电厂化学系统简介.ppt

1、电厂化学系统介绍,2016年9月,化学系统简介,1 、锅炉补给水处理系统 2、凝结水精处理系统 3、水汽加药取样系统 4、制氢系统 5、氨区系统 6、废水处理系统,1、锅炉补给水系统,生水生水加热器生水箱生水泵双介质过滤器超滤保安过滤器超滤装置清水箱清水泵反渗透保安过滤器一级反渗透高压泵一级反渗透装置一级淡水箱二级高压泵二级反渗透装置二级淡水箱EDI给水泵EDI保安过滤器EDI装置除盐水箱除盐水泵主厂房热力系统 锅炉补给水处理系统共设3套135t/h出力的超滤装置，3套90 t/h出力的一级反渗透装置，3套78t/h出力的二级反渗透装置，3套70 t/h出力的EDI装置。当一套装置处于清洗或检

2、修时，其余设备出力仍可满足全厂正常用水要求。,1.1 双介质过滤器,双介质过滤器因为有着两种过滤介质：石英砂与无烟煤。故此得名。主要是对水中的悬浮物、铁离子及胶体物等有较好的过滤作用。,1.2 超滤,超滤膜技术是以压力为推动力的筛分 过程，其孔径大约在0.001至0.1微米范围内。对于水中悬浮，固体、胶体、大分子物质、细菌有较高的去除率，对BOD和COD有部分的去除率。,作为一种新的水处理技术，超滤膜有各种各样的形式，目前产品还没有标准化。从运行方式上分，有浸没式、外压式、内压式；从材料上，有PVDF、PES等；从安装方式上，有竖直安装、水平安装。,超滤膜组成,6000多根膜丝（PVDF），

3、膜元件表面积约为340平方英尺（31.6m2）。 膜孔径为0.10.01m 耐氯 1,000,000 ppm 正常运行pH5 9.5 化学清洗pH 2 11 最大运行温度 40 C 单支产水约22.5t/h.,典型工艺流程说明,超滤产水经由透过液泵产生的负压投过超滤膜表面。 超滤浓水由排放液泵连续排出。 根据情况每1560分钟反洗一次膜，时间为3060秒。 膜表面进行空气擦洗。 因产水管道呈微负压，在产水管道上装设抽真空泵，把水中析出的气体抽出。 恢复膜通量，化学清洗,现场图片,1.3 反渗透,渗透：是指稀溶液中的水分子自发地透过半透膜进入浓溶液的过程。 渗透压：是指某溶液在自然渗透过程中，浓

4、溶液液面不断升高，稀溶液液面相应降低，直到两侧形成的水柱压力抵消了水分子的迁移，溶液两侧的液面不再变化，渗透达到平衡点，此时的液柱高差称为该溶液的渗透压。 反渗透：渗透平衡时，如果在浓溶液侧施加一个压力，那么浓侧的溶剂会在压力作用下向淡水一侧渗透，这个渗透由于与自然渗透相反，故叫反渗透。 是以压力为推动力的筛分过程，它可以除去水中的大部分溶解盐类，其除盐率可达98以上，延长后续除盐系统运行周期，大大节约水处理成本。,膜元件结构示意图,反渗透组合方式,反渗透组合方式,现场图片,反渗透膜分离透过特性主要指标,脱盐率：进水中总溶解固形物中的未透过膜的百分数 脱盐率 = （1-产品水总溶解固形物 /

5、给水中总溶解固形物）X 100% 系统回收率 ： 系统回收率 = 总的产水流量/总的给 水流量 X 100% 水通量 ：单位面积的膜在单位时间内的产水量 水通量衰减系数 ：水通量随时间的衰减速度,影响反渗透膜运行的主要因数,压力 ：压力是反渗透脱盐的推动力 。研究表明，给水压力升高膜的水通量增大，盐透过量不变，脱盐率提高。 温度 ：在其它运行参数不变时，温度增加，产品水通量和盐透过量 均增加。水通量的增加与水的黏度系数的降低成比例关系，一般温度每增加1，产水量增加1.5%3%。 为保证系统在冬季低温环境下的出力，我公司反渗透进水高压泵采用变频控制，通过提高压力来维持出力，不设进水加热装置。 回

6、收率 ：与进水水质有关。回收率过高在浓水侧容易产生浓差极化，在运行中应予以注意。 PH值 ：碳酸盐垢及膜水解均与PH值有关 。一般芳香聚酰胺膜要求PH值在211之间，运行时PH值的控制，应以不生成CaCO3垢和膜水解稳定性好为依据。,超滤反渗透系统管理,记录全、保存好原始操作数据 ，为技术诊断提供数据 数据监测按时、及时，监测仪表定期校验 严格在膜元件的操作允许条件内运行。 反渗透系统在停运和刚启动时进行低压冲洗。 进行停运保护 膜污染后进行化学清洗。 加强对运行人员的培训和学习。,1.4 离子交换器,阳离子交换器 阴离子交换器 混合离子交换器 离子交换树脂对溶液中的不同离子有不同的亲和力，对

7、它们的吸附有选择性。主要规律如下： 阳离子交换顺序： Fe3+ Al3+ Pb2+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H+ 强碱性阴离子树脂： SO42 NO3 Cl HCO3 硅酸根 OH,离子交换器基本工作原理,树脂层中的离子交换过程是在离子交换器中进行的。 工作中树脂层可分为三个区： 上面：饱和层（失效层） 中间：工作层（也称交换带） 下面：保护层（未交换的树脂） 再生的方式分为顺流、对流、和分流三种。,阳、阴床,逆流再生强酸阳离子交换器 设备内径：DN2800 内部装填0017型强酸性阳离子交换树脂，装填高度为1600mm，设200 mm的压脂层。 出水指标： Na+： 100 g/L

8、 逆流再生强酸阴离子交换器 设备内径：DN3000 内部装填213凝胶强碱阴离子交换树脂，装填高度为2500mm，设200 mm的压脂层。 出水指标： SiO2 100 g/L,混床,设备内径：DN2000 内部装填0017型强酸性阳离子交换树脂和2017型强碱性阴离子交换树脂，阴阳树脂装填比例为2：1，阴树脂层高为1000mm，阳树脂层高为500mm。 为何2：1 ？ 阳树脂的交换容量约为阴树脂的2倍，为保持阴阳有同样的运行周期。 阳树脂的湿视密度大于阴树脂的湿视密度，因此再生反洗分层时，阴树脂在上面，阳树脂在下面。与此对应，进碱管道设在上部，进酸管道设在下部。 出水指标： DD 0.15

9、s/cm Na+ 5 g/L SiO2 15 g/L,混床工作原理,混床再生时将它们分层，分别再生成OH型和H型，然后混合均匀，投入运行制水，混床可以看作是有许许多多阴阳树脂交错排列而成的多级复床。在其中，混合好的阴、阳树脂的离子交换反应几乎是同时进行的。H型树脂交换所产生的H+和OH型交换树脂交换生成的OH-立即中和生成水，使交换反应进行的十分彻底，因此混床出水水质非常好。,1.5 EDI,EDI（Electrodeionization）又称连续电除盐技术，它科学地将电渗析技术和离子交换技术融为一体，通过阳、阴离子膜对阳、阴离子的选择透过作用以及离子交换树脂对水中离子的交换作用，在电场的作用

10、下实现水中离子的定向迁移，从而达到水的深度净化除盐，并通过水电解产生的氢离子和氢氧根离子对装填树脂进行连续再生，因此EDI制水过程不需酸、碱化学药品再生即可连续制取高品质超纯水，它具有技术先进、结构紧凑、操作简便的优点，是水处理技术的绿色革命。,EDI 原理,结构 EDI由电极、淡水通道、浓水通道构成。交替排列的阴阳离子交换膜分别构成淡水和浓水流道，离子交换树脂以一定的方式填充于淡水室(颗粒、纤维或编织物)，和阴阳电极一起组成了EDI单元。 原理 待处理的原水通过淡水室,该室包含阴阳离子交换树脂,阴、阳离子交换膜，离子交换树脂把原水中的阴阳杂质离子交换掉，从而可以产和高品质的水。在模块的两端各

11、有一个电极，一端是阳极，另一端是阴极，通入直流电后，在浓水室、淡水室和极水室中都有电流通过。阴极吸引离子交换树脂中的阳离子，阳极吸引离子交换树脂中的阴离子，这样离子就通过树脂而产生了迁移，在电势的作用下离子通过相应的离子交换膜而进入浓水室。一旦离子进入浓水室后就无法迁回到淡水室了。浓水室由阴膜和阳膜构成，阳膜只许阳离子通过，阴膜只许阴离子通过。在电势的作用下，阳离通过阳膜进入浓水室后，无法通过阴膜只能留在浓水室中，从而阴离子也只能留在浓水室中，从而达到了净化水质的作用。 同时，在一定的电流密度下，树脂、膜、水之间的界面处因产生浓差极化而迫使水分解成H+和OH，从而再生了树脂。,模拟流程 ,2、

12、凝结水精处理系统,凝结水的组成：汽轮机内蒸汽做功后的凝结水、各种疏水和锅炉补给水 处理目的：去除凝结水中污染物。其主要来源： a) 凝汽器渗漏或泄漏 b) 热力系统金属腐蚀产物的污染 c) 锅炉补给水带入少量杂质 对于超临界参数直流机组而言，由于其对给水水质的要求很高（氢电导0.15 s /cm ，SiO210g/L，Na+3g/L，全Fe3g/L），所以需要进行凝结水的更深程度的净化，即凝结水精处理 。 处理的重要性： a) 提高汽水品质，缩短机组启动时间，提高机组安全性。 b) 当凝汽器泄漏时保护热力系统，保证机组有足够的时间检漏或停运 c) 延长热力设备的使用寿命 d)加氧处理的必要前提

13、条件：凝结水100的处理，并运行正常,凝结水精处理系统介绍,采用中压凝结水混床系统：每台机组设置250前置过滤器和433 高速混床；混床树脂失效后采用高塔法体外再生系统，两台机组共用一套再生装置。再生系统主要包括分离塔、阴塔和阳塔。 凝结水精处理系统流程： 凝结水精处理体外再生系统树脂流程 ：,2.1 前置过滤器,除去凝结水中悬浮物、胶体、腐蚀产物和油类等物质。它主要用在机组启动时对凝结水除铁、洗硅，缩短机组投运时间，延长树脂运行周期和使用寿命。 前置过滤器整体为直筒状，采用碳钢结构。内部滤元为管式，竖着固定在前置过滤器上下端之间。 滤料是一种高分子化学纤维材料聚丙烯纤维（丙纶纤维），具有滤料

14、直径小，滤料比表面积和比表面自由能大的优点，增加了水中杂质颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力。,前置过滤器,2.2 高速混床,主要作用： 主要除去水中的盐类物质（即各种阴、阳离子）及除去前置过滤器漏出的悬浮物和胶体等杂质。 混床结构及工作原理 ： 直径为3000mm的球形混床，进水配水装置为三级配水装置。出水装置设计为蝶型多孔板加水帽，共有176只水帽 。 混床内装有强酸阳树脂（S200H）和强碱阴树脂的混合树脂（M800 ）。 混床投运时需经再循环泵循环正洗，出水合格后方可投入运行。,2.3 凝结水精处理再生系统,采用体外再生的原因：1、简化高速混床内部结构，便于高速运行 2、再生效果好，

15、提高再生度 3、避免因误操作漏酸碱进入水汽系统种,树脂分离过程,3、水汽加药及取样系统,水汽监督的目的是通过对热力系统进行水汽品质化验，准确地反映热力系统水汽质量变化程度，掌握运行规律，及时地进行调整处理，确保水汽质量合格，防止在热力系统中产生腐蚀、结垢、积盐，确保机组安全经济地运行。目前全部采用汽水集中取样分析装置实现对热力系统的水汽品质进行监督分析。并采用凝汽器检漏系统监视凝汽器的运行工况，判断凝汽器是否发生渗漏现象。 锅炉给水系统中流动着的水虽然较纯净，但其中往往含有氧和二氧化碳。它们常常是引起给水系统金属腐蚀的主要因素。若同时含有O2和CO2时，则金属的腐蚀更严重，腐蚀速度更快。 O2

16、的电极电位高，易形成阴极，侵蚀性强。CO2使水呈微酸性，破坏保护膜。 为了防止给水系统金属的腐蚀，主要的方法是减少水中的溶解氧，或在一定条件下增加溶解氧，减缓氧腐蚀；并提高给水的PH值，消除CO2腐蚀。 采取措施：加氨来提高来去除CO2，提高水的PH值； 加联胺消除水中的氧； 加氧气或双氧水，以提高水中的溶解氧。,3.1 加药原理,加氨消除酸腐蚀原理 氨（NH3）溶于水，呈碱性，反应式如下： NH3 + H2O NH4OH NH4OH + H2CO3 NH4HCO3 + H2O NH4OH + NH4HCO3 （NH4）2CO3 + H2O 加氨以使给水PH值调节到89来防止游离CO2的腐蚀。

17、 加联胺原理 联胺在碱性水溶液中，是一种很强的还原剂，可将水中的溶解氧还原 N2H4 + O2 N2 +2H2O 在高温（t200）水中，N2H4可将Fe2O3还原成Fe3O4以至Fe ，将CuO 还原成Cu2O或Cu ，联胺可用来防止锅内结铁垢和铜垢。 给水加氨加联氨处理方式（AVT）： 碳钢表面生成是磁性四氧化三铁保护膜,加药原理,联合加氧原理： AVT处理方式的缺点：磁性四氧化三铁层呈微孔状，在高温纯水中有较高的溶解度， 特别在高速流动的纯净给水中磁性四氧化三铁容易被溶解，从而使碳钢制高压加热器、给水管和省煤器发生流动加速腐蚀现象，给水的含铁量高。 研究表明：当水的纯度达到一定要求后（一

18、般阳离子电导率小于0.2S/cm），一定浓度的氧（20200ppb）不但不会造成碳钢的腐蚀，反而能使碳钢表面形成一层均匀致密的三氧化二铁保护膜，从而阻止碳钢制高压加热器、给水管和省煤器发生流动加速腐蚀。 联合加氧处理（CWT）：在加氧的同时，在水中加入氨，提高PH值，一方面能增强它对水中偶尔出现的、能形成酸的杂质的缓冲能力；另一方面将钢铁的电位升高，使钢铁进入钝化区而免受腐蚀。,加氧处理和全挥发处理锅炉受热面表面状态对比,照片1、AVT运行3年内表面100倍,照片2、AVT运行3年内表面1000倍,照片3、加氧处理运行3年内表面100倍,照片4、加氧处理运行3年内表面1000倍,热力系统及加药

19、点布置流程,加药系统图,3.2 汽水取样系统,每台机组设置一套汽水取样装置，水汽取样装置包括降温减压架（高温盘）、取样仪表屏（低温盘）；水汽取样装置高温取样架和仪表屏分室布置,分别布置在主厂房集控楼0.00米层和4.2米层。每 降温减压架： 为完成高压高温的水汽样品减压和初冷 ，冷却后的样品经减压阀减压后送至人工取样和仪表屏。 取样仪表屏： 由低温仪表盘和人工取样架两部分合二为一。从降温减压架送来的样品，按照各点需要监测的项目进行分配。一路送至人工取样屏，供人工取样分析；其余分支样品分别引人相应的化学分析仪表，进行在线测量。分析结果由微机系统进行数据采集、显示和打印制表。正常情况下，该系统对各

20、取样点在线仪表进行连续检测，并将各仪表检测信号通过精处理PLC控制系统送入水网集中控制系统。,3.2 汽水取样系统,每台机组设置一套汽水取样装置，水汽取样装置包括降温减压架（高温盘）、取样仪表屏（低温盘）；水汽取样装置高温取样架和仪表屏分室布置,分别布置在主厂房集控楼0.00米层和4.2米层。每 降温减压架： 为完成高压高温的水汽样品减压和初冷 ，冷却后的样品经减压阀减压后送至人工取样和仪表屏。 取样仪表屏： 由低温仪表盘和人工取样架两部分合二为一。从降温减压架送来的样品，按照各点需要监测的项目进行分配。一路送至人工取样屏，供人工取样分析；其余分支样品分别引人相应的化学分析仪表，进行在线测量。

21、分析结果由微机系统进行数据采集、显示和打印制表。正常情况下，该系统对各取样点在线仪表进行连续检测，并将各仪表检测信号通过精处理PLC控制系统送入水网集中控制系统。,汽水取样系统图,4、制氢系统,氢气的性质 1）氢气的导热系数很大，其导热能力是空气的7倍。 发电机采用水氢氢冷却方式，即发电机定子绕组采用水冷却，定子铁芯和转子绕组采用氢气冷却. 2）氢气是一种易燃、易爆的气体 在纯氧中氢气的爆炸范围是：4%94%；氢气在空气中的的爆炸范围是4%74.2% 我公司发电机内壳氢气纯度95%,补氢露点-50。 制氢设备氢气品质：纯度： 99.99% 。 制氢设备概述 1）一台机组启动一次至少需要氢气72

22、5Nm3 2）氢气由制氢站集中供给，制氢站设有两套10Nm3/H的制氢设备，运行氢压3.2MPa 。设6个13.9m3的氢气储罐，供机组启动和正常补氢。,制氢原理,将直流电通入加入NaOH水溶液的电解槽中，使水电解成为氢气和氧气。其反应式为： 电离反应： H2O = H+ + OH- 阴极反应： 2H+ + 2e H2 阳极反应： 2OH- 2e H2O + 1/2O2 总反应式： 2H2O 2H2+ O2 为了增加水的导电能力，常用2530%氢氧化钾作为电解液。,设备工艺流程,1.5 氨站系统,常态下氨气是一种无色气体, 有强烈的明显刺激性恶臭味。 氨分子式NH3, 分子量17.03, 标准状态