鍋爐系統(tǒng)水處理操作知識(shí)點(diǎn)

鍋爐系統(tǒng)水處理操作知識(shí)點(diǎn)

二0一三年一月水的性質(zhì)簡(jiǎn)介

水（H2O）是由氫、氧兩種元素組成的無(wú)機(jī)物，在常溫常壓下為無(wú)色無(wú)味的透明液體。在自然界，純水是非常罕見的，水通常多是酸、堿、鹽等物質(zhì)的溶液，習(xí)慣上仍然把這種水溶液稱為水。純水可以用鉑或石英器皿經(jīng)過(guò)幾次蒸餾取得，當(dāng)然，這也是相對(duì)意義上純水，不可能絕對(duì)沒(méi)有雜質(zhì)。水是一種可以在液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間轉(zhuǎn)化的物質(zhì)。固態(tài)的水稱為冰；氣態(tài)叫水蒸氣。水汽溫度高于374.2℃時(shí)，氣態(tài)水便不能通過(guò)加壓轉(zhuǎn)化為液態(tài)水。分子結(jié)構(gòu)：水分子是V形分子、極性分子。水的密度在3.98℃時(shí)最大，為1×103kg/m3，溫度高于3.98℃時(shí)，水的密度隨溫度升高而減小，在0～3.98℃時(shí)，水不服從熱脹冷縮的規(guī)律，密度隨溫度的升高而增加。水在0℃時(shí)，密度為0.99987×103kg/m3，冰在0℃時(shí)，密度為0.9167×103kg/m3。因此冰可以浮在水面上。水的熱穩(wěn)定性很強(qiáng)，水蒸氣加熱到2000K以上，也只有極少量離解為氫和氧，但蒸餾水在通直流電的條件下會(huì)離解為氫氣和氧氣。具有很大的內(nèi)聚力和表面張力，除汞以外，水的表面張力最大，并能產(chǎn)生較明顯的毛細(xì)現(xiàn)象和吸附現(xiàn)象。純水沒(méi)有導(dǎo)電能力，普通的水含有少量電解質(zhì)而有導(dǎo)電能力。水的性質(zhì)簡(jiǎn)介水本身也是良好的溶劑，大部分無(wú)機(jī)化合物可溶于水。在-213.16℃，水分子會(huì)表現(xiàn)出現(xiàn)厭水性。物理性質(zhì)：摩爾質(zhì)量：18.0153g/mol密度：水：0.998g/cm3（20度）冰：0.92g/cm3熔點(diǎn)：0度（273.15k）沸點(diǎn)：100攝氏度（373.15k），1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下。比熱：4.184J/（g.K）水的五種狀態(tài)：從工程熱力學(xué)上來(lái)講分為過(guò)冷水、飽和水、濕飽和蒸汽，干飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽；并可以分為三個(gè)區(qū)：過(guò)冷水區(qū)、濕蒸汽區(qū)、和過(guò)熱蒸汽區(qū)。天然水的處理及電廠水處理1、天然水的水質(zhì)指標(biāo)和特點(diǎn)1.1天然水的分類按照水的分類總硬度（1/2Ca2++1/2Mg2+)的大小，可將其分成五類：（1）極軟水：硬度＜1.0mmol/L

（2）軟水：硬度1.0-3.0mmol/L

（3）中等硬度水：硬度3.0-6.0mmol/L（4）硬水：硬度6.0-9.0mmol/L（5）極硬水：硬度＞9.0mmol/L

按照水的含鹽量分類：可分為如下四類：（1）低含鹽量水，含鹽量＜200mg/L（2）中等含鹽量水，含鹽量200-500mg/L

（3）較高含鹽量水，含鹽量500-1000mg/L

（4）高含鹽量水，含鹽量＞1000mg/L（含鹽量的測(cè)定）

天然水的處理及電廠水處理按照硬度和堿度的大小分類，分為兩類：（1）堿性水：堿度大于硬度的水。（2）非堿性水：硬度大于堿度的水。1.2天然水的水質(zhì)指標(biāo)天然水的雜質(zhì)比較復(fù)雜，天然水作為生產(chǎn)用水的水源。對(duì)其應(yīng)有全面的了解，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行全分析，全分析項(xiàng)目見下表1-1，這是設(shè)計(jì)水處理工藝的基礎(chǔ)資料。也是熱力設(shè)備運(yùn)行中對(duì)水質(zhì)監(jiān)督的重要內(nèi)容。一些重要項(xiàng)目的基本概念。（1）含鹽量和電導(dǎo)率含鹽量：表示水中所含鹽類的總和，可以根據(jù)水質(zhì)的全分析結(jié)果，通過(guò)計(jì)算求得。含鹽量有兩種表示方法：一是將水中各種陽(yáng)離子（或各種陰離子）均按照帶一個(gè)電荷的離子為基本單元的物質(zhì)的量濃度相加，單位為：mmol/L。二是水的溶解固形物減去水的耗氧量（COD)、硅酸根、R2O3，然后加上重碳酸根的一半，來(lái)表示含鹽量。

天然水的處理及電廠水處理項(xiàng)目符號(hào)單位項(xiàng)目符號(hào)單位全固形物QGmg/L溶解氧O2mg/L懸浮固形物XG二氧化碳CO2溶解固形物RGPH值PH灼燒減量SG鐵鋁氧化物R2O3電導(dǎo)率DD

μs/cm氯根CL-透明度TD

cm硫酸根SO42-濁度ZD

mg/L硝酸根NO3-酸度SDmmol/L硅酸根SiO32-堿度JD鈣離子Ca2+重碳酸根HCO3-鎂離子Mg2+碳酸根CO32-鈉離子Na+氫氧根OH-鉀離子K+總硬度YD總亞鐵離子Fe2+碳酸鹽硬度YD碳鐵離子Fe3+非碳酸鹽硬度YD非銅離子Cu2+耗氧量

mg/L腐殖酸鹽

水質(zhì)的全分析項(xiàng)目天然水的處理及電廠水處理電導(dǎo)率是表示水的導(dǎo)電能力的指標(biāo)，測(cè)定水的電導(dǎo)率可以簡(jiǎn)便迅速地評(píng)價(jià)水中含鹽量。水的電導(dǎo)率的大小除了和水中離子含量有關(guān)外，還與離子的種類有關(guān)，故僅憑電導(dǎo)率不能計(jì)算含鹽量。當(dāng)水中雜質(zhì)組成較穩(wěn)定時(shí)，離子總含量越大，其電導(dǎo)率也就越大，因此在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中可以用電導(dǎo)表征水中含鹽量。堿度。堿度表示水中OH-、CO32-

、HCO3-及其他弱酸鹽類的總和，因?yàn)檫@些鹽類在水溶液中都呈堿性，需要用酸來(lái)中和，因此稱為堿度。在天然水中，堿度主要是由HCO3-的鹽類組成，在鍋爐水中，堿度主要由OH-和CO32-

的鹽類組成，當(dāng)鍋內(nèi)加磷酸鹽處理時(shí)，還有PO43-的鹽類。在同一水中，OH-和HCO3-不能共存，因?yàn)镠CO3-+OH-=H2O+CO32-

堿度根據(jù)滴定終點(diǎn)不同可分為：酚酞堿度（a）和甲基橙堿度（b）。酚酞堿度即將OH-中和為H2O，將CO32-

中和為HCO3-

，終點(diǎn)PH值為8.3。在酚酞堿度的基礎(chǔ)上，繼續(xù)滴定即可測(cè)出甲基橙堿度。全堿度為酚酞堿度和甲基橙堿度之和。即將OH-中和為H2O，CO32-中和為HCO3-

，將全部的HCO3-中和為CO2和H2O，終點(diǎn)的PH值為4.2。天然水的處理及電廠水處理硬度。通常把水中鈣鎂離子的濃度稱為硬度。硬度可以按水中存在的陰離子情況劃分為碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度兩類。碳酸鹽硬度主要指水中鈣與鎂的重碳酸鹽所形成的硬度。當(dāng)把這種水煮沸時(shí)可以生成沉淀，所以過(guò)去又叫暫時(shí)硬度。非碳酸鹽硬度主要是指水中鈣鎂的硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽和硅酸鹽形成的硬度，非碳酸鹽硬度不能用煮沸法除去，故過(guò)去又稱永久硬度。碳酸鹽硬度和非碳酸鹽硬度的總和，稱為總硬度，水中含有鈉鉀的碳酸鹽、重碳酸鹽和氫氧化物稱為負(fù)硬度，又稱過(guò)剩硬度。當(dāng)水中的堿度大于硬度時(shí)，說(shuō)明水中有負(fù)硬，其差值就是負(fù)硬值。有機(jī)物：天然水中有機(jī)物種類繁多，可以利用有機(jī)物比較容易氧化的特性，用化學(xué)耗氧量（COD)、生化需要量（BOD)、總有機(jī)碳（TOC)、總需氧量（TOD)、來(lái)反映它的含量。對(duì)于污染不嚴(yán)重的水，以化學(xué)需氧量（COD)代表有機(jī)物含量。火力發(fā)電廠用水處理方法2、火力發(fā)電廠用水處理方法2.1預(yù)處理預(yù)處理是電廠水處理的第一階段，主要是針對(duì)使用地表水做補(bǔ)給水水源，此類水一般懸浮物和有機(jī)物含量比較高，因此應(yīng)首先進(jìn)行混凝、沉淀及過(guò)濾處理，除掉水中的懸浮物，以利于下一步除鹽設(shè)備的正常運(yùn)行。2.2離子交換處理法為了除去水中離子態(tài)雜質(zhì)，現(xiàn)在采用最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中離子態(tài)雜質(zhì)清除得比較徹底，能滿足各種類型的鍋爐對(duì)供水水質(zhì)的要求。離子交換處理，必須用一種稱做離子交換劑的物質(zhì)來(lái)進(jìn)行，這種特殊物質(zhì)遇水時(shí)，可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號(hào)的離子相互交換，如Na型離子交換劑遇到含有Ca2+的水時(shí)就發(fā)生如下的交換反應(yīng)：

2RNa+Ca2+→R2Ca+2Na+火力發(fā)電廠用水處理方法2.3加藥處理加藥處理主要是用在鍋內(nèi)處理、循環(huán)冷卻水的處理和生水預(yù)處理中。爐內(nèi)處理不同參數(shù)的鍋爐應(yīng)采用不同的鍋內(nèi)處理方式，自然循環(huán)的汽包鍋爐最多采用低磷酸鹽處理或磷酸鹽—PH協(xié)調(diào)控制。有凝結(jié)水處理裝置的亞臨界壓力或超臨界壓力鍋爐多采用揮發(fā)性處理。循環(huán)冷卻水處理循環(huán)冷卻水處理度采用加入氯氣、阻垢穩(wěn)定劑和防腐劑等處理法，以達(dá)到對(duì)循環(huán)冷卻水中懸浮物和微生物的控制，防止銅管的結(jié)垢和腐蝕。生水預(yù)處理加藥處理用在生水預(yù)處理中，主要是加入殺菌劑、混凝劑和助凝劑?；鹆Πl(fā)電廠用水處理方法2.4其他處理方法反滲透裝置反滲透是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種膜分離技術(shù)，可用于水處理的各個(gè)領(lǐng)域。電滲析法電滲析是膜分離技術(shù)的一種，是在直流電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性進(jìn)行電滲析，將水中的溶質(zhì)（電解質(zhì)）分離出來(lái)的一種膜分離方法。蒸餾裝置用蒸餾裝置制備火電廠補(bǔ)給水的方法稱為水的蒸餾或熱力除鹽法。熱力系統(tǒng)和系統(tǒng)流程3、熱力循環(huán)系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)部分：汽水系統(tǒng)、化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)、再熱蒸汽系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。

3.1、汽水流程高速混床→化學(xué)補(bǔ)給水↗凝結(jié)水→凝結(jié)水泵→低壓加熱器→除氧器→給水泵→高壓加熱器↑↓低壓缸←中壓缸←再熱←高壓缸←過(guò)熱器←水冷壁←汽包3.2、再熱蒸汽流程汽機(jī)高壓缸排氣→壁式再熱器→再熱器減溫器→中溫再熱器→高溫再熱汽機(jī)中壓缸的低壓旁路站器→再熱器安全閥3.3、化學(xué)補(bǔ)給水流程原水→水處理裝置→二級(jí)除鹽水箱→除鹽水泵→凝汽器3.4、循環(huán)水冷卻水系統(tǒng)加殺菌劑、阻垢劑

冷卻塔→循環(huán)泵→凝汽器→冷卻塔熱力系統(tǒng)和系統(tǒng)流程保安過(guò)濾器預(yù)處理反滲透后續(xù)除鹽

加藥裝置

多介質(zhì)過(guò)濾高壓泵陰陽(yáng)混床再生系統(tǒng)加藥裝置清洗裝置

水處理系統(tǒng)工藝說(shuō)明熱力系統(tǒng)和系統(tǒng)流程一次水箱中間水箱多介質(zhì)過(guò)濾器5μ保安過(guò)濾器RO系統(tǒng)RO系統(tǒng)陽(yáng)陰混床系統(tǒng)除鹽水箱加氨系統(tǒng)殺菌劑錳砂過(guò)濾器主工藝流程圖熱力系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)控4、熱力系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及意義各種水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在頒部的SD135—986《火力發(fā)電廠水、汽監(jiān)督規(guī)程》中都作了規(guī)定?，F(xiàn)對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)作簡(jiǎn)要介紹。4.1蒸汽為了防止蒸汽通流部分特別是汽輪機(jī)內(nèi)積鹽，必須對(duì)鍋爐生產(chǎn)的蒸汽品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)于汽包鍋爐飽和蒸汽和過(guò)熱蒸汽品質(zhì)都應(yīng)進(jìn)行監(jiān)督，以便檢查蒸汽品質(zhì)劣化的原因。例如，當(dāng)飽和蒸汽品質(zhì)較好而過(guò)熱蒸汽品質(zhì)不良時(shí)，則表面蒸汽在減溫器內(nèi)被污染。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：含鈉量。因?yàn)檎羝械柠}類主要是鈉鹽，所以蒸汽中的含鈉量可以表面蒸汽含鹽量的多少，故含鈉量是蒸汽品質(zhì)的指標(biāo)之一，應(yīng)給予監(jiān)督，為了便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)蒸汽品質(zhì)劣化的情況，應(yīng)連續(xù)測(cè)定（最好是自動(dòng)記錄）蒸汽的含鈉量。含硅量。蒸汽中的硅酸會(huì)沉積在汽輪機(jī)內(nèi)，形成難溶于水的二氧化給附著物，它對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性常有較大影響，因此含硅量也是蒸汽品質(zhì)指標(biāo)之一，應(yīng)給予監(jiān)督。含鐵量、含銅量。用于判斷系統(tǒng)的腐蝕情況。4.2鍋爐水為了防止鍋內(nèi)結(jié)垢、腐蝕和產(chǎn)生的蒸汽品質(zhì)不良等問(wèn)題，必須對(duì)鍋爐水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督。監(jiān)督項(xiàng)目包括熱力系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)控磷酸根。鍋爐水中應(yīng)維持有一定量的磷酸根，這主要是為了防止鈣垢，鍋爐水中磷酸根不能過(guò)少或過(guò)多，應(yīng)把鍋爐水中的磷酸根的量控制得適當(dāng)。PH值。鍋爐水的PH值應(yīng)不低于9。首先PH值低時(shí)，水對(duì)鍋爐鋼材的腐蝕性增強(qiáng)；其次，鍋爐水中磷酸根對(duì)鈣離子的反應(yīng)，只有在PH值足夠的情況下，才能生成容易排除的水渣；為了抑制鍋爐水中硅酸鹽的水解，減少硅酸在蒸汽中的溶解攜帶量，鍋爐水的PH值也不能太高（不大于10）。鍋爐采用平衡磷酸鹽和氫氧化鈉處理時(shí)應(yīng)維持1mg/L的氫氧化鈉，超過(guò)4mg/L容易造成堿性腐蝕（尤其是超高壓以上參數(shù)的機(jī)組）。含鹽量和含硅量。限制鍋爐水中的含鹽量（或含鈉量）和含硅量是為了保證蒸汽品質(zhì)，鍋爐水的最大允許含鹽量和含硅量不僅與鍋爐的參數(shù)、汽包內(nèi)裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與運(yùn)行工況有關(guān)，每臺(tái)鍋爐都應(yīng)通過(guò)熱化學(xué)試驗(yàn)來(lái)決定，把規(guī)定指標(biāo)作為參考。氯離子和硫酸根離子。這是鍋爐水中引起腐蝕的主要離子，應(yīng)根據(jù)不同參數(shù)、不同處理方式進(jìn)行相應(yīng)控制。熱力系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)控4.3給水為了防止鍋爐給水系統(tǒng)腐蝕、結(jié)構(gòu)，并且為了能在鍋爐排污率不超過(guò)規(guī)定數(shù)值的前提下，保證鍋爐水水質(zhì)合格，對(duì)鍋爐給水的水質(zhì)必須進(jìn)行監(jiān)督。監(jiān)督項(xiàng)目如下：硬度：為了防止鍋爐給水系統(tǒng)中生成鈣鎂水垢，避免增加鍋爐內(nèi)磷酸鹽處理的用藥量，使鍋爐水中產(chǎn)生過(guò)多的水渣，應(yīng)監(jiān)督給水硬度。溶解氧：為了防止給水系統(tǒng)和鍋爐省煤器等發(fā)生氧腐蝕，同時(shí)為了監(jiān)督除氧器的除氧效果，應(yīng)監(jiān)督給水中的溶解氧。聯(lián)氨：給水中加聯(lián)氨時(shí)，應(yīng)監(jiān)督給水中的過(guò)剩聯(lián)氨，以確保安全，消除熱力除氧后殘留的溶解氧，應(yīng)消除因給水泵不嚴(yán)密等異常情況發(fā)生而偶然漏入給水中的氧。全鐵和全銅：為了防止腐蝕產(chǎn)物中鍋爐爐管中沉積，必須監(jiān)督給水中鐵和銅的含量。給水中銅和鐵的含量，還可作為評(píng)價(jià)熱力系統(tǒng)進(jìn)水腐蝕情況的依據(jù)之一。PH值。為了防止給水系統(tǒng)腐蝕。低壓加熱器為鋼管時(shí)通?？刂圃?.0~9.4.熱力系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)控5、給水的各組成部分鍋爐給水的組成部分有補(bǔ)給水、汽機(jī)凝結(jié)水、疏水箱的疏水以及生產(chǎn)返回水等。為了保證鍋爐給水的品質(zhì)，對(duì)于給水各組成部分的水質(zhì)也應(yīng)監(jiān)督。監(jiān)督項(xiàng)目如下：凝結(jié)水。溶氧、電導(dǎo)率（氫離子交換后25?C）?；齑蔡幚砗蟮哪Y(jié)水。硬度、二氧化硅、電導(dǎo)率（氫離子交換后25?C）、鈉、鐵、銅。補(bǔ)給水。硬度、二氧化硅、電導(dǎo)率（25?C）。進(jìn)行水、汽質(zhì)量監(jiān)督時(shí)，從鍋爐及其熱力系統(tǒng)的各個(gè)部位，取出具有代表性的水、汽樣品是很重要的，這是正確進(jìn)行水、汽質(zhì)量監(jiān)督的前提。所謂有代表性的樣品，就是說(shuō)這種樣品能及時(shí)、準(zhǔn)確反映設(shè)備和系統(tǒng)中水、汽質(zhì)量的真實(shí)情況。否則，即使采用很精密的測(cè)定方法，測(cè)得的數(shù)據(jù)也不能真正說(shuō)明水汽質(zhì)量是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，它不能被用來(lái)作為評(píng)價(jià)設(shè)備和內(nèi)部結(jié)垢、腐蝕和積鹽等情況的可靠資料。為了取得有代表性的水、汽樣品，必須做到以下幾方面：合理地選擇取樣地點(diǎn)；正確地設(shè)計(jì)、安裝和使用取樣裝置（包括取樣器和取樣冷卻裝置）；正確地保存樣品，防止已取得的樣品被污染。熱力系統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)控以下主要采樣點(diǎn)供參考：凝結(jié)水：凝結(jié)水泵出口。凝結(jié)水混床出口：凝結(jié)水高速混床出口母管。除氧器：除氧器下降管。給水：省煤器出口管。爐水：汽包連續(xù)排污管（水冷壁下聯(lián)箱）.飽和蒸汽：飽和器出口。過(guò)熱蒸汽：過(guò)熱器出口。再熱蒸汽：再熱器出入口。6、補(bǔ)給水、凝結(jié)水、循環(huán)水、排放水的凈化處