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1、电厂化学设备及系统,660MW超临界机组集控值班员理论培训,电厂化学设备及系统,学习内容,绪论 第一章 电厂用水概述 第二章 水的预处理 第三章 水的预脱盐（超滤、反渗透） 第四章 锅炉补给水深度除盐 第五章 凝结水精处理 第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述 第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀 第八章 超临界机组的水化学工况 第九章 冷却水系统的腐蚀与防护 第十章 热力设备的化学清洗,绪 论,一、超临界机组的工作特点 二、超临界机组对水质的要求 三、超临界机组的化学工作,发电厂类型,可以看出以下结论： 能量守恒定律； 火电厂可分为三大系统：燃烧系统、水汽系统、电气系统； 热力系统中的水汽是密闭

2、、循环运行的； 火电厂是一个能量转化工厂。将燃料中的化学能最终转化为电能，电 是火电厂的产品。,能量转化过程示意图,Power Plant,一、超临界机组的工作特点 蒸汽参数超过水的临界状态的压力( 22.129MPa)和温度(374.15)的机组称超临界机组。实际运行的超临界机组的蒸汽参数大多在23MPa和538以上，我国600MW超临界火力发电机组的参数范围为24-25MPa，538-566。 超临界锅炉的典型水汽流程是： 给水省煤器螺旋水冷壁垂直水冷壁 汽水分离器顶棚和包覆过热器低温过热器 屏式过热器高温过热器集汽联箱。,超临界直流炉机组水汽流程如图,600MW汽轮发电机组汽水循环流程,

3、水、汽命名,(1)原水：未经任何处理的天然水(如江河、湖、泊、海洋、地下水等) 称为原水，又称生水。 (2)清水：原水经过混凝澄清过滤后，去掉悬浮物的水称为清水。 (3)锅炉补给水：原水经过各种方法净化处理后，用来补充热力发电厂汽水损失的水，称为锅炉补给水。可分为软化水、蒸馏水、除盐水和高纯水等。 (4)凝结水：在汽轮机中做功后的乏汽冷凝成的水称为凝结水。 (5)疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水称为疏水。 (6)返回水：热电厂向用户供热后，回收的蒸汽冷凝水称为返回水。,(7)给水：送进锅炉的水称为给水。发电厂的给水主要由凝结水，补给水和各种疏水组成。 (8)锅炉水：在锅炉本体的蒸发系

4、统中流动着的水称为锅炉水，习惯上简称炉水。 (9)冷却水：用作冷却介质的水称为冷却水，又称循环水。主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。 (10)饱和蒸汽：炉水吸热蒸发成为湿分较大的蒸汽。 (11)再热蒸汽：在汽轮机高压缸做功后的蒸汽，重新抽出进入锅炉再热器加热，然后再进入中压缸继续做功的蒸汽。 (12)过热蒸汽：饱和蒸汽经过热器加热后的干蒸汽。,二、超临界机组的水质,水质不良还会引起热力设备的金属腐蚀，结垢和积盐。,三、超临界机组的化学工作,(1)锅炉补给水的净化处理。包括除去天然水中的悬浮物和胶体的澄清及过滤处理；反渗透预除盐处理，以及离子交换深度除盐处理。 (2)汽轮机凝结水的精处理

5、。 (3)热力设备的腐蚀与防护及水化学工况。,思考题,1. 电厂如何将燃料的化学能转换成电能? 2. 画出凝汽式电厂汽水系统流程图，并标出出各部分的设备名称和水汽名称。 3. 水质不良会引起什么现象?有什么危害?,第一章 电厂用水概述,第一节 电厂用水的水源及水质特点 第二节 天然水中的杂质和天然水分类 第三节 电厂用水的水质指标 第四节 水质校核,第一节 电厂用水的水源及特点,一、水的结构 二、水的特性 三、水的自然分布 四、水的运动 五、天然水中的杂质特性 六、锅炉补给水净化流程,一、水分子的结构 水的基本化学式为H2O。两个氢原子核排列成以氧原子核为顶的等腰三角形。水分子是一个极性很强的

6、分子。在正极一方有两个裸露的氢核，在负极一方有氧的两对孤对电子，五个水分子之间形成四个氢键，其中每一个外围分子又再与另外的分子继续生成氢键。这种现象称为水分子的缔合现象，所以水是单个分子H2O和(H2O)n的混合物，(H2O)n称为水子的集聚体或聚合物。,二、水的特性 1、水的状态 水在常压下有汽、液、固三态。在常压下，水的冰点为0，沸点为100。在自然环境中可以固体存在，也可以液体存在，并有相当部分变为水蒸汽。火力发电厂的生产工艺就是利用水的这种三态变化来转换能量的。 2、水的密度 水的密度是3.98时最大为1g/cm3。高于或低于此温度时，其密度都小于1g/cm3。 3、水的比热容 在所有

7、的液体和固体物质中，水的比热容最大（4.1868J/g）同时水也有很大的蒸发热和溶解热。这是因为水加热时，热量不仅消耗于水温升高，还消耗于水分子聚合物的解离(氢键)。,4、水的溶解能力 水是一种优良极性溶剂。能溶解大量杂质。锅炉补给水净化的任务就是将水在自然界中所溶解的杂质除去。 5、水的电导 因为水是一种很弱的两性电解质，能电离出少量的H+和OH-，所以即使是理想的纯水也有一定的导电能力，这种导电能力常用电导率来表示。 电阻率是对断面为lcmlcm、长lcm体积的水所测得的电阻，单位是欧姆厘米(cm)。 电导率是电阻率的倒数。电导率的单位是西门子/厘米(S/cm或S/cm)。 25时纯水的电

8、导率为0.0546微西门子/厘米(S/cm)。,6、水的沸点与蒸汽压 蒸发 H2O(l) H2O（g） 凝结 在温度一定的情况下，达到动态平衡时的蒸汽称为该温度下的饱和蒸汽，这时的蒸汽压力称为饱和蒸汽压，简称蒸汽压。 当水的温度升高到一定值，其蒸汽压力等于外界压力时，水就开始沸腾，这时的温度称为该压力下的沸点。 当气体高于某一温度时，不管加多大压力都不能将气体液化，这一温度称为气体的临界温度。在临界温度下，使气体液化的压力称为临界压力。水蒸汽的临界温度为374.15，临界压力为22.129MPa。,7、水的化学性质 （1）水能与金属和非金属作用放出氢 2Na+2H2O2NaOH+H2 Mg+2

9、H2OMg(OH)2+H2 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 3Fe+4H2O Fe(OH)2+4H2 C+H2OCO+H2 （2）水还能与许多金属和非金属的氧化物反应，生成碱和酸。 CaO+H2OCa(OH)2 SO3+H2OH2SO4 CO2+H2OH2CO3 （3）水有很强的稳定性，加热到2000时，才有0.588%的水分解： 2H2O=H2+O2 水具有以上的特性，是水用来做热力发电厂能量转换的介质的先决条件。,三、水的自然分布 1、生物圈 生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物(包括人类)及其生存环境的总体。它是地球上最大的生态系统，其划分的范围在海平面以上9km到海平

10、面以下10km，它包括了上千万种物种。生物圈中所有的生物都离不开水，水是生命最基础的物质，没有水就没有生命。 2、水圈（水的分布） 地球是一个水量极其丰富的天体。海洋和陆地上的液态水和固态水构成了一个连续的圈层，覆盖着3/4以上的地球表面，称为水圈，它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、浅层与深层地下水以及两极冰帽和高山冰川的冰，还包括大气中的水滴和水蒸汽。,水 的 分 布 比 例,四、水的运动： 自然循环运动：,水的社会循环,五、 水中杂质的综合特性,六、火电厂用水特点,1、地表水（江河湖泊） （1）江河水：因季节河流域不同水质有所不同。 低含盐量水(500mg/L)为硫酸盐型水质，阳离子

11、以Na+为主； 高含盐量水(1000mg/L)为氯化物型水质，阳离子也以Na+为主。 （2）湖泊水： 淡水湖的离子总量为小于1000mg/L； 咸水湖的离子总量为100025000mg/L； 盐水湖的离子总量为大于25000mg/L。 五大淡水湖，即鄱阳湖、洞庭湖、太湖、洪泽湖、巢湖。青海湖为咸水湖。 2、地下水： 埋藏在地表以下的所有天然水都称为地下水。按其埋藏的条件分为潜水(浅层地下水)和承压水(深层地下水)两种。浅层地下水是指分布在第一个隔水层以上靠近地表面的沉积物孔隙内水、风化岩石裂缝内水、碳酸盐岩溶洞内水等。深层地下水是指隔水层之间的水。 3、海水： 海水是天然水体的主要组成部分，它

12、覆盖的面积约占地球表面的71。含盐量特别高，约为35g/L左右。,七、地表水和地下水的差异： 1、地表水江、河、湖水的特点是： (1) 悬浮物含量高。 (2)含盐量较低，硬度和CO2含量较低。 (3) 地表水中的含氧量呈饱和状态。 (4)地表水易被污染。 2、地表水海水的特点是： (1) 悬浮物含量高。 (2)含盐量很高，氯化物含量最高。 (3) 含氧量呈饱和状态。 (4)海生动植物较多，尤其是贝类、藻类 等有机物含量很高。 3、地下水的特点 (1) 悬浮物和菌类含量低，水质清澈。 (2)水质和水温较稳定。 (3)溶解氧含量较低，游离二氧化碳含量较高。 (4) 含盐量和硬度较地表水高（海水除外

13、）。 (5)含有广泛的铁质。 (6)不易被污染。,八、锅炉补给水净化及处理,例1、某电厂取自黄河滩地地下水：第四系全新潜水水井24眼，第四系上更新统浅层承压水5眼，设计水质按潜水与浅层承压水10:1比例混。工艺流程为： 由循环水弱酸树脂处理系统来水软水箱软水泵保安过滤器超滤装置超滤水箱高压泵反渗透装置淡水箱淡水泵逆流再生阳离子交换器逆流再生阴离子交换器混床除盐水箱除盐水泵主厂房热力系统。 出水水质量标准： 电导率：0.15S/cm(25) 二氧化硅：10g/L,例2、某火电机组，以长江水为水源。补给水处理流程为： 例3、宝二4X300MW电机组采用水库水为水源，属地表水，含盐量为302.16m

14、g/L，经混凝澄清后作为化学除盐水，锅炉补给水净化除盐工艺流程如下： 水库水1330m/h机加速澄清池（投加碱式氯化铝或聚丙烯酰胺）蓄水池生水加热器高效过滤器阳双室固定床除碳器中间水箱阴双室固定床混床除盐水箱凝结水贮水箱。 系统出水质量标准： 硬度：0umol/l； 二氧化硅：20g/L； 电导率：0.3s/cm。,国电宝二660MW超临界机组补给水处理系统工艺流程如下： 主厂房生水加热器的来水原水箱超滤给水泵精密过滤器（100）超滤装置超滤水箱升压泵精密过滤器（5）高压泵反渗透装置淡水箱淡水泵逆流再生阳离子交换器除碳器中间水箱中间水泵逆流再生阴离子交换器混床除盐水箱除盐水泵主厂房凝水补水箱。

15、,九、天然水中的主要几种化合物,1、水中的碳酸化合物 K1 K2 CO2(aq)+H2O H+HCO3- 2H+CO32- 根据平衡关系式得： PH=6.35+lgHCO3-lgCO2 PH=10.33+lgCO32-lgHCO3- 1=CO2/C+HCO3-/C+CO32-/C 由方程组绘成碳酸盐的电离度和PH的关系图：,从上图可以看出： (1)当PH4.3时时，碳酸盐化合物全部转化为CO2； (2)当PH值升高时， CO2降低，(HCO3-)增大，当pH8.38.4时，碳酸化合物全部转化为HCO3-； (3)PH值再继续升高(大于8.3时)，CO2消失，HCO3-和CO32-同时存在，HC

16、O3-含量降低，CO32-含量增大，当pH=12时，水中碳酸化合物几乎完全以CO32-的形态存在。,2、硅酸化合物,K1 K2 H2SiO3 H+HSi03- 2H+Si032- (固体) 不同PH值时水中各种硅酸化合物的百分,十、天然水的分类,1、按水质指标分类 （1）按含盐量分类 天然水按含盐量分四类 （2）按硬度分类 按水中硬度的含量，可将天然水分为五种类型,2、按水处理工艺学 离子的结合顺序为：Ca2+、Mg2+、Na+K+ HCO3-、SO42-、C1- （1）碱性水(BH) （2）非碱性水(HB),十一、天然水中的碱度,天然水中主要为： B=OH-+HCO3-+ 1/2CO32-+

17、H3SiO4-+B(OH)4-+1/2HPO42-+NH3 OH-+ 1/2CO32- +HCO3- 酚酞碱度： P= OH-+1/2 1/2CO32- 甲基橙碱度M： M= OH-+ 1/2CO32- +HCO3-,十二、天然水的特点,1地表水（江、河、湖、泊）： (1) 悬浮物和胶体含量较多，浊度较高。 (2)含盐量较低，硬度和CO2含量较低。 (3) 含氧量呈饱和状态。 (4)地表水易被污染；含有藻类，并具有色、臭、味。 2地下水： (1) 经土壤和砂砾的过滤去除了水中大部分悬浮物和菌类，水质清澈。 (2)水质和水温较稳定。 (3)溶解氧含量较低，游离CO2含量较高。 (4)含盐量和硬度

18、较高。 (5)含有广泛的铁质。 (6)不易被污染。 3、海水： （1）含盐量特高，约35g/L左右。 （2）藻类和有机物含量很高。 （3）悬浮物含量很高。 海水的化学组分通常用盐度和氯度表示。盐度是表示海水含盐量的指标，一般为35左右；氯度是表示海水中氯化物含量的指标，一般为20左右。,十三、水质校核,（一）、水中阳离子与阴离子,（二）、含盐量和溶解固体,含盐量100mg/L的水样，a应5。,（三）、硬度,（四）、 pH与碳酸盐化合物的关系： 在pH8.3的水中，25时CO2、HCO3-与pH的关系应符合式,实测pH值与上述计算pH值的误差a应0.2,例 某600MW火电厂采用地下水为水源的水

19、质： Ca2+=69.05mg/L，Mg2+=26.3mg/L，HCO3-=298.87mg/L， SO42-=82.04mg/L，Na+K+=63.9mg/L，Cl-=61.04mg/L， 游离CO2=10.2 mg/L，PH=7.47.6,可溶硅为：15.79 mg/L （1）按水处理工艺这种水属哪类？可以形成哪些化合物，含量 为多 少mmol/L? （2）该种水质的硬度、碱度和含盐量各为多少mg/L(或mmol/L)? 解： 1/2Ca2+=69.05/20.04=3.45 mmol/L 1/2Mg2+=26.30/12.15=2.16 mmol/L Na+=63.9/22.99=2.7

20、8 mmol/L HCO3-=298.87/61.02=4.90 mmol/L SO42-=82.04/48.03=1.71 mmol/L C1-=61.04/35.45=1.72 mmol/L （1）根据假想结合原则，该水非碱性水中的鎂硬水，其中有： 1/2Ca(HCO3)2=3.45mmol/L； 1/2Mg(HCO3)2=1.45mmol/L； 1/2MgSO4 =0.71mmol/L； 1/2Na2SO4=1.0mmol/L； NaCl=1.72mmol/L。,(2)求硬度、碱度和含盐量： 含盐量=Ca2+Mg2+Na+HCO3-+SO42- +C1-=483.39 mg/L 或 含盐

21、量=1/2Ca2+1/2Mg2+Na+=8.39mmol/L 含盐量=1/2SO42-+HCO3-+C1-=8.33mmol/L 硬度：HCa=3.45mmol/L；HMg=2.16mmol/L H=HCa+HMg=3.45+2.16=5.61mmol/L； HF=0.71mmol/L HT=4.90 mmol/L H=HF+HT=5.61mmol/L BG=0 按其硬度的大小为中等硬度水。 碱度： P= 2.45mmol/L； M= 4.90mmol/L； 答：（略）,思 考 题,1.天然水中含有哪些杂质? 2.什么叫硬度、碱度、酸度? 3.硬度分为几种? 4.碳酸化合物在水中的存在形式与p

22、H值有何关系? 5.硅酸化合物在水中的存在形式与pH值有何关系?,第二章 水的预处理,除去天然水中悬浮物和胶体杂质，通常采用的方法是混凝沉淀(澄清)及过滤处理。 水的预处理的工艺流程通常为： 原水混凝沉淀澄清过滤 第一节 水的混凝处理 第二节 水的沉淀和澄清处理 第三节 水的过滤处理 第四节 水的吸附处理 第五节 预处理系统及运行,第一节 水的混凝处理,混凝处理就是在水中投加适当的化学药剂，使水中微小的悬浮物以及胶体结合成大的絮凝体，并在重力作用下沉淀出来。投加的化学药剂称为混凝剂。 一、胶体的稳定性 促使水中胶体具有聚集稳定性的原因有以下三种： (1)胶体表面带电； (2)胶体表面有水化层；

23、 (3)胶体表面吸附有某些促使胶体稳定的物质； (4)胶体颗粒布朗运动。 二、胶体的脱稳 (1)投加电解质。电中和、压缩双电层 (2)投加与天然水中胶体电荷相反的胶体。电中和、压缩双电层 (3)投加高分子絮凝剂。吸附架桥,胶体的结构,三、影响混凝效果的因素 （1）水的H值 （2）混凝剂的用量水温 （3）水和混凝剂的混合速度 （4）水中杂质 （5）接触介质 四、混凝处理后水质变化 除掉部分： 悬浮物；60%80%有机物； 部分重碳酸盐硬度； 占全硅25%50%的胶态硅。 增加部分： SO、Cl等；CO；HF；溶解固形物。,五、混凝试验 例2-1 求取硫酸铝的最优加药量。运行条件选取：温度按给定的

24、实际水温；搅拌情况为先是2min以120r/min的快速搅拌，后是20min以30r/min的慢速搅拌。 根据一般经验，将力药量范围暂定为1060mg/L A12(SO4）3。此时，可以按等间隔的方法定出6个试验，它们的加药量分别为10，20，30，40，50，60mg/L；也可按0.618的优选法*定出4个加药量为：10，29，41，60 mg/L。 试验结果的判断标准为：开始出现凝絮的时间；凝絮颗粒的大小；橙清所需的时间；必要时，还应对其他情况进行描述，如过滤后水的浊度和颜色，沉淀泥渣的量等。,可以看出加药量在2941mg/L之间最为优越。为了进一步求得更精确的数值，可以 再以做一次试验，

25、此时，将加药量范围定为2941mg/L之间，方法与上述试验相同， 经过这样的两次试验，一般都可获得比较满意的结果。,六、混凝加药系统,第二节 水的沉淀和澄清处理,一、平流式沉淀池 1-进水区；2-多孔隔墙；3-沉淀区； 4-出水区；5-存泥区，6-出水槽,颗粒在静水中的沉降 沉降速度公式，又称为司笃克斯公式： 1、u与d的平方成正比，因此颗粒直径d对沉降速度的影响很大。 2、颗粒与水之间的密度差( s- L)越大，沉降速度越快，增大絮状物的密度，可提高沉淀效果。 3、通过混凝处理将水中细小颗粒凝聚成絮状物，可大大增加沉降速度，提高沉淀效果。水温越高，水的动力粘度系数越小，沉降速度增加。,二、斜

26、管(板)沉淀池,三、泥渣悬浮式澄清池,1-分离器； 2-喷嘴； 3-混合区； 4-水平隔板； 5-垂直隔板； 6-反应区； 7-过渡区； 8-出水区； 9-水栅； 10-集水槽； 11-拌泥系统； 12-泥渣浓缩器； 13-采样管： 14-可动罩子,四、机械搅拌加速澄清池,1-进水管；2-进水槽；3-第一反应室(混合室)； 4-第二反应室；5-导流室；6-分离室；7-集水槽； 8-泥渣浓缩室；9-加药管；10-机械搅拌器； 11-导流板；12-伞形板,五、水力循环澄清池,1-进水管；2-喷嘴；3-棍合室；4-喉管； 5-第一反应室；6-第二反应室；8-集水槽； 9-泥渣浓缩室；7-分离室；10

27、-调节器； 11-伞形挡板,六、监督项目,清水层的高度； 悬浮泥渣量：反应室、泥渣浓缩和池底等部位。 进水流量、加药量、水温、排泥时间、排泥门开度等。 出水水质：悬浮物含量或浊度 悬浮泥渣量，通常采用的是一种称为沉降比的方法，这使用一直径为4060mm、高250350mm的量筒，将含泥渣的样品装入，经静置一定时间后，观察其泥渣沉降情况。静置时间2，5，20，60min，只要选取一个适当的时间作为标准就可以。其结果可用沉降后泥渣的体积占样品总体积的百分率(沉降比)表示。 澄清池各部分取得水样的沉降比究竟以多大为合适，无法预定，要由各台澄清池的具体运行经验来决定。,第三节 水的过滤处理,水通过滤料

28、层除去其中悬浮物的工艺称为过滤，按滤料类别分为粒状滤料过滤、膜状滤料过滤、线状滤料过滤。 一、过滤机理 二、滤料及滤层 三、滤层中滤料的排布方式与过滤效果 四、过滤工艺 五、过滤设备 六、混凝过滤,一、过滤机理,过滤主要取决于悬浮颗粒和滤料的性质、相对粒径的大小以及过水断面的水流状态。 过滤机理有以下两种作用： (1)机械筛滤作用：当滤料粒度较小时，粒径大于滤料层孔隙的悬浮物由于吸附和机械筛滤作用彼此重叠和架桥作用，在滤层表面形成了一层附加的滤膜，在以后的过滤过程中，这层滤膜主要起机械截留作用，这种过滤称为膜过滤或表面过滤。 (2) 接触絮凝作用。当滤料粒度较大时，悬浮颗粒的水流经滤层中的孔道

29、时，在范德华力、静电力的作用下，靠吸附和架桥作用而粘附在滤料表面，这种过滤称为深层过滤。,二、滤料及滤层,1、颗粒状滤料： （1）化学性能稳定，不影响出水水质； （2）机械强度良好，使用中不碎裂； （3）粒度适当。常用“粒径”和“不均匀系数”两个指标表示。粒径表示滤料颗粒大小的概况，不均匀系数表示滤料中不同大小的滤料颗粒的分布情况。 （4）廉价，便于取材。 常用的滤料为石英砂、无烟煤、大理石、活性炭等； 2滤层 (1)滤层空隙率。滤层中滤料颗粒与颗粒之间的空间体积占滤层总体积的百分率，即为滤层空隙率。空隙率愈大，过滤水头损失增加缓慢，过滤周期可以延长，因此滤层的截污能力得以提高；但穿透厚度也随

30、之增大。 (2)滤层厚度。达到某规定水质所需要的滤层厚度称悬浮杂质的穿透厚度 ，穿透厚度加上一定安全因素的厚度即为滤层的设计厚度。,三、滤层中滤料的排布方式与过滤效果,四、滤料的级配,五、过滤工艺,过滤处理是由过滤、反洗和正洗三个步骤交替循环操作。 1过滤 过滤器通常运行到出水浊度达到规定的允许值或进出口压差达到规定的允许值时停止运行，这时称过滤器失效。 表示过滤设备运行的技术指标主要有出水浊度、滤料的截污容量和滤层的水头损失。,2反冲洗 反冲洗的目的是除去滤层中截留的杂质、气泡、破碎滤料，恢复滤料的截污能力。 反冲洗方法主要有两种：水反冲洗；辅以空气擦洗的水反洗。 反冲洗效果：反洗强度或反洗

31、膨胀率，反冲洗时间。 反洗膨胀率：反冲洗时，滤层膨胀时增加的厚度与滤层原厚度比值的百分数。 反冲洗强度：反冲洗时单位时间单位过滤面积上通过的反冲洗水量称为，用g表示，单位：L/(sm2),六、过滤设备,1压力式过滤器,压力式机械过滤器,2无阀滤池,3空气擦洗滤池,空气擦洗滤池,4纤维过滤器,运行参数： 1)过滤速度。2040m/h。 2)过滤水头损失。进、出口压差一般0 .10MPa，最大时不得超过020MPa。 3)出水水质。当水经混凝处理，进水浊度20FTU时，出水浊度1FTU。 4)截污容量。当过滤速度为20-40m/h时，截污容量约为5-10kg/m3。 清洗强度为8-10L/(m2s

32、)，相应清洗流速约30m/h左右。 5)空气吹洗气量约为60-80L(m2s)，气压0.05-0.1MPa。 6)清洗时间约20-40min。,六、混凝过滤,当原水悬浮物较低(如低于50mg/L)，而胶体杂质(如胶体硅)含量较高时，可以将混凝和过滤在一个设备中进行，这种处理工艺就是所谓的混凝过滤。也有称接触过滤。 混凝过滤有两种作法：一种是当加有混凝剂的水中生成微小絮状物时，将水引入过滤器，这称为徽絮凝过滤；另一种为，在微小絮状物生成之前，水已到达滤层中，水中胶体和滤料疑聚在一起，此法称为凝聚过滤。,第四节 水的吸附处理,水的吸附处理的主要目的是去除水中有机物，降低水的COD值。还可以去除游离

33、氯。 活性炭是非极性吸附剂，所以它对于某些有机物有较强的吸附力。活性炭的吸附力以物理吸附为主，一般是可逆的。 活性炭过滤法能较彻底除去水中的游离氯： Cl2+H2O=HCl+HCLO HClOHCl+O (新生态氧) 这里所产生的新生态氧可以和活性炭中的碳或其他易氧化的组分反应，例如； C+2OCO2,思 考 题,1说出胶体稳定存在于水中的原因。 2以Al2(SO4)318H20为例，叙述混凝处理的原理。 3影响混凝效果的因素有哪些? 4水的过滤机理是什么? 5什么叫混凝剂、滤料? 6绘图说明常用过滤器的结构及其运行过程。,学习内容,绪论 第一章 电厂用水概述 第二章 水的预处理 第三章 水的

34、预脱盐（超滤、反渗透） 第四章 锅炉补给水深度除盐 第五章 凝结水精处理 第六章 超临界机组热力设备腐蚀概述 第七章 热力设备的氧腐蚀和酸性腐蚀 第八章 超临界机组的水化学工况 第九章 冷却水系统的腐蚀与防护 第十章 热力设备的化学清洗,超 滤,一、超滤原理 超滤 （UF ）原理是利用一种压力活性膜,在外界推动力(0.040.7MPa)作用下，截留水中胶体颗粒和有机物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。,二、超滤结构及性能,常规超滤膜膜材料CA,CTA,PAN,PS,PSA,PES,PVDF等几种； 超滤的操作模型可分为重过滤和错流过滤； 组件类型有中空、卷式、平板、管式等几种。其中中空纤

35、维膜是超滤技术中最为成熟与先进的一种形式。 中空纤维外径0.52.0mm ,内 径0.31.4mm ,中空纤维管壁上 布满微孔,原水在中空纤维外侧或内 腔内加压流动,分别构成外压式和内 压式。 超滤是动态过滤过程,被截留物质 可随浓缩水排除,配合定期反洗及化 学清洗,可长期连续运行。,1、海德能超滤膜特性,滤元型式：内压式中空纤维膜 膜丝数量：13200根 膜材质： 亲水性聚醚砜 中空膜丝直径： 标准型内径：0.8 mm/外径： 1.3 mm 粗丝型内径：1.2 mm/外径： 2.0 mm 膜面积：46 m2 膜厂商推荐水通量：59-145L/m2 水流方向：过滤时内进外出，反洗时外进内出(内

36、压式) 胶体SiO2去除率：95% 截留分子量：150,000 Daltons MWCO,2、海德能超滤膜应用参数,典型产水通量: 59145L/m2/hr(3585 GFD) pH 耐受范围: 213 耐自由氯强度: 5ppm(连续运行) 100ppm(瞬时运行) 200ppm(化学清洗) 耐过氧化氢强度：200ppm(瞬时运行） 最大给水压力： 5bar (73psig) 最大透膜压差： 2.1 bar (30psig) 最高运行温度： 40 进水浊度：15NTU 出水：SDI1 反洗条件：水温：40；水压：0.24Mpa； 水量：190 m3/h；频率：30分钟,3、超滤膜结构,（1）膜

37、组件剖面图,HYDRAcap 组件,0.8 mm 内径 1.2 mm 内径 HYDRAcap 40: 30 m2 (320 ft2) 19 m2 (200 ft2) HYDRAcap 60: 46 m2 (500 ft2) 30 m2 (320 ft2),（2）膜块系统图,IMS中试试验装置（UF+RO）,三、超滤膜组件保存方法,1、出厂包装 新出厂的HYDRAcap组件内充有1.0 %亚硫酸氢钠(SBS)溶液，以抑制微生物增长。 2、备用保存 HYDRAcap膜组件在以下情况下，可以安全存放两年。 HYDRAcap应放置于阴凉干燥处，避免阳光直射，环境温度在525。 组件要求竖直存放，一个月

38、后倒置，每个月颠倒一次方向。 如果储存时间超过了6个月，需按下面步骤重新补加保护液： A. 取下三个端口的塑料端帽 B. 从组件中放出1升旧保护液 C. 从给水口注入下述溶液： HYDRAcap60：亚硫酸氢钠（SBS）60g5g，溶于100050ml自来水 HYDRAcap40：亚硫酸氢钠（SBS）40g5g，溶于100050ml自来水 D. 将三个端口用塑料端帽重新盖好，以保持清洁，防止SBS保护液的挥发 和氧化 E. 将组件旋转180，倒置储存。 3、停运保存 已经装入系统并冲洗使用过的HYDRAcap组件，保存一周时，先进行反冲洗，然后注入浓度2mg/L的次氯酸钠溶液或浓度50mg/L

39、双氧水（H2O2）溶液，保存一周以上时，只要重新反洗并注入上述保护液即可。重新投入运行前，必须将组件反洗至保护液排干净为止。,四、超滤装置标准化（20 ）数据分析,1、水通量： J= (L/m2/hr) 其中：J过滤水通量（L/m2/hr） Q过滤水流量（m3/hr） Am有效膜面积（m2） 2、透膜压差(TMP) ： TMP= 其中：TMP透膜压差，Mpa P给水入口水入口压力，Mpa P浓水入口浓水入口压力，Mpa P产水出口产水出口压力，Mpa,3、压差或P P=P给水入口-P浓水出口（Mpa） 其中：P给水入给水入口处压力（Mpa） P浓水出口水出口处压力（Mpa） 4、即时回收率 系

40、统一个运行/反洗周期的回收率 R= 其中： R系统回收率 V反洗单个反洗周期的反洗水量 V过滤单个过滤周期的产水量（过滤周期 指两次反洗之间的一段时间） V浓水单个过滤周期的浓水量 V正冲洗单个反洗周期的正冲洗水量,五、超滤运行,运行（流程）模式： 正常过滤反冲洗加化学药剂的反冲洗(CEB) 化学清洗完整性测试。 1、正常过滤 超滤过滤方式分为：全量过滤和错流过滤。 （1）全量过滤：进水水质较好时采用全量过滤运行方式。过滤参数为，水通量：59145 L/m2/hr(3585 GFD)；透膜压降：0.31.5 bar(422psi)；回收率：90 98%(包括反洗)。 （2）错流过滤高浊度/高T

41、SS进水时使用错流过滤方式，过滤参数为，产水通量：55100L/m2/hr(3260 GFD)；单支膜组件错流流量：3.65.5 m3/hr (1624gpm)；回收率：8090%(包括反洗)。,全量过滤原理,错流过滤原理,全量过滤顶部进水流程,交错过滤顶部进水流程,2、系统的反洗,超滤的反洗分为两种：水冲洗和加化学药剂的反冲洗，即强化反洗CEB。 反洗时的各种参数为： 水通量：300340L/m2/hr(175200GFD)； 压力：2.4bar(35psi)； 频率：每隔1560分钟； 持续时间：3060秒； CEB频率：最大：每次反洗；最小：每天12次； CEB持续时间：110 分钟；

42、化学药剂：NaOCl、H2O2、酸、碱。 （1）空气加压（第一步） 加入无油压缩空气，并在15psi下持续5秒钟即可。 （2）正向冲洗（第二步） 用过滤水/透过水，以每支组件至少40gpm（150lpm）的流量，正向冲洗堵塞的纤维丝和沉积在膜表面的污染物。,（3）底部反洗和顶部反洗（第三步和第四步） 滤过水以175200gfd(300350l/m2/h)的高通量进入膜，从膜丝外侧进入到纤维丝内侧，与正常过滤流向相反，脱除膜内的颗粒物质。第三步即底部反洗时，反洗水自底部给水口排出。第四步即顶部反洗时，反洗水自浓水口排出。 （4）浸泡（第五步） 只是在CEB（化学加强反洗）时才需浸泡。化学药品可以

43、在膜组件内浸泡一段时间。 （5）顶部反洗（第六步） 反洗最后一步与第四步操作相同，但时间是第四步的两倍。如果反洗中加入了药品，应采用第二步（浸泡）+ 第三步（底部反洗），然后是最终的顶部反洗。,超滤装置反洗及投运程序方格内有阴影的表示对应阀门/设备开启，无阴影表示对应阀门/设备关停。,3、超滤膜的化学清洗,化学清洗频率：每隔12月； 清洗药剂：NaOCl+NaOH或柠檬酸；超滤膜内壁与透水侧都可进行化学清洗。 （1）清洗液配制,（2）循环清洗 应先用碱液+氧化剂清洗，然后用酸液循环清洗。 关闭超滤装置上的过滤液阀门，只清洗膜丝内腔给水侧至少45分钟。 以每支膜组件3.4m3/h流量循环清洗膜丝

44、内腔。 长期循环清洗液有可能使温度升高并超过40，这种情况下应再加入反渗透产水，使温度降低至40以下。 （3）漂洗 漂洗经常通过反洗来实现，每个反洗步骤的持续时间可以改变，以确保将化学药品清洗干净；或者可以采用多次反洗来达到同样效果。,膜内壁的化学清洗流程,六、超滤装置的运行监控,（1）当超滤正常运行时，每2小时记录： 入口母管浊度（NTU）、温度（）、 给水入口压力（Mpa）； 出口母管浊度（NTU）、PH值、余氯、温度（）、电导率、产水出口压力（Mpa）；浓水出口压力（Mpa）；即时产水量（m3/hr）、即时浓水流量（m3/hr）、即时循环流量(m3/hr)。 （2）在运行中要监督保安过滤

45、器出、入口压力（Mpa） 防止压差大于0.05MPa，否则应及时更换滤芯。 （3）每4小时测一次超滤出口SDI，SDI应小于3。 （4）超滤正常运行时，入口水质应符合下列要求： 温度40，浊度15NTU， 余氯100mg/L， PH：213。,第三章 反渗透预脱盐,第一节 反渗透脱盐的基本原理 第二节 反渗透膜的选择性透过原理 第三节 反渗透膜及反渗透装置 第四节 反渗透装置的预处理 第五节 反渗透装置运行与维护 第六节 反渗透的后处理,第一节 反渗透脱盐的基本原理一、反渗透脱盐的原理,二、渗透压,为渗透压；R为气体常数；T为水的绝对温度； ci为溶质的摩尔浓度之和,Ko为系数，一般为(2-4

46、)X10-5，具体数值可咨询膜供应商； t为水温，；TDS为总溶解固形物含量，mg/L 。,溶剂自动地从低浓度的一侧经过半透膜流向高浓度的一侧，这种自然现象叫做渗透（Osmosis）。 当在浓溶液上外加压力（该压力大于渗透压）时，浓溶液中的溶剂就会通过半透膜流向稀溶液的一侧，这种现象叫做反渗透（Reverse Osmosis）。,三、操作压力,操作压力是指反渗透装置的实际运行压力，它由渗透压、反渗透装置的水流阻力、维持膜足够的透水速度的所必需的推动压力所决定。实际操作压力大致是渗透压的520倍甚至更高一些。,第二节 反渗透膜的选择性透过原理,一、选择性透过模型 1氢键结合水空穴有序扩散模型,2

47、优先吸附毛细管流模型,二、反渗透方程,Js盐的透过速度； B 为比例系数； c2 为盐水侧膜表面处盐的浓度； c3 为淡水侧膜表面处盐的浓度； jv 为溶液(主要为水)的透过速度； A 为纯水透过系数。,三、无机物的分离,盐水和细孔中的离子浓度公式 C2盐水中离子浓度； C孔膜孔中离子浓度； I和 分别是盐水和膜的介电常数； q 离子电荷； 与DebyeHuckel模型中的离子半径(1/kp)和膜孔径有关的常数，=(1+kp2r2)-1/2； a 离子半径；k Boltzmann常数； r 膜孔半径。,以上公式表明： (1)孔径小的膜对离子除去率高，不过由于纯水透过速度大致与r1.5成正比，所

48、以孔径变小，膜透水能力下降。 (2)降低膜的介电常数或增加溶液的介电常数，可提高离子除去率。 (3)半径大的离子除去率低。因为水溶液中离子都是水化的，半径小的离子水化半径大，所以水化半径大的离子分离度高。例如，醋酸纤维素反渗透膜对离子除去率由高到低的顺序是： Li+Na+K+， Cl-Br-I-。 (4)电荷高的离子分离度高。例如，某些离子除去率由高到低的顺序为：PO34-SO42-Cl-， Fe3+Ca2+Na+。 (5)离子浓度增加，进入膜孔中的离子增多，离子除去率下降。因此，应尽量避免浓差极化，防止膜表面浓度过度增加。 (6)温度升高，离子进入膜孔中的量增加，但是由于溶剂透过速度增加更快

49、，故透过液中离子浓度减少，离子除去率提高。 (7)上式中不含膜厚度这一物理量，说明离子除去率与膜厚度无关。但尽量降低膜的厚度，以减少透水阻力。,四、有机物的分离,1电离特性 2酸碱性 3空间障碍 4取代基的极性 5溶解度 6分子刚度,第三节 反渗透膜及反渗透装置一、半透膜,1、反渗透膜的性能 （1）产水量： QW=KW（P）A / T 式中： QW产水量 KW与膜性能有关的系数 P膜两侧的压差 渗透压 A膜的面积 T膜的厚度 水通量：单位时间内单位膜面积上的产水量，单位为加仑/平方英尺天（GFD）或升/平方米分钟（L/m2min）。 （2）脱盐率： =1KSCA/（QS T） 式中： 脱盐率

50、QS进水盐浓度 Ks与膜性能有关的系数 C膜两侧盐浓度差 A膜的面积 T膜的厚度 温度的影响：进水温度越高，水通量增加，但同时脱盐率会下降。 pH值的影响：膜的脱盐率和水通量都随pH值变化而变化。约在接近中性条件下时，膜的脱盐率最高。 压力的影响：压力越高，产水量越大。膜的脱盐率与运行压力无直接关系。 （3）反渗透膜的其它性能指标,二、反渗透膜按结构分类,1醋酸纤维素(CA) PH值范围在56 2，聚酰胺(PA) pH值范围在211，但对水中游离氯比较敏感。 3复合膜 机械强度高；高脱盐率；高透过性兼备； 抗压密能力强良好的化学稳定性和耐热性； 可干膜存放；推动压力低；抗污染能力强。,三、反渗

51、透系统常用术语,（1）淡水：又称渗透水、产品水，是反渗透系统的净化水。 （2）供水：又称给水，是进入反渗透膜系统的供给水源。 （3）浓水：又称盐水，是反渗透系统的浓缩废液。 （4）半透膜：允许溶液中溶剂透过而溶质却不能透过的膜。 （5）产水量：膜元件、膜组件系列或系统每小时生产淡水的能力。 （6）膜元件：组成反渗透膜组件的单个反渗透膜滤元。 （7）膜组件：含有一个或多个反渗透膜元件的压力容器。 （8）段：膜组件的浓水流经下一组膜组件处理，流经几组膜组件即称为几段。 （9）级：膜组件的产品水再经下一组膜组件处理，产品水经几次膜组件处理即称为几级。 （10）水通量：单位时间内透过膜元件（组件）单位

52、膜表面的水量。 （11）回收率：淡水与供水之比，以百分比表示。 回收率(%)= （12）脱盐率：反渗透装置或膜元件对盐分（或特定物质）的脱除能力。 脱盐率(%)= （13）浓差极化：反渗透装置在运行过程中，淡水透过后，膜界面层浓缩水中含盐量和水之间往往会产生浓度差，严重时会形成很高的浓度梯度的现象，称为浓差极化。 （14）污染指数（SDI）：在一定压力和标准间隔时间内，一定体积的水样通过微孔滤（0.45m）的阻塞率。,四、反渗透装置的结构,1、中空纤维式,2、涡卷式膜元件,第四节 反渗透的预处理,预处理的目的是：防止悬浮物、微生物、胶体物 质等附着在膜表面上或污堵；防止膜表面上结垢；防 止膜受

53、到机械损伤和化学损伤。 1、温度调整 2、pH值调整 3、除去悬浮物和胶体 4、可溶性硅酸的控制 5、防止结垢 6、防止铁锰沉积 7、杀菌处理 8、除去溶解性有机物 9、防止形成硅垢（SiO2）,1、温度调整 设置自动加热系统。温度范围：040 2、pH值调整 原水加酸的目的不仅是为了防止结垢，而且是为了防止膜的水解。 (CA) 使用的PH范围为56；聚酰胺(PA)膜使用的PH范围为310 3、除去悬浮物和胶体 悬浮物和胶体颗粒除去，使进水的浊度和淤塞指数SDI(又称污染 指数FI)达到定值。 用压力调节阀调节给水压力为30psi（0.21MPa）,用秒表和 500mL量筒测出开始通 水时，水

54、连续通过0.45m滤膜， 流出500mL水所需要的时间t0， 通水15min后，再次测定其流出 500mL水所需要的时间t15。,4、可溶性硅酸的控制 在pH=7的条件下，水温25和40时SiO2的溶解度分别为120mg/L和160mg/L； 提高水温、提高pH值、石灰软化原水、降低水的回收率和超滤等 5、防止结垢 产生结垢的物质一般为CaCO3、CaSO4、BaSO4、SiO2和CaF2等。 加阻垢剂、降低回收率等 采用离子交换软化除去钙离子等。 加酸去除碳酸或重碳酸根离子 6、防止铁锰沉积 曝气除去铁锰的措施，使铁生成Fe(OH)3沉淀； 加Na2SO3除去溶解氧，可阻止铁锰氧化，使其保持

55、溶解状态。 7、杀菌处理 杀菌剂为氯化物，如Cl2，此外还有H2O2、O3和KMnO4等。 消除余氯的方法主要有两种： (1)还原法： Na2SO3HClOHClNa2SO4 (2)吸附法： 活性炭C2Cl2H2O4HClCO2,一、反渗透进水水质,二、预处理工艺,1以地下水为水源的预处理工艺 2以地表水为水源的预处理工艺,3以海水为水源的预处理工艺 4以废水为水源的预处理工艺,三、除去悬浮固体,1、在预处理系统中设置： 多层滤料过滤器、活性碳过滤器、软化器、细砂过滤器、微滤器和超滤器等深度过滤装置。 多层滤料过滤器又称多介质过滤器，常用无烟煤和石英砂所组成的双层滤料过滤器； 细砂过滤器常用粒

56、径为0.30.5mm石英砂，层高为8001000mm，滤速约为5m/h； 微滤器又称精密过滤器，孔径范围0.01-350 m。,四、阻垢剂投加系统,五、保安过滤系统,反渗透系统中一般在两处设置着精密过滤器：一是高压泵进水管，二是清洗泵出水管。为了区分，前者称为保安过滤器，后者称为清洗过滤器。主要作用是除去水中粒径大于20 m的杂质 。,保安过滤器外型,第五节 反渗透的运行和维护,一、反渗透系统,工业用小型反渗透工艺流程,火电厂反渗透,二、反渗透装置启动前的检查,三、反渗透装置的运行,1、启动、冲洗 、投运的操作 检查完毕，开启浓水排放气动门，开启淡水排放气动门，开启冲洗入口门，启动冲洗水泵，冲

57、洗反渗透装置20分钟。 停洗水泵，关闭冲洗入口门，启动高压泵，缓慢开启高压泵出口电动门，关闭淡水排放气动门、浓水排放气动门，同时启动阻垢剂加药装置，开始向淡水箱进水。 调节反渗透装置浓水排放手动门，控制产水流量60t/h，浓水流量20t/h。,2、反渗透装置的运行监控 正常运行时，每2小时记录总进水流量、浓水流量、淡水流量、一段进水压力、二段进水压力、浓水压力、淡水压力、浓水PH、淡水电导率。 在正常运行时，入口水质应符合下列要求：温度45，SDI3，余氯0.1mg/L，PH：310。反渗透正常运行时，每段压差应小于0.25MPa。 阻垢剂加药系统出现故障无法加药时，反渗透必须停运。 3、反渗透装置的停运 停阻垢剂加药装置，停高压泵，关闭高压泵出口电动门。 开启浓水排放气动门、淡水排放气动门，开启冲洗入口门，启动冲洗水泵，冲洗反渗透装置20分钟。 停反渗透冲洗水泵，关闭冲洗入口门，关闭浓水排放气动门、淡水排放气动门。 注：反渗透装置如短期退出运行时（不超过七天），膜