锅炉补给水系统概述

锅炉补给水系统概述锅炉补给水系统概述 1 绪论 1 1 水在火力发电厂的作用 热力发电就是利用热能转变为机械能进行发电 现在我国应用比较普遍的 热能来自各种燃料的化学能 此种发电称为火力发电 在火力发电厂中 水进入锅炉后 吸收燃料 煤 石油或天然气等 燃烧放 出的热能 转变成蒸汽 导入汽轮机 在汽轮机中 蒸汽的热能转变成机械能 汽轮机带动发电机 将机械能转变成电能 所以锅炉和汽轮机为火力发电的主 要设备 为了保证它们正常运行 对锅炉用水的质量有很严的要求 而且机组 中蒸汽的参数愈高 对其要求也愈严 由于水在热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 根据实际需要 常给予这些水以不同的名称 现简述如下 1 生水 原水 生水是未经任何处理的天然水 如江 河 湖及地 下水等 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 清水 原水经过沉淀 过滤处理除去悬浮杂质的水 3 锅炉补给水 生水经过各种方法净化处理后 用来补充发电厂水 汽循环系统中损失的水 我公司的锅炉补给水是经过机械过滤器预处理 一级 除盐加混床制备的二级除盐水 简称除盐水 4 凝结水 在汽轮机中做功后的蒸汽经凝汽器冷凝而成的水 5 疏水 各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结水 6 给水 送往锅炉的水 凝汽式发电厂的给水 主要由汽轮机凝结水 补给水和各种疏水组成 7 锅炉水 在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水 简称炉水 8 冷却水 用作冷却介质的水 循环冷却水采用对中水深度处理后的 水 9 中水 城市污水处理厂处理 一般为二级处理 后的水 1 2 水处理工作的重要性 长期的实践使人们认识到 热力系统中水的品质 是影响发电厂热力设备 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 这种水如进入水汽循环系统 将会造成各种危害 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 并严格地进 行汽水质量监督 在火力发电厂中 由于汽水品质不良而引起的危害 有以下几方面 1 热力设备的结垢 如果进入锅炉或其它热力交换器的水质不良 则 经过一段时间运行后 在和水接触的受热面上 会生成一些固体附着物 这种 现象称为结垢 这些固体附着物称为水垢 因为水垢的导热性能比金属差几百 倍 而这些水垢又极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成 所以结垢对锅炉 或 热交换器 的危害性很大 它可以使结垢部位的金属管壁温度过高 引起金属 强度下降 这样在管内压力的作用下 就会发生管道局部变形 产生鼓包 甚 至引起爆管等严重事故 结垢不仅危害到安全运行 而且还会大大降低发电厂 的经济性 2 热力设备的腐蚀 发电厂热力设备的金属经常和水接触 若水质不良 则会引起金属的腐蚀 热力发电厂的给水管道 各种加热器 锅炉的省煤器 水冷壁 过热器和汽轮机凝汽器等都会因水质不良而引起腐蚀 腐蚀不仅要缩 短设备本身的使用期限 造成经济损失 同时还由于金属腐蚀产物转入水中 使给水中杂质增多 从而又加剧在高热负荷受热面上的结垢过程 而结成的垢 转而又会促进锅炉炉管的腐蚀 此种恶性循环 会迅速导致爆管事故 此外 如金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机中沉积下来后 也会严重地影响汽轮机的 安全 经济运行 3 过热器和汽轮机的积盐 水质不良会使锅炉不能产生高纯度的蒸汽 随蒸汽带出的杂质就会沉积在蒸汽通过的各个部位 如过热器和汽轮机 这种 现象称为积盐 过热器管内积盐会引起金属管壁过热甚至爆管 汽轮机内积盐 会大大降低汽轮机的出力和效率 特别是高温高压的大容量汽轮机 它的高压 部分蒸汽流通的截面积很小 所以少量的积盐也会大大地增加蒸汽流通的阻力 使汽轮机的出力下降 当汽轮机的积盐严重时 还会使推力轴承负荷增大 隔 板弯曲 造成事故停机 热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 在热力发电厂中 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 火力发电厂的水处理工作 主要包括如下内容 1 净化生水 制备热力系统所需高品质的补给水 它包括除去天然水中 的悬浮物和胶体状态杂质的澄清 过滤等预处理 除去水中溶解的钙 镁离子 的软化处理 或除去水中全部溶解盐类的除盐处理 这些制备补给水的处理 通常称为炉外水处理 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 这些工作称为炉内水 处理 4 对于冷却水要进行防垢 防腐和防止有机附着物等处理 5 对热力系统各部分的汽水质量要进行监督 6 对亚临界参数及更高参数的机组汽轮机凝结水进行精处理 此外 热力设备化学清洗以及机炉停运期间的保养工作 与水处理有直接 关系 故也应列入水处理工作 2 锅炉补给水系统 2 1 概述 锅炉补给水处理的主要任务是保证供给数量充足 质量合格的除盐水 以 保证机组的安全 经济运行 动力站锅炉补给水水源为鸭子荡水库水 灵武市境内除东部与盐池交界处 部分地区属盐池内流区域外 其余均属黄河流域 黄河由党家河湾入境 至横 城出境 流程 47km 流量 984m s 年平均径流量为 320 亿 m 境内地下水储 存条件可分为基岩裂隙水带 碎屑岩裂隙孔隙水带和银川平原第四系储水地三 个埋藏类型区 针对黄河水的水质特点 根据机组的水汽质量标准 并考虑到 黄河水含盐量在 600mg L 以上 为减少再生的酸碱耗量 降低酸碱废水对环境 的污染 锅炉补给水处理系统设计有反渗透预脱盐系统 锅炉补给水处理系统包括两部分 预脱盐系统和离子交换除盐系统 其中 预脱盐系统包括 超滤系统 反渗透系统 加药系统 化学清洗系统 压缩空 气系统等 离子交换除盐系统包括离子交换系统 酸碱再生系统 压缩空气系 统 废水中和处理系统等 锅炉补给水处理方式为过滤 超滤 反渗透预脱盐 一级除盐加混床处理 系统 临河电厂锅炉补给水工艺 预处理 RO 反渗透 混床 补给水处理系统工艺流程 即 原水 混凝 沉淀 过滤 离子交换 补给水 2 1 1 水处理系统的配置 设 5 套 96t h 双介质过滤器 2 套 110t h 的超滤装置 UF 2 套出力为 70t h 的反渗透装置 RO 2 台出力为 140t h 的逆流再生阳离子交换器 2 台 出力为 140t h 的逆流再生阴离子交换器及 2 台出力为 140t h 的混合离子交换 器 反渗透水回收率按 75 设计 2 1 2 系统的联接方式及控制方式 五套双介质过滤器采用母管制并联联接方式 四运一备 两套超滤装置 两套反渗透装置均采用母管制并联联接方式 可单独运行也可双投 逆流再生 阳离子交换器 除碳器 逆流再生阴离子交换器 混合离子交换器均采用并联 连接方式 均为母管制连接 双介质过滤器 超滤装置的反洗 投运设置一套 PLC 控制系统 精密过滤 器 高压泵加反渗透装置设置一套 PLC 控制系统 逆流再生阳离子交换器 除 碳器 逆流再生阴离子交换器 混合离子交换器的投运 再生也为 PLC 程序控 制 双介质过滤器 超滤装置 根据周期累计水量或定时反洗 逆流再生阳离 子交换器失效终点根据其出水的终点计 周期制水量确定 逆流再生阴离子交 换器失效终点根据其出水的电导率 周期制水量确定 混床失效终点根据混床 出水电导率 硅酸根含量及周期制水量确定 控制方式采用程控 遥控及就地 操作相结合的方式 并能相互切换 除盐设备上均设有气动阀门 在控制室内通过信号传输操纵各阀门的开 闭及步序 从而达到远方控制 锅炉补给水处理系统控制程序包括每台 组 过滤设备的投运 停止等 离 子交换设备的投运 停止 再生程序等 此外 系统中一些重要的流量 压力 温度及高 低液位报警 化学监测仪表等进化水程控系统进行全面监控 对于程序控制设有 系统全自动 成组操作 分步操作 单独操作等功能 并有步进 退步 跳步 中断和旁路等操作 还设有必要的步序时间 状态指 示 操作指示和必要的选择 闭锁功能 2 1 3 化学补给水处理系统化学仪表设置情况 淡水泵出水母管设置 pH 表 ORP 表 导电度表 每台阴床的出口设置有一 台导电度表 每台混床出口管上设置有一台导电度表和二氧化硅表 除盐水泵 出口母管装有导电度表 二氧化硅表 pH 表各一块 2 1 4 酸碱再生系统 锅炉补给水处理系统再生用盐酸和碱 通过卸酸 碱泵将酸碱槽车中的酸 碱送至酸碱贮存间内高位布置的酸 碱贮存槽 酸 碱贮存槽内的酸碱自流至 计量箱内 酸碱贮存间内设 32m3盐酸贮存槽 2 台 32m3碱液贮存槽 2 台 由静 压流入酸 碱计量箱 经酸 碱喷射器释稀后 送入阴 阳固定床 混合离子 交换器内进行树脂再生 2 1 5 废水排放系统及压缩空气系统 锅炉补给水处理系统设 2 台 300m3中和水池 中和水泵 4 台 再生废液及 超滤 反渗透浓水排至废水池 就地中和达标后由供水专业统一回收利用 锅炉补给水处理系统用气来自全厂压缩空气系统空压机房 水处理室仅设 4 台 8m3压缩空气贮存罐 供给锅炉补给水处理系统工艺用气和气动阀门用压缩 空气 2 1 6 阳阴离子交换器底部垫层 石英砂垫层 2 2 锅炉补给水系统设备简介 2 2 1 双介质过滤器 2 2 1 1 双介质过滤器工作原理 利用多介质滤料的截留 滤除作用 取出大颗粒径的杂质颗粒 胶体和悬 浮体 其广泛应用于反渗透 软化器的预处理 中水回用以及对水中的悬浮物 和杂质去除要求的场合 2 2 1 2 双介质过滤器构造和滤料 双介质过滤器主要由以下部分构成 1 配套管线和阀门 2 过滤器本体 其中过滤器本体包括 筒体 反洗气管 布水组件 支撑组件 滤 料 排气阀 外置 等 2 2 2 超滤装置 2 2 2 1 超滤膜过滤的过滤原理 超滤是将超滤膜装在超滤膜组件内 在一定的外界压力作用下 当待分离 溶液以一定的流速沿着超滤膜一侧表面流动时 溶剂 如水 和低分子溶质 如无机盐类 将透过膜微孔至膜的另一侧 而溶液中的高分子物 质 胶体微 粒 热原质及细菌 微生物等被膜所截流下来 从而实现分离 浓缩与提纯 净化的目的 超滤膜元件外观 超滤中空纤 维外观 2 2 2 2 超滤装置的组成 设置两套 110T h 超滤装置 系统设置为 2 个系列单元 每系列都能单独运 行 也可同时运行 每套膜组件为 32 只 采用并联排列 膜型选用德国 INGE 的膜元件 其切割分子量为 10 万道尔顿 PES PVP PESM 膜元件 由壳体 管 板 端盖 导流网 中心管及中空纤维组成 超滤装置设计按死端过滤运行方 式设计 有原液进口 超滤产水出口与系统连接 每一根超滤膜元件由十万根 中空纤维组成的纤维束组成 中空纤维膜的材质为亲水性的聚醚砜 PS 2 2 2 3 超滤装置的反洗系统 超滤装置需进行反洗和化学增强反洗 任何一列超滤装置的反洗或化学增 强反洗都是在线进行的 超滤装置的化学反洗装置和化学增强反洗装置由反洗 水泵和加酸 碱 次氯酸钠及清洗过滤器组成 化学药剂直接加入至反冲洗母 管中 再通过静态混合器混合后 进行化学反冲洗 化学增强反洗投加 HCl NaClO 和 NaOH 超滤装置的药品注入系统包括加强反洗系统中加酸系统 加碱系统和加杀菌剂系统 2 2 3 反渗透系统 2 2 3 1 反渗透系统概述 锅炉补给水处理系统设 2 套 70t h 反渗透设备 每套都能单独运行 也可 同时运行 每套反渗透由 16 支压力容器组成 分为 2 段 第 段 11 支 第 段 5 支 反渗透膜按一级二段排列 每套装置膜数量不少于 96 根 回收率是 75 膜型选用美国 GE 公司生产的 AG8040F1622 WET 抗污染型聚酰胺复合膜 TFC 反渗透装置主要由反渗透膜组件 压力容器 反渗透高压泵 反渗透骨 架 控制仪表及相关阀门 管道等组合而成 反渗透原理 如果将淡水 或纯水 和盐水用一种只能透过水而不能透过溶 质的半透膜隔开 则淡水 或纯水 中的水会穿过半透膜进入一种溶液或者是一 种稀溶液向浓溶液的自然渗透现象叫渗透 因此 在渗透过程中 由于盐水一 侧液面的升高会产生压力 从而抑制淡水中的水进一步向盐水一侧渗透 如果 在浓水侧外加一个比渗透压更高的压力 扭转自然渗透方向 则可以将盐水中 的纯水挤出来 则变成盐水中的水向纯水中渗透 由于其渗透方向和自然渗透 相反 因此称其为反渗透 因此反渗透过程必须具备两个条件 一是必须有一因此反渗透过程必须具备两个条件 一是必须有一 种高选择性和高渗透性的半透膜种高选择性和高渗透性的半透膜 其二是操作压力必须高于盐水溶液的渗透压 其二是操作压力必须高于盐水溶液的渗透压 反渗透组装图 给给给 水水水 V V V型型型 圈圈圈 浓水浓水浓水 产水产水产水 膜外膜外膜外 壳壳壳 膜元膜元膜元 件件件 反渗透膜元件结构 反渗透装置图 机架机架机架 高压泵高压泵高压泵 BENGBENGBENG BENGBENGBENG泵泵泵 产水产水产水 给水给水给水 膜外膜外膜外壳壳壳 浓水浓水浓水 2 2 3 2 精密过滤器 在反渗透装置之前设置精密过滤器 目的是防止水中的大颗粒物进入反渗 透膜 损坏反渗透膜 确保反渗透装置的正常运行 精密过滤器是立式柱状设 备 内装 70 支长 1016mm 的均孔 PP 喷熔滤芯 采用上下定位方式 过滤精度 为 5 m 2 2 4 阳 阴混床 2 2 4 1 原理 当含有各种离子的原水通过氢 H 型阳离子交换树脂时 水中的阳离子被 树脂吸附 树脂上 的可交换氢离子 H 被交换到水中 与水中的阴离子组成 相应的无机酸 反应式如下 将含有的无机酸的水再通过氢氧 OH 型阴离子交换树脂时 水中的阴离子 被树脂吸附 树脂上的可交换氢氧根离子 OH 被交换到水中 并与水中 的氢离子 H 结合成水 反应式如下 这样 原水在经过离子交换除盐工艺处理后 即可将水中的成盐离子 完 全 除去 从而获得除盐水 这种离子交换除盐工艺被称为化学除盐工艺 混床离子交换法 就是把阳 阴离子交换树脂放在同一个交换床中 并在 运行前混合均匀 混床可以看作是由许多阳 阴树脂交错排列而组成的多级式 复床 在混床中 由于阳 阴树脂是相互混合均匀的 所以阳 阴离子交换反 应几乎是同时进行的 或者说水的阳离子交换和阴离子交换是多次交换进行的 即经氢 H 型阳离子交换所产生的氢 离子 H 和经氢氧 OH 型离 子交换所产生的氢氧根离子 OH 不能积累起来 会立即生成离解度很低的 水 其离子交换反应可以进行得很彻底 所以混床的出水质量很高 混床的离 子交换反应可以用下面的一个式子来表示出来 除碳器 原水中含有大量的碳酸盐 它是构成水中碱度的主要成分 在化学水处 理工艺的除盐过程中 原水经阳床交换后 水中的钙 Ga2 镁 Mg2 钠 Na 离子被阳离子交换树脂所吸附 水中的碳酸盐在交换后则形成大 量的碳酸 由于在一定温度下 水中的碳酸化合物的比例与水的氢离子 H 浓度有关 当 pH 4 5 时 水中的碳酸 H2CO3 几乎全部以游离二氧化碳 CO2 的形式存在 大量的游离二氧化碳 CO2 存在于水中会影响水质 所以 当原水中的碳酸根 CO2 的含量超过 50mg L 时 应设置除碳器以除去水中 的游离二氧化碳 CO2 2 2 4 2 阳 阴混床系统图 弱酸树脂和强酸树脂的 H Na 软化降碱系统 1 弱酸 H 交换器 2 除碳器 3 水箱 4 水泵 5 强酸 Na 交换器 2 2锅炉水处理设备控制 2 3 1 过滤系统 双介质过滤器和超滤的投运 停止 反洗均为 PLC 程序控制 全自动运行 方式 2 3 1 1 双介质过滤器系统 1 投运 1 投运前提条件 清水箱液位正常 2 充水 开过滤器的进水门 排气门 启动清水泵 开清水泵出口门 3 正洗 当排气门出水后开正洗排水门进行正洗 4 运行 当出水浊度合格后 开出口门 关正排门 投入运行 2 停运 1 停运前提条件 出水水质差 进出 口压差大 后处理设备停运 2 停清水泵 关进 出口门 开排气门消压后关排气门备用或反洗 3 反洗 1 气洗 开排气门 反洗排水门 中间排水门进行排水 启动罗茨风机 开 管道排气门 排完水后开进气门 关管道排气门 进行气洗 反洗 10min 后开管道排气门 关进气门停止气洗 2 反洗 开反洗进水门 启动反洗水泵 开反洗水泵出口门对过滤器进行反洗 反洗 20min 后停反洗水泵 关反洗进水门反洗排水门 排气门和反洗水泵 出口门停止反洗 3 充水 开过滤器进水门 派气门 启动清水泵 开清水泵出口门对过滤器 进行充水 4 正洗 当排气门出水后开正洗排水门 关排气门 进行正洗 5 备用或投运 正洗至出水浊度合格后开出口门 关正洗排水门投运或停清 水泵 关进口门 正洗排水门 清水泵出口门备用 应开排气门消压后备 用 2 3 1 2 超滤系统 1 投运 1 投运前提条件 双介质过滤器已投运 2 反洗 开启反洗主进水门 反洗上进水门 反洗下进水门 反洗上排水门 反洗下排水门 启动超滤反洗泵 超滤反洗加药泵 进行反洗 1min 关 反洗主进水门 反洗上进水门 反洗下进水门 反洗上排水门 反洗下排 水门 3 快冲 开下进水门 上进水门 反洗上排水门 反洗下排水门 启动清 水泵进行快冲 20s 关下进水门 上进水门 反洗上排水门 反洗下排水 门 4 投运 开启上进水门 下进水门 反洗上进水门 反洗下进水门 出水门 下错流浓水排放门 上错流浓水排放门 投运超滤设备 2 停运 1 停运的前提条件 双介质过滤器停运 2 关闭超滤装置的进口门和出口门 3 反洗和化学清洗 反洗的前提条件 根据设计的反洗间隔时间时间 40min 6