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实训课件主讲人 郭志文 京能 锡林郭勒 发电有限公司 水处理工艺流程简介 讲课内容 一 汽水工况概述二 火电厂水的分类三 水分析中常见的指标四 火电厂水处理4 1我厂原水预处理流程4 2我厂锅炉补给水除盐处理流程 火力发电是把燃料的化学能 通过火力发电设备转变为电能的生产过程 在这一过程中离不开传递能量的工质 由于水的传热性能好 热容量高 分子量小 给水泵输送1份体积的水所产生的蒸汽流过汽轮机的体积可达22 4 1000 18 0 03 4148份 因此被认为是火电厂用于做功的理想工质 一 汽水工况概述 水在做功的过程中是这样进行循环进行的 即燃料在锅炉中燃烧把燃料中的化学能变成热能传递给锅炉中的水 吸收热能后的水变成具有一定温度的蒸汽 然后流经过热器进一步升温后进入汽轮机 推动汽轮机旋转 汽轮机带动发电机将机械能转变为电能 汽轮机做功后的乏汽排入凝汽器中 被冷却成凝结水 经处理后再次送往锅炉循环利用 另外 在火电厂中大量的转动机械的轴瓦也需要用水来冷却 因此 水在火电厂中起着能量传递 水变成高温后蒸汽后推动汽轮机旋转和冷却等作用 一 汽水工况概述 超临界机组水汽循环系统主要流程 过热蒸汽 生水 补给水 凝结水 冷却水 冷却水 排汽 锅炉 高压加热器 除氧器 补给水处理设备 2 凝汽器 冷却水泵 凝结水泵 给水泵 汽轮机 发电机 给水 凝结水精处理设备 低压加热器 二 火电厂水的分类 由于水在火电厂的作用不同 其水质差别很大 在实际生产中 我们给这些水以不同的名称 如生水 补给水 凝结水 给水 锅炉水 疏水 冷却水等 生水 又称原水 是指未经处理的天然水 如江河水 湖水 地下水等 在火电厂中生水既可作为制取锅炉补给水的水源 又可作为冷却水或消防水使用 补给水 是指生水经过各种方法处理后 用来补充火电厂中水 汽循环系统损失的水 补给水按其净化处理方法不同 又可分为软化水 蒸馏水和除盐水等 凝结水 在汽轮机做功后的蒸汽经凝汽器冷却成的水 称凝结水 给水 送往锅炉的水称之为给水 凝汽式发电厂的给水主要由凝结水 补给水和各种疏水组成 热电厂还包括返回凝结水 锅炉水 在锅炉本体的蒸发系统内流动着的水 称之为锅炉水 简称炉水 疏水 火电厂内部各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结成的水称之为疏水 它经疏水器汇集到疏水箱 在火电厂中高压疏水一般回收到除氧器 低压疏水回收到凝汽器 返回凝结水 热电厂向用户供蒸汽后 回收蒸汽凝结水称为返回凝结水 简称返回水 冷却水 作为冷却介质的水称之为冷却水 在火电厂中 它主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水 我厂生产用水采用五间房煤田西一矿井疏干水 不足部分由伊和吉林河 又称大吉林河 水库地表水补充 电厂的生活用水供水水源取用华润五间房电厂生活水源井地下水 表1 五间房煤田西一煤矿的矿井疏干水水质资料 10 三 水分析中常见的指标 1 浊度 ZD 衡量水中悬浮物 SS 的含量 它反映水的透明度 其单位有 mg L NTU FTU 福马肼浊度 2 硬度 YD 表示水中钙 镁离子 Ca2 Mg2 含量的指标 单位 mmol L mol L 水中含钙 镁离子会导致设备结垢 3 碱度 JD 表示水中可以用酸中和的物质的量 如溶液中OH HCO3 CO32 等物质 单位 mol L 4 酸度 SD 表示水中可以用碱中和的物质的量 如溶液中H H2CO3等物质 单位 mol L 5 pH值表示水中H 浓度的大小 其值为水中H 摩尔浓度的负对数 pH值是一个数值 无单位 6 化学耗氧量 COD 表示水中有机物含量的大小 化学耗氧量利用有机物可以被氧化的性质 采用一定的强氧化剂处理水样时 测定其反应过程中消耗的氧化剂量 单位 mg L 在原水水质全分析要监测COD大小 7 溶解氧 DO 表示水中溶解氧气的含量 8 电导率 DD 表示水中含盐量的大小 即各种阴阳离子多少 与水中各种离子浓度和离子组成有关 电导率单位常用 s cm 9 钠离子 Na 表示水中钠离子的含量 汽水系统中主蒸气监测钠离子是为了检测蒸汽携带的盐类物质 防止系统积盐 阳床出水监测钠离子是因为阳树脂在将近失效时 最先漏过的是钠离子 10二氧化硅 SiO2 表示水中活性硅 HSiO3 的含量 天然水中的硅分为 活性硅和非活性硅 胶体硅 除硬度 Ca2 Mg2 外 HSiO3也是导致设备 管道结垢的主要物质 给水系统中监测二氧化硅可以防止热力系统结垢 为了防止水中的杂质进入锅炉后发生沉淀和结垢 一般对原水进行预处理 混凝 澄清 过滤 和水的除盐处理 一级除盐 二级除盐或超滤 反渗透 EDI 尽量使锅炉补给水中的杂质最少 为了防止水对汽 水系统金属的腐蚀 防止腐蚀产物进入锅炉并引起水冷壁的腐蚀 结垢以及防止蒸汽携带杂质引起过热器和汽轮机腐蚀 积盐等 需要对给水和炉水进行处理 例如 给水中的腐蚀产物Fe3O4 CuO进入锅炉后 一方面在锅炉热负荷高的部位沉积 产生铜 铁垢 影响热的传递 严重时发生锅炉爆管 另一方面铜垢容易被高压蒸汽携带 它往往沉积在汽轮机的高压缸部分 因此 既要严格控制锅炉给水的质量 又要对给水 炉水进行合理的处理 防止发生任何形式的腐蚀 四 火电厂水处理 我厂水源为五间房煤田西一矿井疏干水 不足部分由伊和吉林河 又称大吉林河 水库地表水补充 其中电厂的生活用水供水水源取用华润五间房电厂生活水源井地下水 根据工业用水量 设2套完整的机械加速澄清池系统 单台设计出力为200m3 h 原水在进入机械加速澄清池前投加NaClO和凝聚剂 原水进入机械加速澄清池 在机械加速澄清池投加助凝剂完成快速混合过程 充分混合的水在机械加速澄清池内进行充分絮凝 并沉淀 经普快滤池过滤后 使出水水质浊度 1NTU 悬浮物 3mg L 满足工业水用水要求 合格的用水一路依靠重力补入生产 消防水蓄水池 另一路进入清水池 经升压补给锅炉补给水处理系统 4 1我厂原水预处理流程 4 1我厂原水预处理流程 图2 京能五间房电厂原水预处理流程简图 4 1 1机械搅拌澄清池 机械搅拌澄清池的特征是在池子中设有机械搅拌装置 在它的运行过程中有泥渣在循环 属于泥渣循环式澄清池 工作原理和结构这种设备的结构如下图所示 它的本体通常是由钢筋混凝土构成的圆形池子 其工作情况如下 原水由进水管进入环型进水槽 此进水槽的截面呈三角形 槽的下面开有出水孔或缝隙 由进水槽流出的水进入澄清池的第一反应室 依靠搅拌器的搅拌作用使进水与四周回流的泥渣混匀 混合后的泥水流被搅拌器上的叶轮提升到第二反应室 然后 泥水混合物流经设在第二反应室上部四周的导流室至分离室 在分离室中分离出的水由集水槽集取 19 4 1 2普快滤池 过滤就是让经混凝处理后的水通过一种多孔滤料 从而降低水中悬浮物含量的过程 过滤可除去一部分有机物 硅 铁 铝的化合物及一部分细菌 臭味和色度 过滤池 器 按水流方向分 有下向流 上向流 双向流等 按构成滤池 器 中填充滤料的种类分 有单层滤料 双层滤料和三层滤料滤池 按阀门分 有单阀滤池 双阀滤池 无阀滤池等 过滤设备通常位于澄清池或沉淀池之后 过滤浊度一般在15mg L以下 滤出浊度一般在2mg L以下 当原水浊度低于150mg L时 也可以采用原水直接过滤或接触混凝过滤 有的地下水 虽然浊度较低 一般在5mg L以下 但为了除去铁和锰等金属化合物 常用接触混凝或者锰砂过滤 4 1 2普快滤池 快滤池本身包括集水渠 洗砂排水槽 滤料层 承托层 也称垫层 及配水系统五个部分 快滤池的管廊内主要是浑水进水 清水出水 初滤水 冲洗来水 冲洗排水 或称废水渠 等五种管道以及与其相应的控制闸门 1 进水干管 6 集水渠 7 滤料层 8 承托层 10 配水干管 11 冲洗水管 12 清水总管 13 排水槽 14 废水渠 15 走道 我厂普快滤池设备规范 快滤池的工作分为过滤和反洗两个过程 过滤时 经过澄清的水浊度小于20mg L 从进水干管1 经过集水渠6 流入排水槽13进入滤池 水经过滤料 砂 层 以8 14m h过滤速度 将水中的残余杂质截留在滤料表面积滤层里面 使水变清成为洁净的过滤水 过滤水经由级配卵石组成的承托层8 配水支管9 汇集到配水干管10 最后 从过滤水管进入过滤水池 此时出水浊度小与5mg L或更低 反洗时 先关闭进水管道上的进水阀 等滤池的水位下降10cm左右时 再经过冲洗水管11 经过配水系统的干管10 支管9 水从下而上流过承托层8和滤料层7 滤料在上升水流的作用下 悬浮起来并逐步膨胀到一定高度 使得滤料中的杂质 淤泥冲洗下来 废水进入排水槽13 经集水渠和排水管 排入沟渠 冲洗直至排出水清澈为止 冲洗强度控制在12 15L s m2 24 4 2我厂锅炉补给水除盐处理流程 我厂锅炉补给水处理系统主要包括 自清洗过滤系统 超滤系统 一级反渗透系统 二级反渗透系统 EDI系统 药品计量 加药系统 化学清洗系统 补给水系统产水量为2 65m3 h EDI最终产水水质 4 2 1锅炉补给水系统工艺流程 4 2 2锅炉补给水系统主要设备规范 4 2 3自清洗过滤器 自清洗过滤器的作用是截留去除原水中携带的颗粒性杂质 铁锈和悬浮物 保证超滤的进水水质 我厂设2台自清洗过滤器 分别对应2套超滤装置 每台过滤器出力为135m3 h 过滤精度为100 m 自清洗过滤器出水控制标准 4 2 4超滤 我公司超滤选用日本旭化成公司生产的超滤膜组件 膜型号为UF SY 115 材质为PVDF 该膜组件采用外压式过滤方式 即原水通过中空纤维丝的外部流入中心 并透过膜成为产品水 超滤的作用就是去除水中的颗粒 悬浮物 胶体 有机物等杂质 保证产水水质满足反渗透的进水要求 超滤是一种膜分离技术 其膜为多孔性不对称结构 主要用于溶液中大分子物质的分离 以膜两侧压差为驱动力 以机械筛分为原理的一种溶液分离过程 外压式中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由外向内渗透过中空纤维成为透过液 而截留的物质则汇集在中空丝的外部 其流向见下图所示 4 2 4反渗透简介 反渗透 RO 装置主要除去水中溶解盐类 有机物 胶体 大分子物质及预处理未除去的颗粒物等 我公司共设置两级反渗透装置 一级反渗透装置采用一级二段由19个压力容器以12 7排列 每个压力容器装有6个复合卷式反渗透膜 二级反渗透装置采用一级二段由10个压力容器以7 3排列 每个压力容器装有6个复合卷式反渗透膜 反渗透进水中加入还原剂 去除水中的余氯 加入阻垢剂 有效抑制水中杂质在反渗透装置内结垢 加入酸 碱来调整pH值保证反渗透安全运行 膜组件 反渗透膜横向过滤示意图 反渗透工作原理示意图 如图反渗透膜横向过滤示意图 即原水中的一部分水沿与膜垂直方向透过膜 此时盐类和各种污染物被膜截流下来 并被沿膜与膜面平行方向流动的剩余的另一部分原水携带出 但污染物并不能完全带出 随着时间的推移 残留的污染物会会使膜元件污染加重 而且原水污染物及回收率越高 膜污染越快 4 2 5EDI 电除盐 装置 反渗透的产水经过EDI装置可进一步除去水中的阴阳离子