化水试题

1电厂化学培训讲义二○一二年二月2目录1电厂化学基础知识2化学监督工作3如何提高化学管理水平3电厂化学基础知识1.概况2.机组水汽系统中杂质的来源3.水、汽系统中需要化验的水样4.水垢与水渣5.给水pH调节6.水汽取样冷却装置7.水汽质量标准8.水汽质量劣化时的处理9.循环冷却水处理技术10.腐蚀11.反渗透基本原理及膜1.概况在发电厂中，锅炉、汽机及附属设备组成了热力系统，热力系统中的各种热交换部件或水汽流经的设备，如锅炉的省煤器、水冷壁管、过热器、汽轮机、各种加热器、除氧器和凝汽器等，统称为热力设备。水和蒸汽是热力设备中的工质，在热力系统中循环运行。水汽在热力系统循环过程中，总不免会有些损失，这些工质的损失是由于热力系统某些设备的排汽放水，管道阀门的漏汽漏水，水箱等设备的溢流或热水蒸发等原因造成的。为了维持热力系统正常水汽循环，要及时补充工质的损失。用来补充热力系统水汽损失的水叫做补给水。送进锅炉的水称为给水，给水一般由凝结水、补给水、疏水组成。2.机组水汽系统中杂质的来源1)补给水含有杂质二氧化硅≤100μg/L电导率（25℃）≤5μS/cm2)冷却水渗漏使杂质进入凝结水3)金属腐蚀产物被水流携带4)在机组安装、检修期间也会使一些杂质残留在系统中3.水、汽系统中需要化验的水样给水：送进锅炉的水称为给水，它是由汽轮机凝结水、补给水和疏水组成的。给水一般在除氧器出口和锅炉省煤器入口处取样。锅炉水：通常简称炉水，它是在汽包锅炉中流动的水。炉水一般在汽包的连续排污管上取样。疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中的凝结水称为疏水。它是经疏水器汇集到疏水箱的。疏水一般在疏水箱或低位水箱取样。凝结水：在汽轮机作功后的蒸汽，到凝汽器中冷却而凝结的水称为凝结水。凝结水通常在凝结水泵出口处取样。蒸汽：包括饱和蒸汽和过热蒸汽。饱和蒸汽在汽包蒸汽出口处取样，过热蒸汽在主汽管出口处取样。4.水垢与水渣在热力设备内受热面水侧金属表面上生成的固态附着物叫做水垢，水垢是一种牢固附着在金属表面上的沉积物。钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢。在锅炉和热力设备的水中，还可能析出一些固体物质，这些固体物质有的以悬浮状态存在于水中，也有的以沉渣和泥渣状态沉积在热力设备水流流动滞缓的各个部位，如锅炉汽包底部、水冷壁下联箱底部以及各种热交换器、水箱底部。这些呈悬浮状态的沉渣物质叫水渣。不会粘附在受热面上的水渣。这类水渣较松软，常悬浮在锅炉水中，易随锅炉水的排污从锅炉内排掉，如碱式磷酸钙、碱式磷酸钙和蛇纹石水渣。易粘附在受热面上的水渣。这类水渣容易粘附在受热面管内壁上，经高温烘焙后，常常转变成水垢（这种水垢松软，有粘性，俗称软垢），如磷酸镁和氢氧化镁等。4.1.水垢、水渣危害性：1)水垢会降低锅炉和热交换设备的传热效率，增加热损失。火电厂锅炉若结生1mm厚的水垢，燃煤消耗量将增加1.5%～2%，锅炉水冷壁管内结垢厚1mm，燃煤消耗量约增加10％2)结垢增加了水的流动阻力，迫使锅炉降负荷运行。3)水垢能引起锅炉水冷壁管的过热，导致管子鼓泡和爆管事故。4)水垢能导致金属发生沉积物下腐蚀。5)水垢结生得太快太多，迫使热力设备不得不提前检修。用化学清洗的方法清除水垢。6）锅炉水中水渣太多，会影响锅炉的蒸汽品质，而且还有可能堵塞炉管，并结生水垢，威胁锅炉的安全运行。4.2钙镁水垢的形成及其防止1.钙镁水垢的形成及其防止在钙、镁水垢中，钙、镁盐含量常常很大，甚至可达90％左右，按其主要化合物的形态分成：碳酸钙水垢、硫酸钙水垢、硅酸钙水垢、镁垢等。2.形成的原因随着温度的升高，某些钙、镁化合物在水中的溶解度下降；在水不断受热蒸发时，水中盐类逐渐浓缩。在水被加热的过程中，水中某些钙、镁盐类因发生化学反应，从易溶于水的物质变成难溶的物质而析出。3.防止制备高质量的补给水，除去生水中的硬度。保证汽轮机凝结水的水质。采用磷酸盐水质调节处理，使进入炉水中的钙、镁离子形成一种不粘附在受热面的水渣，随锅炉排污排除掉。4.3复杂的硅酸盐水垢的形成及防止方法复杂的硅酸盐水垢的化学成分，绝大部分是铝、铁的硅酸化合物，往往含有40％～50％的二氧化硅，25％～30％的铝和铁的氧化物及10～20％的钠的氧化物，钙、镁化合物的总含量一般不超过百分之几，这种水垢常常匀整地覆盖在热负荷很高或水循环不良的炉管内壁上。形成的原因锅炉给水中铝、铁、硅的化合物含量较高，是在热负荷很高的炉管内形成硅酸盐水垢的主要原因。防止方法应尽量降低给水中硅化合物、铝和其它金属氧化物的含量，即要求保证补给水和给水的水质。4.5氧化铁垢的形成和防止氧化铁垢的主要成分是铁的氧化物，其含量70％～90％，表面为咖啡色，内层是黑色或灰色，垢的下部与金属接触处常有少量白色的盐类沉积物，生成部位主要在热负荷很高的炉管管壁上。氧化铁垢的形成原因锅炉水中铁的化合物沉积在管壁上，形成氧化铁垢。炉管上的金属腐蚀产物转化成为氧化铁垢。防止方法：防止锅炉内产生氧化铁垢的基本方法，是减少锅炉水中的含铁量，即减少给水中的含铁量和防止金属腐蚀。调整除氧器以保证良好的除氧效果。正确进行给水联氨处理，消除给水中残余氧。给水加氨或加胺类处理，调节凝结水和给水的pH值。在给水系统或凝结水系统中装电磁过滤器或其它除铁过滤器，以减少水中的含铁量。补给水设备和管道、疏水箱、除氧器水箱、返回水水箱等内壁涂橡胶或涂漆防腐。减少疏水箱中疏水或生产返回水中铁的含量。5.给水pH调节给水的pH值调节，就是往给水中加一定量的碱性物质，控制给水的pH值在适当范围，使钢材的腐蚀速度比较低，以保证给水含铁量和含铜量符合规定的指标。pH值在9.5以上可减缓碳钢的腐蚀，对于含有钢和铜两种材料的电厂来说，一般将给水的pH值调节在8.8～9.3之间；对于只有钢材的电厂来说，即全铁系统，给水pH值可以控制得高些。5.1.给水加氨处理氨的特性氨在常温常压下是一种有刺激性气味的无色气体，极易溶于水，其溶液称为氨水，一般市售氨水密度为0.91g/cm3，含量约28％，氨在常温下很易液化。液态氨称为液氨，沸点-33.4℃。氨在高温下不会分解，易挥发、无毒，5.1.给水加氨处理给水加氨计算公式：（市场上的氨水一般为28%，比重为0.90，含氨量为252g/L）配制成≤5%的氨水溶液，或一般配制成0.3～0.5%左右的稀溶液加入。为了保持给水PH在8.8～9.3之间，给水含氨量通常应在1.0～2.0mg/L以下（取1.0mg/L）。每小时加入量G/h（kg/h）=Q（T/h）x1000（L）x1.0（mg/L）÷1000（g）÷1000（kg）÷0.28式中Q………为锅炉每小时的蒸发量（吨/小时）锅炉磷酸三钠加入量的计算公式：（配制成5%左右的Na3PO4的稀溶液）锅炉启动时加入量的计算公式：V（I+28.5H）G启=（kg）0.25×1000锅炉运行时加入量的计算公式：28.5HD1+D2IG运=（kg/h）0.25×1000式中：V——锅炉水系统的容积（m3）I——炉水中应维持PO43－的浓度（mg/L）H——给水中的硬度（mg-N/L即目前的mmol/L）0.25——Na3PO4·12H2O中含PO43-的百分率28.5——1克当量的钙需要磷酸根的克数D1——锅炉给水流量（m3/h）；D2——锅炉排污量（m3/h）。5.2加氨处理不足之处由于氨的分配系数较大，所以氨在水汽系统各部位的分布不均匀。所谓“分配系数”，是指在水和蒸汽两相共存时，物质在蒸汽中的浓度同与此蒸汽接触的水中的浓度的比值，它的大小与物质本性和温度有关。例如在90～110℃，氨的分配系数在10以上。这样为了在蒸汽凝结时，凝结水中也能满足够高的pH值，就要在给水中加较多的氨。但这也会使凝汽器空冷区的氨含量过高，使空抽区的铜管易受氨腐蚀。5.2加氨处理不足之处氨水的电离平衡受温度的影响较大。如果温度从25℃升高至270℃，氨的电离常数则从1.8×10-5降到1.12×10-6，因此使水中OH-离子的浓度降低。这样，给水温度较低时，为中和游离CO2和维持的pH值所加的氨量，在给水温度升高后就显得不够，不足以维持必要的给水pH值，造成碳钢管腐蚀加剧，给水中Fe2+增加5.3全挥发处理AVTAllVolatileTreatment挥发处理就是往锅内加挥发性的氨和联氨。氨的作用是调节给水和炉水的pH值，联氨的作用是除去给水中的溶解氧。对于汽包炉，当加热器的管材是铜合金时，规定pH为8.8～9.3；当加热器的管材不是铜合金时规定pH为9.2～9.6；对于直流炉规定pH为9.2～9.4。加药的部位有的电厂把氨和联氨的混合液加到凝结水升压泵的入口侧，低压凝结水系统就不再设加药点；有的在低压加热器前的系统中加氨，在除氧器之后加联氨。国外一般倾向于在凝结水升压泵的入口侧加氨和联氨的混合液，并且建议增设加药点，以保证系统的各个部位都维持一定的浓度，使各个部位都得到保护。全挥发处理的优点锅炉不会产生浓碱引起的腐蚀。因为是挥发性的，随着炉管温度的升高和炉水的浓缩，氨逐步挥发，随蒸汽带走，所以不会在局部位置浓缩成浓碱。不会增加炉水的含盐量。不会出现磷酸盐类“隐藏”现象。全挥发处理的缺点炉水pH值控制较难。因为氨的挥发性大，不能保证受热面的所有部位都保持所需的pH，如果微量氯化物漏入凝结水，可能使受热面局部位置炉水pH值降至7以下，出现酸腐蚀。易引起铜的腐蚀。全挥发处理时，给水和炉水的含氨量较高，蒸汽的含氨量也较高，在凝汽器的空抽区氨浓度过大，会引起该处铜管的氨蚀。6.水汽取样冷却装置水汽集中取样分析装置:组成：降温减压架、低温仪表屏和计算机监控系统。通过对高温、高压水汽样品进行降温、减压、恒温处理，取得具有代表性样水，供人工取样和化学分析仪表监测水汽品质，从而保证了整个机组的安全经济运行。在冷却水满足条件：当40℃样水温度≤200℃时，采用一级冷却；当样水温度大于200℃时，应采用二级冷却；冷却后样水温度应小于40℃。减压阀出口样水压力小于0.8MPa，样水流量在1000～2000L/min范围内可调。机械恒温装置进口样水温度：4～45℃；机械恒温装置出口样水温度：25±1℃。采集频率：所有仪表监测项目1分钟（可调）采集一次；转换精度：D/A、A/D转换的转换误差小于0.5%；数据显示：数值显示方式、曲线显示方式两种。7.水汽质量标准汽轮机凝结水的回收质量:锅炉汽包压力MPa硬度二氧化硅铁铜5.29MPa≤10.0μmol/L≤80μg/L≤80μg/L≤30μg/L13.34MPa≤10.0μmol/L≤80μg/L≤80μg/L≤30μg/L7.水汽质量标准锅炉启动时给水质量标准锅炉汽包压力MPa硬度溶解氧联氨二氧化硅铁氢电导率（25℃）5.29MPa≤10.0μmol/L≤50μg/L≤80μg/L≤150μg/L13.34MPa≤5.0μmol/L≤30μg/L≤30μg/L≤80μg/L≤75μg/L≤1μs/cm7.水汽质量标准并汽或汽轮机冲转前的蒸汽质量标准锅炉汽包压力MPa二氧化硅铁铜钠氢电导率（25℃）5.29MPa≤80μg/L≤50μg/L≤3μs/cm13.34MPa≤60μg/L≤50μg/L≤15μg/L≤20μg/L≤1μs/cm7.水汽质量标准锅炉给水质量标准硬度（μmol/L）的基本单元为1/2Ca2++1/2Mg2+。锅炉汽包压力MPa硬度溶解氧pH值氢电导率二氧化硅铁铜联氨5.29MPa≤2.0μmol/L≤15μg/L8.8～9.3≤5μs/cm保证蒸气二氧化硅符合标准≤50μg/L≤10μg/L13.34MPa≤1.0μmol/L≤7μg/L9.2-9.6≤0.3μs/cm保证蒸气二氧化硅符合标准≤20μg/L≤5μg/L≤30μg/L7.水汽质量标准蒸汽质量标准锅炉汽包压力MPa二氧化硅钠氢电导率（25℃）铁铜5.29MPa≤20μg/