电站锅炉水处理

电站锅炉水处理及化学监督第一节电站水处理化学基础第二节电站锅炉化学监督概述第三节基建阶段锅炉化学监督第四节锅炉运行期间的化学监督第五节锅炉大修期间的化学监督第六节锅炉停用阶段的化学监督第一节电站水处理化学基础一、天然水中的杂质天然水中的杂质，有的呈液态或气态，它们大多以分子态、离子态或胶体颗粒存在于水中。如按其颗粒大小不同可以分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类，如表15-1所示。表15-1水中杂质的分类粒径/mm10－710－610-510-410-310-210-1110↓↓↓↓↓↓↓↓↓分类溶解物胶体悬浮物特征透明光照下浑浊浑浊肉眼可见处理方法离子交换膜分离蒸馏混凝澄清过滤自然沉降1．悬浮物悬浮物是指颗粒直径约在10-4mm以上的微粒，包括泥沙，草本植物和动物有机体的微小碎片、纤维过死亡后的腐败产物等。2．胶体胶体是指颗粒直径约在10－6～10-4mm之间的微粒，主要是铁、铝、硅的化合物及动植物有机体的分解产物、蛋白质、脂肪、腐殖质等。由于胶体颗粒比表面积大，有明显的表面活性和吸附性，因而表面常常带有正、负电荷离子，天然水体中的黏土颗粒，一般带负电荷，而一些金属离子的氢氧化物则带正电荷。结果使同类胶体因带有同性电荷而相互排斥。在水中不能相互结合形成更大的颗粒，而稳定在微小的胶体颗粒状态下，使这些颗粒不能依靠重力自行沉降。3．溶解物溶解物质是指颗粒直径约在10－6mm的微粒，它们往往以离子、分子或气体状态存在于水中，成为均匀的分散体系，称为真溶液。天然水中溶有的主要离子见表15-2，从表中可以看出，天然水中主要溶有8种离子，它们几乎占水中溶解固体总量的95％以上。表15-2天然水中溶有的主要离子阳离子阴离子名称符号名称符号浓度的数量级钠离子钾离子钙离子镁离子Na＋K＋Ca2＋Mg2＋重碳酸根碳酸根硫酸根氯根HCO3－CO32－SO42－Cl－从几mg/L至几万mg/L另外，水中还有一定的生物生成物。生物生成物（NH4＋、NO2－、NO3－）、磷化合物（HPO42－、H2PO4－、PO4－）、铁和硅的化合物。微量元素主要有Br－、I－、Cu2＋、Co2＋、Ni2＋、F－、Fe2＋、Ra2＋等，它们的含量一般都小于10mg/L。天然水中常见的溶解气体有氧、二氧化碳和氮，有时还含有硫化氢、二氧化硫和氨等。天然水中O2的主要来源是大气中氧的溶解。天然水中CO2的主要来源是水中有机物的分解和氧化。按天然水中硬度的大小，可以将天然水分为五类，如表15-3所示。表15-3天然水中硬度分类极软水软水中等硬水硬水极硬水＜1.0mmoI/L1.0～3.0mmoI/L3.0～6.0mmoI/L6.0～9.0mmoI/L＞9.0mmoI/L按天然水中含盐量的高低，可以将天然水分成四类，如表15-4所示。表15-4天然水中按含盐量分类低含盐量水中等含盐量水较高含盐量水高含盐量水＜200mg/L200～500mg/L500～1000mg/L＞1000mg/L二.杂质危害火力发电厂水处理的重要性长期的实践使人们认识到，火力发电厂热力系统中水、汽质量的好、坏，是影响火力发电厂热力设备（锅炉、汽轮机等）安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水是不允许进入水、汽循环系统的。为了保证热力系统中有良好的水质，必须对天然水进行适当的净化处理和严格地监督水、汽循环系统中的水、汽质量，否则，就会引起下列危害。1．热力设备结垢2．热力设备腐蚀3．过热器和汽轮机积火力发电厂水处理工作，就是为了保证热力系统各部分有良好的水、汽品质，以防止热力设备的结垢、积盐和腐蚀。因此，在火力发电厂中，水处理工作对保证发电厂的安全、经济运行具有十分重要的意义。三.火力发电厂中不同名称的水由于水在火力发电厂水、汽循环系统中所经历的过程不同，其水质常有较大的差别。因此，根据生产实际上的需要，我们常给予这些水以不同的名称，现简述如下：1．生水生水是未经任何处理的天然水（如江、河、湖泊、地下水等等）。在火力发电厂中生水是制取补给水的原料，或用来冷却转动机械的轴承，以及供消防用等。2．补给水生水经过各种方法处理后，用来补充火力发电厂水、汽循环系统中损失的水。补给水按其净化处理方法的不同，又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等。3．凝结水在汽轮机中做功后的蒸汽经冷凝器冷凝成的水，称为冷凝水。4．疏水各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水，称为疏水。它经疏水器汇集到疏水箱或并入凝结水系统。5．返回冷凝水热电厂向用户供热后，回收的蒸汽冷凝水，称为返回凝结水（简称返回水）。其中又有热网加热器凝结水和生产返回凝结水之分。6．给水送往锅炉的水称为给水。凝汽式发电厂的给水，主要有汽轮机凝结水、补给水和各种疏水组成。热电厂的给水组成中，还包括返回凝结水。7．锅炉水在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水，称为锅炉水，简称炉水。8．冷却水作为冷却介质的水称为冷却水，在火力发电厂中，它主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。四.火力发电厂水处理工作火力发电厂的水处理工作，主要包括如下内容：（1）净化生水。经过混凝、澄清、过滤及离子交换等方法制备质量合格，数量足够的补给水，并通过调整试验降低水处理成本。（2）对给水要进行加氨和除氧等处理。（3）对于汽包锅炉要进行锅炉水的加药处理和排污。（4）对于直流锅炉机组和某些亚临界压力的汽包锅炉机组，要进行汽轮机凝结水的净化处理。（5）在热电厂中，对生产返回凝结水，要进行除油、除铁等净化处理。（6）对冷却水要进行防垢、防腐和防止有机附着物等处理。•（7）在热力设备停用期间做好设备防腐工作中的化学监督工作。•（8）在热力设备大修时应掌握设备的结垢、积盐和腐蚀等情况，以便审查水处理效果，不断改进水处理工作。•（9）做好各种水处理的调整试验，锅炉的热化学试验以及热力设备的化学清洗工作。•（10）正确取样，化验，监督给水、炉水、蒸汽、凝结水等各种水、汽质量。五、炉外水处理系统1．混凝澄清用人工方法使胶体失去稳定性，而在布朗运动的作用下相互凝聚成细小的初始絮凝物的反应过程称为凝聚。细小的初始絮凝物在速度梯度的作用下或在絮凝剂的吸附架桥作用下，相互粘合成较大的絮状物的过程称为絮凝。凝聚和絮凝的全过程称为混凝。一般此过程通过下列几个设备进行∶机械搅拌澄清池、水力循环澄清池、脉冲澄清池、悬浮澄清池，以悬浮澄清池处理效果最为理想。提高混凝效果的方法，可以分为化学方法和物理方法两种，详见表15-5。2．水的过滤处理（1）水经澄清处理后，水中悬浮物含量不多，但处理水量较大，因此一般采用粒状过滤法处理。最常见的粒状滤料是砂子，将水通过砂层过滤，就可将水中的悬浮物截留下来。过滤过程中有两种作用，一种是机械筛分作用，另一种是吸附凝聚作用，靠的是静电作用和范德华力作用，水合作用、互相吸附作用，除去水中的悬浮物。（2）影响过滤的主要因素有以下几点∶1）滤料的粒径和滤层的高度。2）滤料的形状和滤层的空隙率3）过滤速度4）进水的前处理方式5）水流的均匀性3．.活性炭过滤器除去水中的余氯和进一步降低水中有机物含量，活性炭吸附处理是一种行之有效的方法。活性炭处理，在锅炉补给水处理中，也已逐渐成为一种不可缺少的水处理工艺，且随着天然水体污染日益严重，它的使用将会更加广泛。4．水的软化和除盐原水经混凝、过滤等予处理后，除去水中的悬浮物和胶体物质，但其硬度、碱度、盐量仍然存在，除了通过锅内加药处理，作为低压蒸汽锅炉的补给水外，这种水还不能作为锅炉补给水，为此，通常要进行离子交换水处理。离子交换水处理就是指采用离子交换剂，使交换剂中和水溶液中可交换离子之间发生符合等物质量规则的可逆交换，导致水质改善而离子交换剂的结构并不发生实质性变化的水处理方式。由于原水的水质不同，以及对离子交换后水质的要求不同，所以有多种的离子交换组合的水处理方法，采用这些处理方法可使原水软化和除盐。若离子交换树脂中参与反应的离子是钠时，则此离子交换树脂被称为钠（Na）型阳离子交换树脂，相类似的有∶氢型强酸性阳离子交换树脂、氢型弱酸性阳离子交换树脂等。（1）除盐的原理水的化学除盐，当水通过氢型强酸性阳离子交换树脂层后，原水中的Ca2＋、Mg2＋、、Na＋等阳离子与树脂上的H＋交换，水中的各种阳离子被树脂吸着，树脂原吸着的H＋则进入水中，并和水中的阴离子SO42－、CL－、HCO3－等组成相应的酸。含有无机酸的H＋交换水，通过强碱阴离子交换树脂层时，水中的阴离子被树脂吸着，树脂上OH－被置换到水中，并与水中的H＋结合成水。这样，水中的盐类被转换成水而被除去，也就是说，水经阳、阴离子交换后变成了除盐水。在H＋交换后，水中会在大量的碳酸，虽然它可以被其后的强碱阴树脂除去，但与用除碳器相比，其运行费用高，因此在化学除盐系统中，一般均设有除碳器。（2）化学除盐系统可分为二类∶一级除盐系统和一级除盐系统＋混床系统，常用的化学除盐系统见表15-6。表15-6常用的化学除盐系统出水水质序号除盐系统电导率（25℃）μs/cmSiO2mg/L适用情况1H-C-OH＜10（5）＜0.1原水含盐较低的中压锅炉2HW-H-C-OH＜10（5）＜0.1原水碳酸盐硬度＞4mmol/L，中压锅炉，运行经济性好3HW-H-C-OHW-OH或HW-H-OHW-C-OH＜10（5）＜0.1进水碳酸盐硬度，强酸阴离子都高，中压锅炉，运行经济性好，但设备费用高4H-C-OH-H/OH＜0.2＜0.02高压及以上汽包炉、直流炉，原水碱度、含盐量较低5HW-H-C-OHW-OH-H/OH或HW-H-OHW-C-OH-H/OH＜0.2＜0.02高压及以上汽包炉、直流炉，原水碱度、含盐量、SiO2均较高注∶H－强酸H＋离子交换器；HW－弱酸H＋离子交换器；OH－强碱OH离子交换器；OHW－弱碱OH离子交换器；H/OH－混合离子交换器。C-除二氧化碳器表中括号外为顺流再生工艺的出水电导率，括号内为对流再生工艺的出水电导率。常用的化学除盐系统(2)出水水质序号除盐系统电导率（25℃）μs/cmSiO2mg/L适用情况1反渗透，加一级或二级混床RO-H/OH-精制H/OH∠0.1∠0.02适用于较高含盐量水2反渗透（或电渗析）加一级除盐加混床RO或ED-H-D-OH-H/OH∠0.1∠0.02适用于高含盐量水和苦咸水六、锅炉的化学清洗随着锅炉参数的不断提高，不仅对补给水的质量要求高了，而且对受热面的清洁度要求也严格了。为保证炉管受热面的清洁，除供给良好的给水外，还可采用化学清洗的办法，除去受热面上的沉积物，并使金属表面形成良好的防腐保护膜。火力发电厂锅炉化学清洗导则DL/T794－2001第二节电站锅炉化学监督概述化学监督的目的是防止锅炉、汽轮机等热力设备，因结垢、腐蚀或积盐引起损坏或降低效率保证发电设备的安全、经济、稳定运行的重要环节之一。化学监督的任务是对水汽品质、设备的结垢、腐蚀、积盐程度、设备运行前的金属表面的清洁程度以及停用时的防腐情况等进行的全面监督。此外还有燃料和透平油、变压器油、抗燃油等方面进行监督。第三节基建阶段锅炉化学监督基建阶段锅炉化学监督，包括设备进入安装现场前后，设备安装以后，水压试验、化学清洗、机组启动前的吹管、启动过程的水洗和水汽系统的化学处理和洗硅运行等各阶段的有关化学监督工作。一、机组和热力设备的出厂监督和现场保管二、安装时的清扫和预冲洗三、锅炉整体水压试验及保养1蒸汽压力为9.8MPa以下锅炉的水压试验，应采用除盐水或软化水。2蒸汽压力为9.8MPa及以上锅炉的水压试验，应采用除盐水。整体水压试验用水质量应满足下列要求：1）采用除盐水时，氯离子含量小于0.2mg/L；2）联氨或丙酮肟含量200mg/L~300mg/L；3）pH值为10~10.5（用氨水调节）。水压试验结束，应对设备、管道实施保养。在冬季水压试验时为防冻，在水压后可用氮气顶排维持氮压在0.029-0.048Mpa。氮气纯度＞98%