。 交換：交換：清洗合格后，交換器即可投入運(yùn)行。清洗合格后，交換器即可投入運(yùn)行。 (2)(2)逆流再生固定床逆流再生固定床 逆流再生屬對流式，即運(yùn)行時(shí)進(jìn)水和再生時(shí)逆流再生屬對流式，即運(yùn)行時(shí)進(jìn)水和再生時(shí)進(jìn)再生劑的方向相對進(jìn)行的水處

35、理工藝。進(jìn)再生劑的方向相對進(jìn)行的水處理工藝。 逆流再生原理逆流再生原理 逆流再生時(shí)，再生劑自下而上，首先接觸的逆流再生時(shí)，再生劑自下而上，首先接觸的是失效程度最小，又易于再生的是失效程度最小，又易于再生的Na型樹脂，因此型樹脂，因此底層樹脂再生程度較高。另外，下層樹脂的再生底層樹脂再生程度較高。另外，下層樹脂的再生產(chǎn)物產(chǎn)物Na+在上升過程中，對上層樹脂中的在上升過程中，對上層樹脂中的Ca、Mg有一定的交換能力，使再生劑的利用率提高。有一定的交換能力，使再生劑的利用率提高。 這樣，盡管上層樹脂再生程度差一些，但接這樣，盡管上層樹脂再生程度差一些，但接觸的是含鹽量較大的進(jìn)水，仍可較好地交換。而觸的

36、是含鹽量較大的進(jìn)水，仍可較好地交換。而下層樹脂再生徹底，將保證出水水質(zhì)。因此，逆下層樹脂再生徹底，將保證出水水質(zhì)。因此，逆流再生是一種較理想的再生方式，已在電廠廣泛流再生是一種較理想的再生方式，已在電廠廣泛采用。采用。 交換器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行交換器的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行 逆流再生離子交換器見逆流再生離子交換器見圖圖3-163-16。它和順流再它和順流再生固定床的主要區(qū)別在于：在交換劑的表面設(shè)有生固定床的主要區(qū)別在于：在交換劑的表面設(shè)有中間排液裝置。中間排液裝置。 逆流再生操作示意見逆流再生操作示意見圖圖3-173-17。 小反洗：小反洗：進(jìn)水反洗樹脂壓實(shí)層，清除壓實(shí)層進(jìn)水反洗樹脂壓實(shí)層，清除壓實(shí)層和中間排液

37、裝置上的污物，至出水澄清。和中間排液裝置上的污物，至出水澄清。 放水：放水：小反洗后放掉中間排液裝置上部的水。小反洗后放掉中間排液裝置上部的水。圖圖3-163-16 逆流再生離子交換器逆流再生離子交換器圖圖3-173-17 逆流再生操作示意逆流再生操作示意 頂壓：頂壓：放水后進(jìn)壓縮空氣頂壓以防亂層。放水后進(jìn)壓縮空氣頂壓以防亂層。 進(jìn)再生劑：進(jìn)再生劑：在頂壓情況下進(jìn)再生劑。在頂壓情況下進(jìn)再生劑。 逆流沖洗：逆流沖洗：以進(jìn)再生劑相同流速，自下而上以進(jìn)再生劑相同流速，自下而上進(jìn)純水沖洗殘留廢液和再生產(chǎn)物至出水合格。進(jìn)純水沖洗殘留廢液和再生產(chǎn)物至出水合格。 小反洗：小反洗：進(jìn)水反洗樹脂壓實(shí)層中殘留再生

38、劑。進(jìn)水反洗樹脂壓實(shí)層中殘留再生劑。 正洗：正洗：用水自上而下沖洗，至出水合格后轉(zhuǎn)用水自上而下沖洗，至出水合格后轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。入正常運(yùn)行。 (3)(3)浮動(dòng)床浮動(dòng)床 浮動(dòng)床是對流再生技術(shù)的一種形式。浮動(dòng)床浮動(dòng)床是對流再生技術(shù)的一種形式。浮動(dòng)床工作過程示意見工作過程示意見圖圖3-183-18。 浮動(dòng)床本體是鋼制圓筒和上下封頭，內(nèi)部裝浮動(dòng)床本體是鋼制圓筒和上下封頭，內(nèi)部裝有上、下分配裝置，床層和水墊層。有上、下分配裝置，床層和水墊層。圖圖3-183-18 浮動(dòng)床工作示意浮動(dòng)床工作示意 浮動(dòng)床的操作過程分落床、再生、置換和正浮動(dòng)床的操作過程分落床、再生、置換和正洗、成床和順洗、運(yùn)行五個(gè)步驟。洗、成床和順洗、運(yùn)行五個(gè)步驟。 體外清洗體外清洗是