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电厂锅炉补给水 聂丽云 第一节火力发电厂中水处理的作用 火力发电厂是利用燃料燃烧产生的热能转变成电能的 这种能量的转换是通过水来实现的 因此 水在火力发电厂中起着极重要的作用 水处理是火力发电厂生产过程的不可缺少的组成部分 火力发电厂的水汽循环系统 水处理的重要作用 火力发电厂的水汽循环系统 火力发电厂的水汽循环系统可分为凝汽和凝汽兼供热两种形式 凝汽式是指只发电不供热的凝汽式发电厂的水汽循环系统 这种系统正常运行的锅炉补给水量很小 一般为锅炉蒸发量的2 4 凝汽兼供热式是指除发电外 兼向附近工业区 生活区供热的水汽循环系统 锅炉补给水量要大得多 如热力发电厂水汽循环系统 热力发电厂水汽循环系统主要流程见图3 1 图3 1热力发电厂水汽循环系统主要流程 实际运行中 任何水汽循环系统都要有一部分汽水损失 大致有如下几个方面 1 系统内水汽循环损失 如汽包锅炉的排污 各种排汽损失 锅炉安全门 过热器放汽门 汽轮机轴封 抽汽器 除氧器等的排汽 各种水箱的溢流和管道的跑冒滴漏等等 2 对外供汽损失对非生产 生活供汽大部分不能返回 3 厂内其它用汽损失如采暖 生活用汽等等 根据水在水汽循环系统中所经历的过程 我们赋予这些水以不同的名称 1 生水生水是未经处理的天然水 如地下水 江河水 水库湖泊水等等 2 锅炉补给水生水经水处理车间净化后 用于补充发电厂水汽损失的水 叫锅炉补给水 3 汽轮机凝结水蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水 4 疏水各种用汽设备 蒸汽管道中凝结的蒸汽凝结水 一般汇集到输水箱 也有的并入凝结水系统 5 返回凝结水它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水 简称返回水 6 给水给水是指进入锅炉的水 对于热电厂 它包括汽轮机凝结水 锅炉补给水 疏水和返回水 7 锅炉水锅炉水又叫炉水 是指锅炉本体的蒸发系统中流动的水 8 冷却水是指用作冷却介质的水 在电厂中主要指在凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水 水处理的重要作用 在火力发电厂的热力系统中 水的品质是影响热力设备安全 经济运行的重要因素 天然水中含有许多杂质 若把这些水不经净化处理就引入热力设备 将会由于汽水品质不良引起各种危害 主要是热力设备的结垢 腐蚀和积盐 结垢结垢极易发生在热负荷较高的部位 如锅炉的炉管 各种热交换器 水垢的导热性比金属差几百倍 结垢的金属管壁就会产生过热 强度下降 引起管道的损坏 冷却水处理不当 会使凝汽器铜管结垢 降低换热效率 从而降低汽轮机出力 腐蚀水质不良会引起热力设备的腐蚀 主要是电化学腐蚀 容易发生在给水管道 省煤器 水冷壁 过热器 汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部位 腐蚀将大大减少设备的使用年限 积盐含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时 杂质会沉积下来 这叫做过热器 汽轮机的积盐 过热器的积盐有可能引起爆管 汽轮机的积盐将大大降低汽轮机的出力 因此 为了保证安全 经济运行 各电厂对锅炉用水的水质都规定了严格的要求 火力发电厂水处理工作的主要内容大致如下 1 净化生水净化生水的目的是制备所需质量的锅炉补给水 这个处理过程也叫做炉外水处理 包括预处理 软化或除盐 2 高参数机组或直流锅炉的凝结水净化 3 对给水的除氧 加药 4 汽包锅炉的锅内水处理 5 冷却水的处理 6 热电厂对返回水的除油 除铁 7 热力系统的水汽质量监督 8 锅炉及其他热力设备的清洗 第二节补给水处理技术 水在进行混凝 石灰软化和过滤处理后 已除去悬浮物和胶态杂质 硬度和碱度也有一定程度的降低 但作为锅炉补给水 还远远达不到要求 必须进行深度处理 补给水处理工艺流程 超滤保安过滤器 超滤装置 超滤水箱 一级高压泵 一级保安过滤器 一级反渗透装置 二级高压泵 二级反渗透装置 二级RO水箱 混床给水泵 混床 除盐水箱 膜分离技术的概述 概念 利用天然或人工合成的 具有选择透过性的薄膜 以外界能量或化学位差为推动力 对双组分或多组分体系进行分离 分级 提纯或富集的过程 膜的用途浓缩 目的产物以低浓度形式存在 因此需要除去溶剂 截留物为产物 纯化 除去杂质 分离 将混合物分成两种或多种目的产物 反应促进 把化学反应或生化反应的产物连续取出 能提高反应速率或提高产品质量 膜分离的特点 操作在常温下进行 是物理过程 不需加入化学试剂 不发生相变化 因而能耗较低 在很多情况下选择性较高 浓缩和纯化可在一个步骤内完成 设备易放大 可以分批或连续操作 膜的分类 按孔径大小 微滤膜 超滤膜 反渗透膜 纳滤膜按膜结构 对称性膜 不对称膜 复合膜按材料分 合成有机聚合物膜 无机材料膜多孔膜与致密膜 前者微滤膜 超滤膜 纳滤膜 后者反渗透膜 渗透蒸发 反渗透除盐 RO 反渗透的原理 半透膜理论 反渗透膜的制备膜材料应该具备的条件A单位面积水通量高 截留率高B化学稳定性好 耐氯和其他氧化物氧化 耐高温 耐酸碱C抗生物 悬浮物与胶体的污染D机械强度高 多孔支撑层的压实作用小E原料充足 制造容易 价格便宜 常用的半透膜天然材料 各种纤维素衍生物人造材料 各种合成高聚物特殊材料 复合膜 无机膜 不锈钢膜 陶瓷膜 近年来开发的新型膜材料 复合膜 无机多孔膜 纳米过滤膜 功能高分子膜 聚氨基葡糖 反渗透膜的基本性能 透水率 水通量 单位时间单位膜面积上的纯水的透过量 来表示反渗透膜的透量的大小 用JW表示 透盐率和脱盐率透盐率指盐通过反渗透膜的速度 用Js表示Js B C1 C2 B 膜的盐透过系数C1 高压侧盐的浓度C2 低压侧盐的浓度脱盐率R 1 C2 C1 100 选择透过性反渗透膜的脱盐率对水中不同的盐是不同的 不同物质有不同的脱除规律 这就是反渗透膜的选择通过性 反渗透膜对离子的脱除规律 水合半径越大 电荷越高的离子 脱除率越高反渗透膜对有机物额脱除规律 分子质量越大 去除效果越明显反渗透膜对水中溶解气体的脱除规律 对氨 氯 二氧化碳和硫化氢等气体脱除效果较差 反渗透水处理组件 将膜 固定膜的支撑材料 间隔物或管式外壳等组装成的一个单元称为膜组件 膜组件的结构及型式取决于膜的形状 工业上应用的膜组件主要有中空纤维式 管式 螺旋卷式 板框式等四种型式 管式和中空纤维式组件也可以分为内压式和外压式两种 1 板框式 Plate and Frame 膜组件板框式是最早使用的一种膜组件 其设计类似于常规的板框过滤装置 膜被放置在可垫有滤纸的多孔的支撑板上 两块多孔的支撑板叠压在一起形成的料液流道空间 组成一个膜单元 单元与单元之间可并联或串联连接 不同的板框式设计的主要差别在于料液流道的结构上 2 管式 Tubular 膜组件管式膜组件有外压式和内压式两种 对内压式膜组件 膜被直接浇铸在多孔的不锈钢管内或用玻璃纤维增强的塑料管内 加压的料液流从管内流过 透过膜的渗透溶液在管外侧被收集 对外压式膜组件 膜则被浇铸在多孔支撑管外侧面 加压的料液流从管外侧流过 渗透溶液则由管外侧渗透通过膜进入多孔支撑管内 无论是内压式还是外压式 都可以根据需要设计成串联或并联装置 3 螺旋卷式 SpiralWound 膜组件目前 螺旋卷式膜组件被广泛地应用于多种膜分离过程 膜 料液通道网 以及多孔的膜支撑体等通过适当的方式被组合在一起 然后将其装人能承受压力的外壳中制成膜组件 通过改变料液和过滤液流动通道的形式 这类膜组件的内部结构也可被设计成多种不同的形式 4 中空纤维 HollowFiber 膜组件中空纤维膜组件的最大特点是单位装填膜面积比所有其他组件大 最高可达到30000m2 m3 中空纤维膜组件也分为外压式和内压式 将大量的中空纤维安装在一个管状容器内 中空纤维的一端以环氧树脂与管外壳壁固封制成膜组件 料液从中空纤维组件的一端流人 沿纤维外侧平行于纤维束流动 透过液则渗透通过中空纤维壁进入内腔 然后从纤维在环氧树脂的固封头的开端引出 原液则从膜组件的另一端流出 工业应用的反渗透装置 工业应用的反渗透装置的膜组件之间的连接 水的离子交换除盐 水的离子交换软化和除碱 一般只适用于高压以下的锅炉 随着高温高压锅炉的迅速发展 单纯的软化 除碱已不能满足锅炉和机组对水质的要求和安全运行 而必须把水中的溶解盐全部除尽 这样 就发展了离子交换除盐工艺 离子交换除盐原理水的离子交换除盐 又叫化学除盐 在火电厂中普遍采用的是 将预处理后的清水 通过H型阳离子交换器 使阳离子转换成H 然后通过除碳器除去二氧化碳 再通过OH型阴离子交换器使阴离子转换成OH 并立即与H 结合成水 这样 就得到含盐量极低的纯水 离子交换树脂离子交换树脂的结构离子交换树脂是一类带有活性基团的网状结构高分子化合物 在它的分子结构中 可以人为的分为两个部分 一部分称为离子交换树脂的骨架 另一部分时代有可交换离子的活性基团 活性基团也由两部分组成 一是固定部分 二是活动部分 离子交换树脂的分类 1 按活性基团的性质分类可分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂 此外 按活性基团的性质还可分为鳌合性 两性以及氧化还原性树脂 2 按离子交换树脂的孔型分类A凝胶型树脂B大孔型树脂 3 按单体种类分类按合成树脂的单体种类不同 离子交换树脂还可以分为苯乙烯系 丙烯酸系等 离子交换树脂的合成离子交换树脂的合成过程一般分为两个阶段 高分子聚合物骨架的制备和在高分子聚合物骨架上引入活性基团的反应 即首先将单体 进行高分子聚合的主要原料 制备成球状颗粒的高分子聚合物 然后在这种高分子聚合物上进行有机高分子反应 使之带上所需要的活性基团 也有一些离子交换树脂是由已具备活性基团的单体经过聚合 或在聚合过程中同时引入活性基团 直接一步制得的 如丙烯酸系树脂 离子交换除盐系统混床除盐混床是在一个交换器内 把已再生好的H型和OH型离子交换树脂按一定比例混合均匀 所以混床就相当于一个多级复床 混床的优势在于水的阳 阴离子交换是交错进行 出水水质好而且水质稳定 由于交换未期 出水电导率上升很快 终点容易判断 运行周期也较长 缺点是树脂的损耗大 再生操作比较复杂 常见的化学除盐主系统及其选择采用阳 阴离子交换器组成主系统时 通常参照下面的原则 1 第一个交换器应是H型交换器 2 弱酸性阳树脂 适用于处理碱度大