《锅炉补给水系统》PPT课件

锅炉补给水系统一、火电厂用水概述1、火电厂水处理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，这种水如进入汽水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，必须对水进行适当的净化处理和严格地监督汽水质量。火电厂中由于汽水品质不良而引起的危害简述如下：（1）热力设备的结垢。如果进入锅炉或其他热交换器水质不良，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。1、火电厂水处理的重要性因为水垢的导热性比金属的差几百倍，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）的危害很大。结垢可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。结垢不仅危害安全运行，而且还会大大降低火电厂的经济性。例如，当火电厂锅炉的省煤器中结有1mm厚的水垢时，其燃料用量就比无垢时多消耗1.5%～2.0%,造成巨额的经济损失；另外，汽轮机和凝汽器内结垢会导致凝汽器真空度降低，从而使汽轮机的热效率和出力下降；加热器的结垢会使水的加热温度达不到设计值，使整个热力系统的经济性降低；而且，热力设备结垢后必须及时进行清洗工程，这就要停止运行，因而减少了设备的年利用小时数；此外，还要增加检修工作量和费用等。1、火电厂水处理重要性（2）热力设备的腐蚀。火电厂热力设备的金属经常和水接触，若水质不良，则会引起金属腐蚀。火电厂的给水管道、各种加热器、锅炉省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器，都会因水质问题而腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用寿命，造成经济损失，而且金属腐蚀产物转入水中，使给水中杂质增多，从而加重在高热负荷受热面上的结垢，结成的垢又会加速锅炉炉管腐蚀。此种恶性循环，会迅速致爆管事故。此外，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。1、火电厂水处理重要性（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增加蒸汽流通的阻力，使汽轮机的出力下降，当汽轮机积盐严重时，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。因此，火电厂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。1、火电厂水处理重要性2、火电厂水处理工作主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 净化原水，制备热力系统所需质量合格、数量充足的补给水。通常称为锅炉补给水处理。对给水进行除氧或加氧、加药处量。对直流锅炉机组或某些亚临界压力、超临界压力、汽包锅炉机组进行凝结水的净化处理。称凝结水精处理。对循环冷却水进行防垢、防腐蚀和防止微生物滋生等处理。对各种废水进行处理。提供厂区饮用等生活用水。热力设备的化学清洗以及停炉保养。对热力系统各部分的汽水品质进行化学监督，及时调整水质。3、火电厂用水类别（1）原水（又称生水）。原水是指未经任何处理的天然水（如江河、湖、地下水，等等），是火电厂中各种用水的来源。（2）锅炉补给水。原水经过各种方法净化处理后，用来补充机组损失的水，称为锅炉补给水。锅炉补给水按处理方式的不同，又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等。（3）凝结水。在汽轮机中做功后的蒸汽经冷凝成的水，称为凝结水。（4）疏水。各种水汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水，称为疏水。疏水经疏水器汇集到疏水箱或并入凝结水系统中。（5）返回水。热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽冷凝水，称为返回水。返回水又分为热网加热器冷凝水和生产返回冷凝水。（6）给水。送进锅炉的水称为给水。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。热电厂的给水组成中，还包括返回水。（7）锅炉水。在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水，称为锅炉水，习惯上简称炉水。（8）冷却水。用作冷却介质的水称为冷却水。在电厂中，冷却水主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮的水，其次为发电机的内冷水。1—锅炉；2—汽轮机；3—发电机；4—凝汽器；5—凝结水泵；6—凝结水精处理设备7—低压加热器；8—除氧器；9—给水泵；10—高压加热器；11—补给水处理设备12—冷却水泵凝汽式发电厂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水排汽11081111241275923给水64、凝汽式发电厂水汽循环流程二、我公司补给水处理工艺介绍1、我公司锅炉补给水处理概况我公司锅炉补给水原水为舥艚内港河水，原水经补给水泵升压至净水站进行混凝澄清、过滤后作为锅炉补给水处理系统的进水。锅炉补给水处理系统设备（室外水箱除外）主要包括：2套出力为110t/h超滤及其加药、反洗、清洗设备；2套出力为75t/h反渗透及其加药、清洗设备；2列出力为150t/h一级除盐（阳床+混床）设备；2台出力为150t/h混合离子交换器（深度除盐）；酸碱储存及再生设备。2、我公司补给水处理工艺流程舥艚内港河水补给水泵机械搅拌澄清池重力式无阀滤池化学水池化学水泵生水加热器自清洗过滤器超滤装置(UF)超滤水箱反渗透给水泵保安过滤器反渗透高压泵反渗透装置淡水箱淡水泵阳离子交换器除碳器阴离子交换器混合离子交换器除盐水箱除盐水泵主厂房用水点分三大系统：预处理+预脱盐+离子交换除盐3、我公司锅炉补给水品质标准电导率(25℃)：≤0.15s/cm二氧化硅：≤10g/LPH:7±0.5三、锅炉补给水预处理1、预处理概述巴艚内网河水中含有大量的悬浮物、胶体、有机物等，如不预先除去，则会引起管道堵塞、泵与测量装置的擦伤，各种配件磨损，以至影响到后阶段水处理工艺的正常运行。如堵塞及损害反渗透膜、降低离子交换树脂的交换容量，所以在水处理工艺中，应首先除去水中的悬浮物和胶体。预处理由混凝、沉淀、过滤等工作过程组成。2、工艺流程与主要工艺河网补给水泵加药混合消毒杀菌灭藻澄清过滤消毒化学水池河网水经1座名义出力430m3/h机械搅拌澄清池使澄清池出水悬浮物达到3mg/l以下2座名义出力240m3/h重力式无阀过滤器出水悬浮物2mg/l以下至化学水池3、水的混凝处理天然水中含有泥沙、黏土等悬浮物和胶体,在对原水进行深度处理之前,必须将它们除去.悬浮物颗粒的直径大于0.1微米,而胶体的颗粒直径处于0.001~0.1微米之间。大颗粒悬浮杂质可以通过自然沉降的方法去除，而微小粒径的悬浮物和胶体杂质是难以用自然沉降法去除的。对于这类水，可在水中投入某些化学药剂来破坏胶体和细微颗粒在水中形成的稳定体系，使其相互聚合成较大的絮凝体，然后予以分离。我们把这样的方法称为混凝澄清处理，所加的化学药剂，称为混凝剂。3.1混凝机理水中胶体颗粒由于其稳定性，不会自我沉降，若向水中投加称之为混凝剂的药品，则可让水中微小的悬浮物和胶体污染物变成大颗粒沉降，然后再进行澄清和过滤除去。例如将硫酸铝投入水中，它发生电离和水解，生成氢氧化铝：Al2(SO4)3+H2O→2Al(OH)3↓+3H2SO4这个过程很快,通常在30秒内就完成了。氢氧化铝是溶解度很小的化合物，从水中析出形成胶体，这些胶体在天然水中带正电荷，依靠一系列的物理和化学作用，与水中胶体结合，成为粗大的絮状物（通常称为矾花），然后依靠重力下沉，使水变清，将胶体与悬浮物去除。这一过程实际上包括凝聚与絮凝两个阶段。凝聚阶段是从投药到生成小矾花的过程，经过该过程的胶体已脱稳并具有相互聚集的能力；絮凝阶段是指小矾花通过吸附、架桥和网捕作用生成大矾花的过程。完成絮凝过程的设备成称为絮凝池或反应池。3.2混凝剂水的预处理常用的混凝剂有铝盐和铁盐两类。铝盐有硫酸铝、明矾[Al2(SO4)3·K2SO4·24H2O]和聚合铝(PAC)。电厂常用：聚合氯化铝(PAC)。优点：1）加药量少。由于聚合氯化铝所含Al2O3成份高；2）混凝效果好。聚合铝形成絮状物的速度快；3）对低温、低浊水也能适应，对高浊度水也能适应；4）药品腐蚀性少，加药设备简单。性能指标：1）Al2O3含量越高越好；2）碱化度B。所谓的碱化度是指聚合氯化铝中（OH）所占的比例；3）聚合度。即是指它无机分子的聚合程度，一般用分子量来表示，其分子量以数千为宜。4、水的沉淀与澄清沉淀法是水处理中常用的一种方法。它是利用水中悬浮颗粒的可沉淀性能，在重力场的作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。根据水中悬浮颗粒的凝聚性能的强弱，浓度的高低以及可沉颗粒的性质（如比重的等），沉淀可分为三中不同的类型：1）自由沉淀当悬浮物浓度不高时，在沉淀的过程中，颗粒之间不相互碰撞，呈单颗粒状态，各自独立地完成沉淀过程。2）絮凝沉淀悬浮物在沉淀的过程中，颗粒与颗粒之间可能相互碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径和质量逐渐变大，沉淀速度不断加快。4、水的沉淀与澄清3）成层沉淀（或称拥挤沉淀）当悬浮物质浓度大于500mg/L时，在沉淀过程中，相邻颗粒间相互妨碍、干扰，沉速大的颗粒也无法超越沉速小的颗粒，各自保持相互位置不变，并在聚合力的作用下，颗粒群结合成一个整体向下沉淀，与澄清水之间形成清晰的液-固界面，沉淀显示为界面下沉。利用拥挤沉降来去除水中颗粒的设备就是各种类型的澄清池。澄清池就是一种利用池中积聚的泥渣与原水中杂质颗粒相互接触、吸附，以达到泥水快速分离的净水设施。4、水的沉淀与澄清4、机械搅拌澄清池5、水的过滤天然水经混凝、澄清处理之后，水中大部分悬浮物和胶体被除去，但仍残留有少量细小的悬浮颗粒，为保证对悬浮物很敏感的后续处理系统对进水水质的要求，所以还需进一步去除，一般进一步去除细小悬浮物的方法是过滤。过滤机理包括机械拦截、沉淀及吸附等作用。过滤周期初始时，滤料孔隙较绝大部分待滤杂质尺寸为大，故其对于悬浮杂质的截留以吸附作用为主。随着过滤周期的进行，滤料颗粒表面逐渐为截留杂质颗粒所占据，孔隙尺寸变小而机械拦截作用加大。5、水的过滤滤料：滤料是过滤装置的基本组成之一，确定滤料颗粒的级配和滤料层高，对保证过滤效果的重点。同时，滤料必须具备：足够的机械强度，良好的化学稳定性，适当的粒度组成。过滤过程的主要因素：滤速、反洗、水流均匀性、滤池滤料的结块、　　　单层滤料和多层滤料。5.1无阀滤池5.2无阀滤池的原理原水（经机加池处理后）由进水管送入滤池的配水箱，经过配水箱缓冲、平衡负荷后由进水管引入过滤空间，经过滤层自上而下的过滤，清水先进入滤层下部的储水箱，下部储水箱满水后并由连通管注入滤层上部的储水箱内储存，上部储水箱充满后，水流并通过出水管采用溢流的方式流入化学水池。滤层不断截流悬浮物，造成滤层阻力的逐步增加，因而促使虹吸管水位不断上升，当水位达到辅助虹吸管口时，并沿着辅助虹吸管迅速下流，根据流体力学中的伯努利方程可以得知必将在辅助虹吸管及虹吸管内产生抽真空现象，这样就加剧虹吸管内水位的上涨速度，水位迅速达到虹吸管的下降口，于是水并沿着虹吸管迅速下流，虹吸并产生。下部储水箱内的水在虹吸的作用下从下至上通过滤层，对滤料进行反洗，并将泥沙和杂物从虹吸管排出，而上部储水箱通过与下部储水箱的连通管源源不断的将水补充到下部储水箱。当上部水箱内水位下降到真空破坏管口时，因漏入空气而使虹吸管内真空被破坏，虹吸自动停止，恢复正常运行。四、锅炉补给水预脱盐1、系统工艺流程超滤技术作为反渗透的预处理，它具有出水水质稳定，SDI值低，提高了反渗透膜的透水通量，延长了反渗透膜的使用寿命；反渗透技术作为补给水处理的预脱盐装置，大大减少了离子交换系统再生废酸、废碱的排放量，有利于环境保护，同时除去了水中的微粒、有机物和胶体物质，对减轻离子交换树脂的污染、延长离子交换树脂的使用寿命都有着良好的作用。2超滤利用超滤膜为过滤介质，以压力差为驱动力的一种膜分离过程。在一定的压力下，溶剂水和小溶质粒子透过膜而到达低压侧，大粒子组分被膜阻挡。超滤能够有效地去除水中的悬浮物、胶体、有机大分子、细菌、微生物等杂质。超滤膜的孔径在0.002——0.1微米之间，可以截留大部分的胶体和大分子有机物。2.1超滤膜及组件中空纤维式是国内应用最为广泛的一种，其典型特点为没有膜的支撑物，是靠纤维管的本身强度来承受工作压力的。中空纤维式根据膜的致密层是在中空纤维的仙表面或者外表面，分为内压式和外压式。外压式净止透过方式是从膜外向膜内，适合于进水量进水悬浮物含量较高或者不稳定的情况，在一定的运行参数下，外压式膜的进水浊度可在1000NTU左右而连续稳定运行。外压式与内压式中空膜结构中空纤维膜是超滤膜过滤的最主要型式之一，呈毛细管状。其内表面或外表面为致密层，或称活性层，内部为多孔支承体。致密层上密布微孔，溶液就是以其组分能否通过这些微孔来达到分离的目的。超滤中空纤维截面图膜组件环氧树脂端面封装中空纤维丝中心管出水口壳体进水管出水超滤装置2.2超滤进出水控制标准3反渗透在相同的压下，当溶液与纯溶剂为半透膜隔开时，纯溶剂会通过半透膜使溶液变稀的现象称为渗透。当半透膜隔开溶液与纯溶剂时，加在原溶液上使其恰好能阻止纯溶剂进入溶液的额外压力称为渗透压，通常溶液愈浓，溶液的渗透压愈大。如果加在溶液上的压力超过了渗透压，则反而使溶液中的溶剂向纯溶剂方向流动，这个过程叫做反渗透。反渗透又称逆渗透，一种以压力差为推动力，从溶液中分离出溶剂的膜分离操作。从而在膜的低压侧得到透过的溶剂，即渗透液；高压侧得到浓缩的溶液，即浓缩液。3.1反渗透处理技术特点利用反渗透原理进行分离的方法，就是反渗透膜分离技术，其特点如下：①在常温不发生相变化的条件下，可以对溶质和水进行分离，适用于对热敏感物质的分离、浓缩，并且与有相变化的分离方法相比，能耗较低。②杂质去除范围广，不仅可以去除溶解的无机盐类，而且还可以去除各类有机物杂质。③较高的除盐率和水的回用率，可截留粒径几纳米以上的溶质。④由于只是利用压力作为膜分离的推动力，因此分离装置简单，容易操作、自控和维修。⑤由于反渗透装置要在高压下运转，因此必须配备高压泵和耐高压的管路。⑥反渗透装置要求进水要达到一定的指标才能正常运行，因此原水在进入反渗透装置之前要采用一定的预处理措施。为了延长膜的使用寿命，还要定期对膜进行清洗，以清除污垢。3.2反渗透系统流程膜元件结构示意图反渗透膜结构反渗透膜组件反渗透装置3.3反渗透进出水水质我厂反渗透装置设置2套，每套产水量75t/h，每套分两段，一二段为10:5。每列都能单独运行，也可同时运行。反渗透的主要功能是预脱盐，可以去除大量的盐类，降低除盐设备的负荷和延长除盐设备的再生周期。反渗透回收率图解3.4反渗透清洗流程图五、离子交换除盐系统5.1概述水经絮凝沉淀池处理后，除去大部分悬浮物和部分胶体等杂质，再经过超滤反渗透系统处理后，除去大部分胶体和盐份，但是水中的离子含量仍很高，如作锅炉的补给水，还必须进行水的深度除盐处理，达到锅炉补给水标准方能使用。在给水处理上，把降低水中阳离子和阴离子含量的处理称做水的除盐。在现代电厂锅炉的水处理中，离子交换法除盐是必须采用的工艺。工艺的核心是离子交换树脂。离子交换工艺可将水中的离子态杂质几乎全部除尽，制得的水可接近“纯水”。离子交换除盐是指用H型树脂将水中各种阳离子叫换成H+，用OH型阴树脂将水中各种阴离子交换成OH-。5.2系统流程我厂除盐系统由两套出力为150m3/h的二级除盐系列及其再生系统和除盐水储存系统组成。预脱盐系统（UF+RO）来水→逆流再生阳离子交换器→大气式除二氧化碳器→中间水箱→逆流再生阴离子交换器→体内再生混合离子交换器→除盐水箱离子交换除盐系统水质控制标准5.3离子交换原理离子交换树脂是本身带有活性基团的有机合成物质，由于其外形与松树分泌的树脂相象而得名。树脂在水中其本身带有的活性基团中的离子与水中同符号的离子进行交换，如H型强酸性离子交换树脂遇到含有Ca2+的水时，就会发生如下交换反应：2RH+Ca2+=R2Ca+2H+交换的结果，水中Ca2+被吸附在树脂上，树脂原有的H+进入水中，水中Ca2+被除去转变成钙型的树脂。若用盐酸处理，则树脂又恢复成H型，这一过程称之为树脂的再生。树脂的这一特性从而可使树脂反复使用。5.4阳离子交换器进入一级除盐系统的水是经预处理、预脱盐的水，水中只含有少量的溶解性杂质。溶解性杂质包括阳离子、阴离子、少量胶体硅等。其中水中的阳离子主要由Ca2+、Mg2+、K+、Na+和极少量的Al3+、Fe3+离子组成，阴离子主要由HCO3－、SO42-、Cl－和少量的NO3-、HSiO3-离子组成。当水通过强酸性H型阳交换器时，水中所有的阳离子都被强酸性H型树脂吸收，活性基团上的H+被置换到水中，与水中的阴离子组合生成酸。5.4.1阳离子交换器阳离子交换器的出水是酸性水。但当交换器运行失效时，其出水中就会有其它阳离子的泄漏，而在诸多的阳离子中，首先漏出的阳离子是Na+，故习惯上称之为漏钠。当出水中的Na+超过一个给定的极限值时，阳离子交换器被判失效，需停运再生后才能投入运行。为什么阳交换器失效时，首先发生漏钠，而不是漏Ca2+或Mg2+离子？Fe3+>A13+>Ca2+>Mg2+>K+>NH4+>Na+5.4.1阳离子交换器排水装置压脂层200mm进水装置反洗空间中间排液装置树脂层1600mm逆流再生阳离子交换器结构图5.5阴离子交换器阴离子交换实质上是阴树脂中的OH与酸性水(经过阳离子交换及除碳)中的负离子进行交换。所以在强碱性阴离子交换器内发生的反应NO3-+ROH→RNO3+OH-（SO42－>NO3－>Cl－>OH－>F－>HCO3－>HSiO3－压脂层进水装置反洗空间中间排液装置树脂层2500mm排水装置5.6混合离子交换器混合床是圆柱型密闭容器。其内部有进水装置、排水装置、中部有再生时排再生废液的中间排水装置等。由于阳、阴树脂混合均匀，所以阳、阴离子交换反应几乎是同时进行的，置换出的H+和OH-立即生成水，都不会积累，消除了反离子作用，交换反应进行得十分彻底，出水水质很好。进水装置中间排液装置排水装置进碱装置反洗空间树脂层Thankyou!THEEND