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第三章第三章 电厂锅炉补给水处理技术电厂锅炉补给水处理技术l内容提要：内容提要：扼要介绍火电厂水汽循环系统及水处扼要介绍火电厂水汽循环系统及水处理的重要性，着重讨论制备锅炉补给水的理的重要性，着重讨论制备锅炉补给水的预处理和离子交换的原理，主要工艺及设预处理和离子交换的原理，主要工艺及设备；凝结水的净化处理；锅炉水的处理原备；凝结水的净化处理；锅炉水的处理原理和技术；循环冷却水系统及处理原理、理和技术；循环冷却水系统及处理原理、工艺和主要设备。工艺和主要设备。1目录目录第一节第一节 火力发电厂中水处理的作用火力发电厂中水处理的作用第二节第二节 水的预处理水的预处理第三节第三节 水的离子交换处理水的离子交换处理第四节第四节 凝结水的净化处理凝结水的净化处理第五节第五节 锅内处理锅内处理第六节第六节 冷却水处理冷却水处理2第一节第一节 火力发电厂中水处理的作用火力发电厂中水处理的作用 火力发电厂是利用燃料燃烧产生的热能火力发电厂是利用燃料燃烧产生的热能转变成电能的，这种能量的转换是通过水来转变成电能的，这种能量的转换是通过水来实现的。因此，水在火力发电厂中起着极重实现的。因此，水在火力发电厂中起着极重要的作用，水处理是火力发电厂生产过程的要的作用，水处理是火力发电厂生产过程的不可缺少的组成部分。不可缺少的组成部分。火力发电厂的水汽循环系统火力发电厂的水汽循环系统 水处理的重要作用水处理的重要作用 3u火力发电厂的水汽循环系统火力发电厂的水汽循环系统 火火力力发发电电厂厂的的水水汽汽循循环环系系统统可可分分为为凝凝汽汽和和凝凝汽兼供热汽兼供热两种形式。两种形式。凝凝汽汽式式是是指指只只发发电电不不供供热热的的凝凝汽汽式式发发电电厂厂的的水水汽汽循循环环系系统统，这这种种系系统统正正常常运运行行的的锅锅炉炉补补给给水水量很小，一般为锅炉蒸发量的量很小，一般为锅炉蒸发量的24%。凝凝汽汽兼兼供供热热式式是是指指除除发发电电外外，兼兼向向附附近近工工业业区区、生生活活区区供供热热的的水水汽汽循循环环系系统统，锅锅炉炉补补给给水水量量要大得多，如热力发电厂水汽循环系统。要大得多，如热力发电厂水汽循环系统。热力发电厂水汽循环系统主要流程见热力发电厂水汽循环系统主要流程见图图3-13-1。4图图3-1 3-1 热力发电厂水汽循环系统主要流程热力发电厂水汽循环系统主要流程5 实实际际运运行行中中，任任何何水水汽汽循循环环系系统统都都要要有有一一部部分汽水损失，大致有如下几个方面：分汽水损失，大致有如下几个方面：(1)(1)系统内水汽循环损失：系统内水汽循环损失：如如汽汽包包锅锅炉炉的的排排污污，各各种种排排汽汽损损失失锅锅炉炉安安全全门门、过过热热器器放放汽汽门门、汽汽轮轮机机轴轴封封、抽抽汽汽器器、除除氧氧器器等等的的排排汽汽，各各种种水水箱箱的的溢溢流流和和管管道道的的跑跑冒冒滴漏等等。滴漏等等。(2)(2)对外供汽损失对外供汽损失 对非生产、生活供汽大部分不能返回。对非生产、生活供汽大部分不能返回。(3)(3)厂内其它用汽损失厂内其它用汽损失 如采暖、生活用汽等等。如采暖、生活用汽等等。6 根根据据水水在在水水汽汽循循环环系系统统中中所所经经历历的的过过程程，我我们赋予这些水以不同的名称。们赋予这些水以不同的名称。(1)(1)生水生水 生生水水是是未未经经处处理理的的天天然然水水，如如地地下下水水、江江河河水、水库湖泊水等等。水、水库湖泊水等等。(2)(2)锅炉锅炉补给水补给水 生生水水经经水水处处理理车车间间净净化化后后，用用于于补补充充发发电电厂厂水汽损失的水，叫锅炉补给水。水汽损失的水，叫锅炉补给水。(3)(3)汽轮机汽轮机凝结水凝结水 蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水。蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水。(4)(4)疏疏水水 各各种种用用汽汽设设备备、蒸蒸汽汽管管道道中中凝凝结结的的蒸蒸汽汽凝凝结结水，一般汇集到输水箱，也有的并入凝结水系统。水，一般汇集到输水箱，也有的并入凝结水系统。7 (5)(5)返回返回凝结水凝结水 它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水，简称它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水，简称返回水。返回水。(6)(6)给水给水 给水是指进入锅炉的水，对于热电厂，它包括给水是指进入锅炉的水，对于热电厂，它包括汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。(7)(7)锅炉水锅炉水 锅炉水又叫炉水，是指锅炉本体的蒸发系统中锅炉水又叫炉水，是指锅炉本体的蒸发系统中流动的水。流动的水。(8)(8)冷却水冷却水 是指用作冷却介质的水，在电厂中主要指在凝是指用作冷却介质的水，在电厂中主要指在凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。8u水处理的重要作用水处理的重要作用 在火力发电厂的热力系统中，水的品质是影响在火力发电厂的热力系统中，水的品质是影响热力设备安全、经济运行的重要因素。热力设备安全、经济运行的重要因素。天然水中含有许多杂质。若把这些水不经净化天然水中含有许多杂质。若把这些水不经净化处理就引入热力设备，将会由于汽水品质不良引起处理就引入热力设备，将会由于汽水品质不良引起各种危害，主要是热力设备的各种危害，主要是热力设备的结垢、腐蚀和积盐结垢、腐蚀和积盐。结垢结垢 结垢极易发生在热负荷较高的部位，如锅炉的结垢极易发生在热负荷较高的部位，如锅炉的炉管、各种热交换器。水垢的导热性比金属差几百炉管、各种热交换器。水垢的导热性比金属差几百倍，结垢的金属管壁就会产生过热，强度下降，引倍，结垢的金属管壁就会产生过热，强度下降，引起管道的损坏。冷却水处理不当，会使凝汽器铜管起管道的损坏。冷却水处理不当，会使凝汽器铜管结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。9腐蚀腐蚀 水质不良会引起热力设备的腐蚀，主要是水质不良会引起热力设备的腐蚀，主要是电化电化学腐蚀学腐蚀，容易发生在给水管道、省煤器、水冷壁、，容易发生在给水管道、省煤器、水冷壁、过热器、汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部过热器、汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部位。腐蚀将大大减少设备的使用年限。位。腐蚀将大大减少设备的使用年限。积盐积盐 含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时，含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时，杂质会沉积下来，这叫做杂质会沉积下来，这叫做过热器、汽轮机的积盐过热器、汽轮机的积盐。过热器的积盐有可能引起爆管，汽轮机的积盐将大过热器的积盐有可能引起爆管，汽轮机的积盐将大大降低汽轮机的出力。大降低汽轮机的出力。因此，为了保证安全、经济运行，各电厂对锅因此，为了保证安全、经济运行，各电厂对锅炉用水的水质都规定了严格的要求。炉用水的水质都规定了严格的要求。10 火力发电厂水处理工作的主要内容大致如下：火力发电厂水处理工作的主要内容大致如下：(1)(1)净化净化生水生水 净化生水的目的是制备所需质量的锅炉补给水，净化生水的目的是制备所需质量的锅炉补给水，这个处理过程也叫做炉外水处理。包括预处理，软这个处理过程也叫做炉外水处理。包括预处理，软化或除盐。化或除盐。(2)(2)高参数机组或直流锅炉的凝结水净化。高参数机组或直流锅炉的凝结水净化。(3)(3)对给水的除氧、加药。对给水的除氧、加药。(4)(4)汽包锅炉的锅内水处理。汽包锅炉的锅内水处理。(5)(5)冷却水的处理。冷却水的处理。(6)(6)热电厂对返回水的除油、除铁。热电厂对返回水的除油、除铁。(7)(7)热力系统的水汽质量监督。热力系统的水汽质量监督。(8)(8)锅炉锅炉及其他热力设备的清洗。及其他热力设备的清洗。11第二节 天然水中的杂质与水质指标水中的杂质 水中所含的杂质按其在水中存在的状态可以分为三类：悬浮物水中所含的杂质按其在水中存在的状态可以分为三类：悬浮物质、溶解物质和胶体物质。悬浮物质是由大于分子尺寸的颗粒组成的，质、溶解物质和胶体物质。悬浮物质是由大于分子尺寸的颗粒组成的，它们靠浮力和粘滞力悬浮于水中。溶解物质则由分子或离子组成，它它们靠浮力和粘滞力悬浮于水中。溶解物质则由分子或离子组成，它们被水的分子结构所支承。胶体物体则介于悬浮物质与溶解物质之间，们被水的分子结构所支承。胶体物体则介于悬浮物质与溶解物质之间，这三种杂质的尺度为：这三种杂质的尺度为：溶解物质溶解物质溶解物质溶解物质胶体物质胶体物质胶体物质胶体物质悬浮物质悬浮物质悬浮物质悬浮物质10-510-410-310-210-1110100(m)12水质指标水质指标水质水质是指是指水和其中所含杂质共同表现出来的物理水和其中所含杂质共同表现出来的物理、化学和生化学和生物学的综合特征物学的综合特征。各项水质指标则表示水中。各项水质指标则表示水中杂质的种类杂质的种类、成分和数量成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。水质指标项目，是判断水质的具体衡量标准。水质指标项目繁多，总共可有上百种，它们可分为物理的、化学的和生繁多，总共可有上百种，它们可分为物理的、化学的和生物的三类。物的三类。（一）物理性水质指标（一）物理性水质指标 属于这一类的水质指标主要有：属于这一类的水质指标主要有：1、感官物理性状指标，如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。、感官物理性状指标，如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。2、其它的物理性水质指标，如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固、其它的物理性水质指标，如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率（电阻率）等。体、电导率（电阻率）等。13水质指标水质指标（二）化学性水质指标（二）化学性水质指标 1、一般化学性水质指标，如：、一般化学性水质指标，如：pH、碱度、硬度、各种、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量，一般有机物质等。阳离子、各种阴离子、总含盐量，一般有机物质等。2、有毒的化学性水质指标，如：各种重金属、氰化物、有毒的化学性水质指标，如：各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。多环芳烃、各种农药等。3、氧平衡指标，如溶解氧（、氧平衡指标，如溶解氧（DO）、化学需氧量）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（）、总需氧量（TOD）等。）等。（三）生物学水质指标（三）生物学水质指标 一般包括细菌总数、总大肠杆菌群数、各种病原细菌病一般包括细菌总数、总大肠杆菌群数、各种病原细菌病毒等。毒等。14第三节第三节 补给水的预处理补给水的预处理 天然水中常含有大量的悬浮物和胶态杂质。天然水中常含有大量的悬浮物和胶态杂质。电厂水处理的第一步就是要除去这些杂质，即电厂水处理的第一步就是要除去这些杂质，即预预处理处理。它包括悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉。它包括悬浮物的自然沉降、混凝处理、沉淀软化和过滤等内容。淀软化和过滤等内容。水的混凝处理水的混凝处理 水的沉淀软化水的沉淀软化 水的过滤处理水的过滤处理 给水系统给水系统15u水的混凝处理水的混凝处理 胶胶态态杂杂质质和和一一部部分分粒粒径径小小的的悬悬浮浮物物，由由于于沉沉降降速速度度小小，以以至至于于相相当当长长时时间间仍仍滞滞留留于于水水中中，而而且且这这部部分分杂杂质质也也不不能能用用过过滤滤的的方方法法除除去去。因因此此实实际际应应用用中中，通通常常是是加加入入一一种种称称之之为为混混凝凝剂剂的的化化学学药药剂剂，使使它它们们相相互互吸吸附附粘粘结结成成较较大大的的絮絮状状物物，然后从水中沉降分离。然后从水中沉降分离。混凝处理原理混凝处理原理胶核胶核.swf胶体的脱稳胶体的脱稳加电解质加电解质.swf 现在以现在以Al2(SO4)3为例，简要说明混凝过程。为例，简要说明混凝过程。Al2(SO4)3投投入入水水中中，首首先先发发生生的的是是它它的的电电离离和和水水解解。当当pH1，有利于交换反应的进行。平衡常数 以H型阳离子交换树脂与水中Na+进行交换为例，加以讨论：RH+Na+RNa+H+66如果此反应不伴随有反应物质的吸附或解吸等过程，则可得如下平衡常数式 由于K值要受吸附和解吸过程的影响，而且还因离子交换树脂相中的离子活度系数现在还无法测定。67选择性系数 这里，用来代表 ，它称为选择性系数。此系数只表示离子交换平衡时，各种离子间一种量的关系，没有更多的物理化学意义。选择性系数可以进行换算：1.等价离子 KAB=KACKBC2.不等价离子 KAB=KAC（KBC）2 A2价 B、C1价68选择性顺序 在离子交换水处理的实际应用中，我们常常需要知道在许多离子的混合液中哪一种离子易被吸取，哪一种离子较难被吸取的次序，即所谓选择性顺序。此种性能与它们呈离子交换平衡时的相对量有关。对于阳离子交换来说，此种顺序的规律性比较明显。在稀溶液中强酸性阳树脂对常见阳离子的选择性顺序如下：69可以归纳为两个规律：离子所带电荷量愈大，愈易被吸取；当离子所带电荷量相同时，离于水合半径较小的易被吸取。对于弱酸性阳树脂，H+的位置向前移动例如羧酸型树脂对H+的选择性居于Fe3+之前。在浓溶液中，选样性顺序有一些不同，某些低价离子会居于高价离子之前。至于阴离子交换的选择性顺序，情况要比阳离子交换复杂。通过研究得知，在淡水的离子交换除盐处理系统中即进水是稀酸溶液时，强碱性OH型阴树脂对阴离子的选择性顺序为：70当OH离子交换树脂失效后，用碱进行再生时，即对于进水是浓碱溶液、阴离子的选择性顺序为：据此，可以推知，强碱性OH型阴树脂对于水中常见阴离子的吸着顺序，遵循以下三条规律：(1)在强弱酸混合的溶液中，易吸取强酸的阴离子。(2)浓溶液与稀溶液相比，前者利于低价离子被吸取，后者利于高价离子被吸取。(3)在浓度和价数等条件相同的情况下，选择性系数大的易被吸取。71离子交换剂性能对比1强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+H+2.弱酸性阳离子交换剂，对水中阳离子的选择顺序：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+从上述选择顺序来看，强酸性阳离子交换剂对H+的吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着H+。所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。3.强碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：SO42-NO3-Cl-OH-HCO3-HSiO3-4.弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：OH-SO42-NO3-Cl-HCO3-从阴离子交换剂的选择性来看，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。但是弱碱性阴离子交换剂吸着HSiO3-很弱甚至不吸着。因此，弱碱性阴离子交换剂用于除掉水中强酸根离子。72u离子交换除盐系统离子交换除盐系统一级复床除盐一级复床除盐 将将预预处处理理后后的的清清水水，一一次次顺顺序序通通过过H型型和和OH型交换器的系统叫一级复床除盐系统，如型交换器的系统叫一级复床除盐系统，如图图3-143-14。一一级级复复床床除除盐盐系系统统的的运运行行监监督督，是是分分别别监监督督H型和型和OH型交换器的出水。型交换器的出水。混合床除盐混合床除盐 混混合合床床是是在在一一个个交交换换器器内内，把把已已再再生生好好的的H H型型和和OHOH型型离离子子交交换换树树脂脂按按一一定定比比例例混混合合均均匀匀，所所以以混床就相当于一个多级复床。混床就相当于一个多级复床。混混床床的的优优势势在在于于水水的的阳阳、阴阴离离子子交交换换是是交交错错进进行行，出出水水水水质质好好而而且且水水质质稳稳定定；由由于于交交换换未未期期，出出水水电电导导率率上上升升很很快快，终终点点容容易易判判断断；运运行行周周期期也也较较长长。缺缺点点是是树树脂脂的的损损耗耗大大；再再生生操操作作比比较较复复杂。杂。73图图3-143-14 一级复床除盐系统一级复床除盐系统74常见的化学除盐主系统及其选择常见的化学除盐主系统及其选择 采采用用阳阳、阴阴离离子子交交换换器器组组成成主主系系统统时时，通通常常参照下面的原则：参照下面的原则：(1)(1)第一个交换器应是第一个交换器应是H H型交换器。型交换器。(2)(2)弱弱酸酸性性阳阳树树脂脂；适适用用于于处处理理碱碱度度大大或或碳碳酸酸盐硬度大的水。盐硬度大的水。(3)(3)弱弱碱碱性性阴阴树树脂脂；是是用用于于处处理理强强酸酸阴阴离离子子含含量大的水。量大的水。(4)(4)除硅必须采用强碱性阴树脂。除硅必须采用强碱性阴树脂。(5)(5)水质要求高时应设混床。水质要求高时应设混床。(6)(6)除除碳碳器器应应置置于于强强碱碱性性阴阴树树脂脂之之前前，以以保保证证除硅效果。除硅效果。75u离子交换装置及其运行离子交换装置及其运行 离离子子交交换换装装置置按按运运行行方方式式不不同同可可分分为为固固定定床床和连续床。和连续床。固定床离子交换装置固定床离子交换装置 固固定定床床离离子子交交换换是是把把离离子子交交换换树树脂脂固固定定在在一一个装置个装置(称固定床称固定床)中，水流经树脂完成交换过程。中，水流经树脂完成交换过程。完成离子交换过程的设备，叫做完成离子交换过程的设备，叫做离子交换器离子交换器。固固定定床床离离子子交交换换，按按其其再再生生方方式式不不同同，可可分分为为顺流再生顺流再生和和逆流再生固定床逆流再生固定床。(1)(1)顺流再生床顺流再生床 顺流再生顺流再生是指运行时水流方向和再生液流动是指运行时水流方向和再生液流动方向一致，通常都是自上而下的。方向一致，通常都是自上而下的。76离子交换离子交换单元装置单元装置阴、阳离子阴、阳离子交换柱交换柱混合离子混合离子交换柱交换柱固定式固定式固定式固定式移动式移动式流动式流动式移动式移动式顺流再生顺流再生固定床固定床逆流再生逆流再生固定固定双层床双层床二塔式移二塔式移动床动床三塔式移三塔式移动床动床流动床流动床体内再生体内再生混合床混合床阴树脂再阴树脂再生混合床生混合床体外再生体外再生混合床混合床移动式混移动式混合床合床浮动床浮动床双室双层双室双层流动床流动床77图3-10 顺流再生离子交换器的内部结构1-进水装置；2-再生液分配装置；3-树脂层；4-排水装置78图3-11 顺流再生离子交换器的管路系统79图3-12 逆流再生离子交换器结构1-进水装置；2-中间排液装置；3-排水装置；4-压脂层；5-树脂层；80 图3-13 气顶压逆流再生离子交换器管道系统 81图3-14 逆流再生装置操作过程示意（a）小反洗；(b)放水；(c)顶压；(d)进再生液；(e)逆流清洗；(f)小正洗；(g)正洗82图3-15 浮动床本体结构示意1-顶部出水装置；2-惰性树脂层；3-树脂层；4-水垫层；5-下部进水装置；6-倒U型排液管83图3-16 浮动床管路系统84为防止床或落床时树脂层乱层，浮动床内树脂基本上是装满水的，水垫层很薄。水垫层的作用：一是作为树脂层体积变化时的缓冲高度；二是使水流和再生液分配均匀。水垫层不宜过厚，否则在成床或落床时，树脂会乱层，这是浮动床最忌讳的；若水垫层厚度不足，则树脂层体积增大时会因为没有足够的缓冲高度，而使树脂受压、挤碎以及水流阻力增大。合理的水垫层厚度，应是树脂在最大体积（水压实）状态下，以050mm为宜。85 离子交换器离子交换器结构结构 交交换换器器是是一一个个密密封封的的圆圆柱柱体体，设设有有进进水水装装置置，进进再再生生液液装装置置、排排水水装装置置，装装有有一一定定高高度度的的离离子子交换树脂。交换树脂。进再生液装置示意见进再生液装置示意见图图3-153-15。交换器的运行交换器的运行 交交换换器器的的运运行行可可分分为为反反洗洗、再再生生、正正洗洗、交交换换四个步骤。四个步骤。反反洗洗：用用水水在在与与进进水水相相反反的的方方向向上上通通过过交交换换剂剂层层，使使交交换换剂剂层层松松动动，清清除除由由于于过过滤滤作作用用而而截截留在交换剂上的杂质。留在交换剂上的杂质。再生：再生：使失效的交换剂恢复交换能力。使失效的交换剂恢复交换能力。86图图3-153-15 进再生液装置示意图进再生液装置示意图8788899091 正正洗洗：清清除除再再生生过过程程中中滞滞留留于于交交换换剂剂层层中中的的再生产物和过剩再生剂。再生产物和过剩再生剂。交换：交换：清洗合格后，交换器即可投入运行。清洗合格后，交换器即可投入运行。(2)(2)逆流再生固定床逆流再生固定床 逆逆流流再再生生属属对对流流式式，即即运运行行时时进进水水和和再再生生时时进再生剂的方向相对进行的水处理工艺。进再生剂的方向相对进行的水处理工艺。逆流再生原理逆流再生原理 逆逆流流再再生生时时，再再生生剂剂自自下下而而上上，首首先先接接触触的的是是失失效效程程度度最最小小，又又易易于于再再生生的的Na型型树树脂脂，因因此此底底层层树树脂脂再再生生程程度度较较高高。另另外外，下下层层树树脂脂的的再再生生产产物物Na+在在上上升升过过程程中中，对对上上层层树树脂脂中中的的Ca、Mg有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。有一定的交换能力，使再生剂的利用率提高。92 这这样样，尽尽管管上上层层树树脂脂再再生生程程度度差差一一些些，但但接接触触的的是是含含盐盐量量较较大大的的进进水水，仍仍可可较较好好地地交交换换。而而下下层层树树脂脂再再生生彻彻底底，将将保保证证出出水水水水质质。因因此此，逆逆流流再再生生是是一一种种较较理理想想的的再再生生方方式式，已已在在电电厂厂广广泛泛采用。采用。交换器的结构及运行交换器的结构及运行 逆逆流流再再生生离离子子交交换换器器见见图图3-163-16。它它和和顺顺流流再再生生固固定定床床的的主主要要区区别别在在于于：在在交交换换剂剂的的表表面面设设有有中间排液装置。中间排液装置。逆流再生操作示意见逆流再生操作示意见图图3-173-17。小小反反洗洗：进进水水反反洗洗树树脂脂压压实实层层，清清除除压压实实层层和中间排液装置上的污物，至出水澄清。和中间排液装置上的污物，至出水澄清。放水：放水：小反洗后放掉中间排液装置上部的水。小反洗后放掉中间排液装置上部的水。93图图3-163-16 逆流再生离子交换器逆流再生离子交换器94图图3-173-17 逆流再生操作示意逆流再生操作示意95 顶压：顶压：放水后进压缩空气顶压以防乱层。放水后进压缩空气顶压以防乱层。进再生剂：进再生剂：在顶压情况下进再生剂。在顶压情况下进再生剂。逆逆流流冲冲洗洗：以以进进再再生生剂剂相相同同流流速速，自自下下而而上上进纯水冲洗残留废液和再生产物至出水合格。进纯水冲洗残留废液和再生产物至出水合格。小反洗：小反洗：进水反洗树脂压实层中残留再生剂。进水反洗树脂压实层中残留再生剂。正正洗洗：用用水水自自上上而而下下冲冲洗洗，至至出出水水合合格格后后转转入正常运行。入正常运行。(3)(3)浮动床浮动床 浮动床是对流再生技术的一种形式。浮动床浮动床是对流再生技术的一种形式。浮动床工作过程示意见工作过程示意见图图3-183-18。浮动床本体是钢制圆筒和上下封头，内部装浮动床本体是钢制圆筒和上下封头，内部装有上、下分配装置，床层和水垫层。有上、下分配装置，床层和水垫层。96图图3-183-18 浮动床工作示意浮动床工作示意972.运行浮动床的运行过程为：制水落床进再生液置换下流清洗成床、上流清洗，再转入制水。上述过程构成一个运行周期。（1）落床。当运行至出水水质达到失效标准时，停止制水，靠树脂本身重力从下部起逐层下落，在这一过程中同时还可以起到疏松树脂层、排除气泡的作用。（2）进再生液。一般采用水射器输送。先启动再生专用水泵（也称自用水泵），调整再生流速；再开启再生计量箱出口门，调整再生液浓度，进行再生。（3）置换。待再生液进完后，关闭计量箱出口门，继续按再生流速和流向进行置换，置换水量约为树脂体积的1.52倍。（4）下流清洗。置换结束后，开清洗水门，调整流速至1015m/h进行下流清洗，一般需1530min。（5）成床、上流清洗。用进水以2030m/h的较高流速将树脂层托起，并进行上流清洗，直至出水水质达到标准时，即可转入制水。98为防止床或落床时树脂层乱层，浮动床内树脂基本上是装满水的，水垫层很薄。水垫层的作用：一是作为树脂层体积变化时的缓冲高度；二是使水流和再生液分配均匀。水垫层不宜过厚，否则在成床或落床时，树脂会乱层，这是浮动床最忌讳的；若水垫层厚度不足，则树脂层体积增大时会因为没有足够的缓冲高度，而使树脂受压、挤碎以及水流阻力增大。合理的水垫层厚度，应是树脂在最大体积（水压实）状态下，以050mm为宜。99图3-17 混合床两步再生法示意图(a)阴树脂再生；(b)阴树脂清洗；(c)阳树脂再生，阴树脂清洗；(d)阴、阳树脂各自清洗；(e)正洗100（四）混合床运行的特点（四）混合床运行的特点（1）出水水质优良。用强酸性和强碱性树脂组成的混床，其出水残留的含盐量在1.0mg/L以下，电导率在0.2 S/cm以下，残留的SiO2在20 g/L以下，pH值接近中性。（2）出水水质稳定。混合床经再生清洗后开始制水时，出水电导率下降极快，这是由于在树脂中残留的再生剂和再生产物，可立即被混合后的树脂交换。混合床在工作条件有变化时，一般对出水水质影响不大。（3）间断运行对出水水质影响较小。无论是混床或是复床，当停止制水后再投入时，开始的出水水质都会下降，要经短时间后才能恢复到原来的水平。但恢复到正常所需的时间，混床只要35min，而复床则需要10min以上。（4）终点明显。混床在运行末期失效前，出水电导率上升很快，这有利于运行监督。（5）混床设备较少。混床设备比复床少，且布置集中。主要缺点：树脂交换容量的利用率低；树脂损耗大；再生操作复杂，需要的时间长；为保证出水水质，常需投入较多的再生剂101（四）运行监督（四）运行监督1.流量和进出口压力差交换器应在规定的流速范围内运行，流量大意味着流速高。交换器进出口压力差主要是由水通过树脂层的压力损失所决定的，水流速度越高、水温越低或树脂层越厚，则水通过树脂层的压力损失越大。在正常情况下，进出口压力差是有一定规律的。当进出口压力差有不正常升高时，则往往是树脂层积污过多、进气或析出沉淀（如硫酸再生时析出CaSO4）等不正常情况发生。2.进水水质进水中悬浮物应尽可能在水的预处理中清除干净，进入除盐系统的水，其浊度应5mg/L（当H交换器为顺流再生时）或2mg/L(当H交换器为对流再生时)。此外，为了防止离子交换树脂氧化和被污染，还应满足以下一些条件：游离氯含量应在0.1mg/L以下，Fe含量应在0.3mg/L以下，高锰酸钾耗氧量应在2mg/L以下。1023.出水水质一般情况下强酸H交换器的出水中不会有硬度，仅有微量Na+。当交换器近失效时，出水中Na+浓度增加，同时H+浓度降低，并因此出现水酸度和电导率下降以及pH上升。因此，对出水Na+进行监督。103为了防止用H2SO4再生时在树脂层中析出CaSO4沉淀可以采用以下再生方式：（1）用低浓度的H2SO4 溶液进行再生。再生溶液浓度通常为0.5%2.0%，这种方法比较简单，但要用大量稀的H2SO4，再生时间长、自用水量大，再生效果也差。104（2）分步再生。先用低浓度的H2SO4 溶液以高流速通过交换液，然后用较高浓度的H2SO4 溶液以较低的流速通过交换器。先用低浓度的目的是降低再生液中CaSO4 的过饱和度，使它不易析出；先采用高流速的原因是因为CaSO4 从过饱和到析出需要经过一段时间，故加快流速可以防止CaSO4 沉淀在树脂层中的析出。分步再生可分为二步法、三步法、四步法。此外，也可采用将H2SO4 浓度不断增大的办法，以达到先稀后浓的目的。相对来说，由于HCl再生时不会有沉淀物析出，所以操作比较简单。再生浓度一般为2%4%，再生流速一般为5m/h左右。105 浮浮动动床床的的操操作作过过程程分分落落床床、再再生生、置置换换和和正正洗、成床和顺洗、运行五个步骤。洗、成床和顺洗、运行五个步骤。体外清洗体外清洗是浮动床的明显缺点。是浮动床的明显缺点。(4)(4)混合床混合床 混混合合床床是是将将再再生生后后的的阳阳、阴阴离离子子交交换换树树脂脂放放在同一个交换器中并混合均匀。在同一个交换器中并混合均匀。混床的设备结构示意见混床的设备结构示意见图图3-193-19。混混床床的的运运行行分分反反洗洗分分层层、再再生生、混混合合、正正洗洗和和交交换换五五个个步步骤骤，其其中中反反洗洗分分层层是是运运行行操操作作的的关关键。键。混床两步法再生示意见混床两步法再生示意见图图3-203-20。106图图3-193-19 混床结构示意混床结构示意107图图3-203-20 混床两步法再生示意混床两步法再生示意108109连续床离子交换装置连续床离子交换装置 连连续续床床离离子子交交换换装装置置可可分分为为移移动动床床和和流流动动床床两两类。类。固固定定床床离离子子交交换换技技术术有有两两个个明明显显缺缺陷陷：第第一一，固固定定床床设设备备体体积积较较大大，树树脂脂用用量量多多；第第二二，固固定定床床运行是周期性的，不能连续供水。运行是周期性的，不能连续供水。移移动动床床内内树树脂脂层层是是不不断断移移动动的的，它它定定期期排排出出一一部分失效树脂，同时又补充等量再生好的树脂。部分失效树脂，同时又补充等量再生好的树脂。三塔式移动床是典型的移动床，三塔式移动床是典型的移动床，见见图图3-213-21。流流动动床床运运行行是是完完全全连连续续的的，但但树树脂脂磨磨损损大大，再再生生剂剂耗耗量量也也大大，而而且且出出水水水水质质受受进进水水水水质质影影响响较较大大，因此目前应用很少。因此目前应用很少。110图图3-213-21 三塔式移动床三塔式移动床111 总之，各种类型的交换器，各有其特点。总之，各种类型的交换器，各有其特点。从从实实践践看看，应应用用最最普普遍遍的的仍仍属属固固定定床床，并并且且可可制制得得纯纯度度很很高高的的水水，连连续续床床适适用用于于软软化化处处理理，当当供供水水量量不不大大，对对水水质质要要求求又又不不太太高时，移动床是可行的。流动床应用很少。高时，移动床是可行的。流动床应用很少。112u再生系统再生系统 再再生生系系统统包包括括再再生生剂剂的的贮贮存存、溶溶解解、计计量量、配配置置和和输输送送。再再生生剂剂有有食食盐盐、盐盐酸酸、硫硫酸酸、烧烧碱碱等。现简单介绍盐酸和烧碱的再生系统。等。现简单介绍盐酸和烧碱的再生系统。盐酸配制和输送系统盐酸配制和输送系统 盐酸配制、输送系统见盐酸配制、输送系统见图图3-223-22。该该系系统统是是将将贮贮酸酸池池或或汽汽车车来来酸酸用用酸酸泵泵打打入入高高位位贮贮槽槽，然然后后依依靠靠重重力力自自动动流流入入计计量量箱箱，再再生生时时用喷射器按所需浓度打入系统。用喷射器按所需浓度打入系统。碱液配制和输送系统碱液配制和输送系统 该系统和图该系统和图3-223-22类似。类似。113图图3-223-22 盐酸配制、输送系统盐酸配制、输送系统114u水的其他除盐方法水的其他除盐方法蒸馏法蒸馏法 蒸蒸馏馏法法是是利利用用汽汽轮轮机机抽抽汽汽(称称一一次次蒸蒸汽汽)，在在蒸蒸发发器器的的热热交交换换器器中中将将水水加加热热蒸蒸发发成成蒸蒸汽汽(称称二二次次蒸汽蒸汽)，然后在凝结器中冷凝成蒸馏水。，然后在凝结器中冷凝成蒸馏水。常常用用立立式式表表面面沸沸腾腾蒸蒸发发器器的的蒸蒸汽汽形形成成示示意意如如图图3-233-23。用用蒸蒸发发器器制制取取锅锅炉炉补补给给水水一一般般用用于于：水水源源的的水质太差而锅炉补给水量又不大的电厂。水质太差而锅炉补给水量又不大的电厂。电渗析电渗析 电电渗渗析析是是一一种种膜膜分分离离技技术术，电电渗渗析析原原理理见见图图3-243-24。115 电电渗渗析析一一般般用用于于处处理理高高含含盐盐量量的的水水，如如海海水水的的淡淡化化，而而不不适适宜宜制制备备高高纯纯水水，并并且且进进入入电电渗渗析析槽的原水往往需要预处理。槽的原水往往需要预处理。因因此此，电电厂厂中中若若用用于于制制备备锅锅炉炉补补给给水水，必必须须继续进行离子交换除盐。继续进行离子交换除盐。116图图3-233-23 立式表面沸腾蒸发器蒸汽形成示意立式表面沸腾蒸发器蒸汽形成示意117图图3-243-24 电渗析原理图电渗析原理图118第四节第四节 凝结水的净化处理凝结水的净化处理 火火电电厂厂中中，凝凝结结水水包包括括汽汽轮轮机机凝凝结结水水，热热力力系系统统的的各各种种疏疏水水，用用户户的的生生产产、生生活活返返回回凝凝结结水水等等，它它是是锅锅炉炉给给水水的的主主要要组组成成部部分分。凝凝结结水水的的净净化处理，一般是指汽轮机凝结水的处理。化处理，一般是指汽轮机凝结水的处理。凝结水的污染凝结水的污染 凝结水净化处理凝结水净化处理 凝结水净化系统凝结水净化系统119u凝结水的污染凝结水的污染 凝凝结结水水是是给给水水中中量量最最大大，也也是是最最优优良良的的部部分分，水水质质应应该该是是极极纯纯的的。但但是是，由由于于以以下下几几方方面面的的原原因，造成凝结水的污染。因，造成凝结水的污染。凝汽器漏水凝汽器漏水 凝凝汽汽器器的的汽汽空空间间是是负负压压运运行行的的，凝凝汽汽器器漏漏水水是是指指冷冷却却水水漏漏入入汽汽空空间间，包包括括渗渗漏漏和和泄泄漏漏。凝凝汽汽器漏水总是存在的。器漏水总是存在的。这这样样，冷冷却却水水中中的的杂杂质质就就会会进进入入凝凝结结水水中中。由由于于凝凝结结水水是是极极纯纯的的，即即使使泄泄漏漏量量很很少少，也也会会给给机组带来很大危害。机组带来很大危害。120金属腐蚀产物金属腐蚀产物 凝凝结结水水系系统统的的设设备备、管管路路由由于于被被腐腐蚀蚀，使使凝凝结水带有金属腐蚀产物而被污染。结水带有金属腐蚀产物而被污染。这这些些产产物物主主要要是是铁铁和和铜铜的的化化合合物物，例例如如Fe2O3、Fe3O4等等，通常以悬浮物或胶态存在。等等，通常以悬浮物或胶态存在。这这样样，凝凝结结水水污污染染主主要要的的杂杂质质为为各各种种溶溶解解盐盐类类、硅硅化化合合物物、有有机机物物以以及及悬悬浮浮态态、胶胶态态的的金金属属腐蚀产物等等。腐蚀产物等等。121u凝结水净化处理凝结水净化处理 凝凝结结水水的的净净化化处处理理，一一般般首首先先进进行行过过滤滤以以除除去去水水中中的的悬悬浮浮物物和和胶胶态态金金属属腐腐蚀蚀产产物物，然然后后利利用用离离子子交换除盐。交换除盐。凝结水的过滤凝结水的过滤 由由于于凝凝结结水水要要过过滤滤的的是是极极小小粒粒径径悬悬浮浮态态和和胶胶态态金金属属腐腐蚀蚀产产物物，能能穿穿过过普普通通的的粒粒状状滤滤料料过过滤滤层层，因因此此，应应采采用用极极细细的的粉粉状状滤滤料料或或微微孔孔过过滤滤法法，也也可可利用铁的腐蚀产物的磁性过滤。利用铁的腐蚀产物的磁性过滤。(1)(1)覆盖过滤器覆盖过滤器 覆盖过滤器结构示意见覆盖过滤器结构示意见图图3-253-25。122图图3-253-25 覆盖过滤器结构示意图覆盖过滤器结构示意图123 覆覆盖盖过过滤滤器器的的运运行行分分铺铺膜膜、过过滤滤、去去膜膜三三个个步骤。步骤。铺铺膜膜：将将带带有有滤滤料料的的水水通通过过滤滤元元，使使滤滤料料在在滤元外侧形成滤膜。滤元外侧形成滤膜。(2)(2)电磁过滤器电磁过滤器 由由于于凝凝结结水水中中铁铁的的腐腐蚀蚀产产物物主主要要是是磁磁性性氧氧化化铁铁，而而且且高高温温下下Fe2O3又又可可转转化化为为Fe3O4，因因此此可可以利用磁力清除凝结水中的金属腐蚀产物。以利用磁力清除凝结水中的金属腐蚀产物。电磁过滤器结构示意见电磁过滤器结构示意见图图3-263-26。电电磁磁过过滤滤器器，由由于于设设备备小小、效效率率高高，不不消消耗耗化化学学药药品品，又又能能在在高高温温下下工工作作，除除铁铁效效果果好好，因因此应用广泛。此应用广泛。124图图3-263-26 电磁过滤器结构示意图电磁过滤器结构示意图125凝结水的除盐凝结水的除盐 在在前前置置过过滤滤除除去去水水中中的的悬悬浮浮物物和和胶胶态态杂杂质质后后，凝结水的除盐普遍采用凝结水的除盐普遍采用混床混床。由由于于凝凝结结水水量量大大、含含