化水培训大纲.doc

2×25MW培训教材

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目 录
1 电厂化学水处理重要性 4
1.1 火力发电厂水汽系统 4
1.2 水汽品质不良的危害 5
2 典型补给水工艺流程简介 8
2.1 超滤 8
2.2 反渗透 9
2.3 离子交换除盐 11
2.3.1离子交换树脂的结构 11
2.3.2离子交换除盐原理 12
2.3.3离子除盐交换系统运行方式 13
3 化学水汽监督 15
3.1 水汽监督的目的 15
3.2 水汽监督的项目: 16
3.3 水汽质量标准 16
4 水汽加药取样系统 17
4.1 水汽加药的目的与项目 17
4.2 水汽取样系统运行 17
4.2.1水汽取样分析装置投运前的检查 17
4.2.2水汽取样分析装置的运行监督 18
5 电厂凝结水精处理的设计及运行 20
5.1 概述 20
5.2 设计说明 21
5.3 凝结水精处理系统运行 21
5.3.1过滤器的运行 21
5.3.2混床的运行 22
5.3.3凝结水混床运行操作步骤 23
5.4 混床树脂的再生 28
5.5 凝结水精处理系统常见故障处理 28

电厂化学水处理重要性
火力发电厂水汽系统
在火力发电厂中，水是传递能量的工质。水进入锅炉后，吸收燃料燃烧放出的热能转变为蒸汽，导入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽的热能转变为机械能，发电机将机械能转变为电能，送至电网。为了保证机组的正常运行，发电厂对锅炉用水的质量有严格的要求，而且机组的蒸汽参数愈高，其要求也愈严格。
蒸汽在汽轮机内做功后进入凝汽器，被冷却为凝结水，凝结水由凝结水泵送到精处理设备中除去杂质和盐分再送到低压加热器，加热后送入除氧器，再由给水泵将给水经高压加热器加热后送入锅炉。
在上述系统中，水汽虽然是循环的，但运行中总不免有些损失。为了保持发电厂热力系统的水汽平衡，保证正常水汽循环运行，就要随时向锅炉补充合格的水来弥补其损失，这部分水称为补给水。
水汽品质不良的危害
热力系统中的水质是影响火力发电厂热力设备（锅炉、汽机等）安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的原水，其中含有许多杂质，这种水是不允许进入热力设备中的水汽循环系统的，必须经过适当的净化处理，达到标准后，才能保证热力设备的安全稳定运行。
如果品质不良的水进入水汽循环系统，就会造成以下几方面的危害：1） 热力设备的结垢2） 热力设备的腐蚀3） 过热器和汽轮机的积盐进一步会导致爆管停机等事故发生，严重影响电厂的安全经济运行。
火力发电厂化学水处理工作主要担负着以下任务：
1）、净化原水：制备热力系统所需要的补给水工艺，包括除去原水中的悬浮物和胶体颗粒的澄清、过滤等预处理，除去水中全部溶解性盐类的除盐处理。制备补给水的处理通常称为炉外水处理。
2）、给水处理：对于给水，进行除去水中溶解氧或加氧、提高PH值等加药处理，以保证给水的质量。
3）、炉水处理：炉水处理的主要目的是在高热负荷区形成保护性的氧化膜，以延缓炉管的腐蚀和相关负面作用，并尽可能减少受热面的结垢。通常有磷酸盐处理、全挥发处理、平衡磷酸盐处理、低磷酸盐处理等。
4）、凝结水处理：对高参数机组，要进行汽轮机凝结水的除铁、除盐等净化处理 5）、冷却水处理：对于直流冷却的循环水，要采用加药的方式进行防止微生物滋生等的处理，也叫循环水处理。
6）、水汽监督：对热力系统各部分、各阶段的水汽质量进行监督，并在水汽质量劣化时进行的处理，也是水处理工作的内容之一。
7）、机组停运保养：随着机组容量的增加和参与调峰，机组停运保养工作愈显重要，而且它与水处理工作也密切相关。它包括机组停运前对热力系统进行加药处理等工作。
8）、化学清洗：当锅炉水冷壁结垢量超过部颁标准时，必须对锅炉本体进行化学清洗。在化学清洗过程中，要求在不同阶段提供不同质量的水，因此水处理工作是保证化学清洗效果的重要因素之一。
除此之外，火力发电厂水处理工作还包括发电机冷却水处理、发电机转子氢冷系统供氢和来自各种渠道的废水处理等。
典型补给水工艺流程简介 海水è海水取水泵è海水反应沉淀池è海水清水池è海水清水泵è超滤保安过滤器è超滤装置è超滤产品水箱è海水升压泵è5m保安过滤器è一级海水反渗透高压泵及能量回收装置è一级海水反渗透装置è一级海水反渗透水箱è二级反渗透进水泵è5m保安过滤器è二级反渗透高压泵è二级反渗透装置è二级反渗透水箱è二级反渗透产水泵è阳浮床è阴浮床è混床è除盐水箱è除盐水泵è低压除氧器
过程主要水处理工艺简介：
超滤
超滤是一种加压膜分离技术，即在一定的压力下，使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的特制的薄膜，而使大分子溶质不能透过，留在膜的一边，从而使大分子物质得到了部分的纯化。超滤原理也是一种膜分离过程原理，超滤利用一种压力活性膜，在外界推动力(压力)作用下截留水中胶体、颗粒和分子量相对较高的物质,而水和小的溶质颗粒透过膜的分离过程。通过膜表面的微孔筛选可截留分子量为3x10000—1x10000的物质。当被处理水借助于外界压力的作用以一定的流速通过膜表面时，水分子和分子量小于300—500的溶质透过膜，而大于膜孔的微粒、大分子等由于筛分作用被截留，从而使水得到净化。也就是说，当水通过超滤膜后，可将水中含有的大部分胶体硅除去，同时可去除大量的有机物等。
反渗透当纯水和盐水被理想半透膜隔开，理想半透膜只允许水通过而阻止盐通过，此时膜纯水侧的水会自发地通过半透膜流入盐水一侧，这种现象称为渗透，若在膜的盐水侧施加压力，那么水的自发流动将受到抑制而减慢，当施加的压力达到某一数值时，水通过膜的净流量等于零，这个压力称为渗透压力，当施加在膜盐水侧的压力大于渗透压力时，水的流向就会逆转，此时，盐水中的水将流入纯水侧，上述现象就是水的反渗透（RO）处理的基本原理。

反渗透水处理技术基本上属于物理方法，它借助物理化学过程，在诸多方面具有传统的水处理方法所没有的下述优点：
1）、反渗透是在室温条件下，采用无相变的物理方法使水得以淡化、纯化
2）、水的处理仅依靠水的压力作为推动力，其能耗在许多处理方法中最低。
3）、不用大量的化学药剂和酸、碱再生处理。
4）、无化学废液及废酸、碱排放，无废酸、碱的中和处理过程，无环境污染。
5）、系统简单，操作方便，产品水质稳定，二级反渗透可取得质量高的纯水。
6）、适用于较大范围的原水水质，既适用于苦咸水、海水及污水的处理，又适用于低含盐量的淡水处理。
7）、设备占地面积小，需要的空间也小。
8）、运行维护和设备维修工作量极少。
1.5离子交换除盐
1.5.1离子交换树脂的结构
离子交换树脂外观为白色、黄色或棕色的小球，直径在0.3～1.2mm。内部为网状的结构骨架。骨架内有许多孔隙和离子交换基团，树脂网状结构孔隙里充满着水，它和可交换离子共同组成一个高浓度的溶液，使其有可能与外部水中的离子发生离子交换作用。离子交换树脂结构见图3-1。

图2-1 离子交换树脂结构
离子交换除盐原理
离子交换是一种化学反应，是可逆的。以H型离子交换树脂与水中Ca2+作用为例，其反应式为：
2RH + Ca2+ = R2Ca +2H+
当反应进行到离子交换树脂大都转化成Ca型时，它不能继续使水中Ca2+完全交换成H+时，这时可用HCL溶液通过此Ca型树脂，利用反应式的逆反应，使树脂重新恢复成H型。此可逆反应可表示：
Rca + 2HCl = 2RH + CaCl2
这就是离子交换与再生原理。
离子除盐交换系统运行方式
同型号的离子交换树脂装入交换器中，按照一定工艺条件的要求，组合在一起则组成离子交换除盐系统。若将H 型阳床和OH 型阴床组合在一起，原水只一次经过H 型和OH 型交换器，则此系统称为一级除盐；若在一级除盐系统后增加一个混床，则称为一级除盐加混床系统，除盐系统的管道联接方式有两种，一种为母管制，另一种为单元制 。
一级除盐是除盐工艺中比较简单而又被广泛采用的工艺。它是由一台强酸性H型阳离子交换器、一台除二氧化碳器（简称为除碳器），和一台强碱性OH型阴离子交换器组成的系统。此方式中阳床和阴床同时运行，同时进行再生。如下图所示：

逆流再生离子交换器再生步序如图：
F

化学水汽监督
水汽监督的目的
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。我公司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。
为了防止锅炉及其热力系统的结垢、腐蚀和积盐等故障，水、汽质量达到一定的标准。水、汽质量监督就是用仪表或化学分析法，测定各种水、汽质量，看其是否符合标准，以便必要时采取措施。
水汽监督的项目
蒸汽：包括蒸汽含钠量、含硅量、电导率等。
炉水：包括炉水含硅量、PH值、电导率、碱度、磷酸盐浓度等。
锅炉补给水：包括硬度、电导率、溶解氧、PH、联胺、全铁、全铜含量等。
凝结水：包括硬度、溶解氧、电导率等。
定子冷却水：包括电导率、PH、全铁、全铜含量、硅含量等。
水汽质量标准
根据锅炉型式、蒸汽压力不同，水汽品质标准有所差异。国家标准有详细规定。
水汽加药取样系统
水汽加药的目的与项目
为使水汽品质达到一定标准，防止热力系统腐蚀、结垢、积盐等现象发生，必须在热力系统中加入一定的化学药品。根据机组不同的水化学工况特点，采用的加药类型也有所区别。亚临界汽包炉热力水汽系统常采用全挥发处理，即在给水中加入一定量的氨水以提高PH，同时加入适量联氨除去给水中残余溶解氧，以达到保护热力系统管道的目的。炉水中则加入适量磷酸盐，磷酸盐与钙、镁离子生成通过排污可去除的水渣，以防止结垢的发生。
水汽加药设有专门的加药系统，通过水汽品质反馈可实现自动调节加药量。
水汽取样系统运行
水汽取样分析装置投运前的检查
取样系统的所有阀门处于关闭状态。
在线分析仪表进样阀处于关闭状态。
离子交换柱内树脂完好备用。
除盐冷却装置已投运，冷却水压力、温度正常，如有泄漏应及时处理。
水汽取样分析装置的运行监督
注意观察样品冷却水不得有断流现象，以免水样温度过高损坏设备。当因故障冷却水断流时，水样超温保护电磁阀应自动关闭，同时，应立即关闭取样一次阀和二次阀，并尽快恢复冷却水供给。
注意观察在线分析仪表的稳定性和可靠性。
监视各水样温度不得高于50℃，如超温应检查冷却水温度、流量是否符合要求。如不能达到要求，则相应减小水样流量。
注意观察恒温水样的水温应在25±1℃范围内，否则，应及时联系检修人员对恒温装置进行调整。
定期检查各在线仪表的水样流量，及时进行调整；
注意观察离子交换树脂是否失效，如失效应及时联系检修人员更换再生合格的树脂。
取样一次、二次阀均为高压针形阀，不宜频繁操作，不能用于样水流量的调节。
如因螺纹减压阀结垢而使水样流量逐渐下降，可联系检修对减压阀螺纹杆清洗，但拆洗前必须关闭降温减压架取样一次、二次阀。
刚启动时人站在阀门侧面，以防因阀门漏汽而被烫伤。
停炉至锅炉热炉放水期间，因汽水系统仍保持有一定压力与温度，高温架冷却水不得中断，运行人员应严密监视，不得退出断流报警装置。
本装置在停运及检修过程中，各化学分析仪表的测量系统有水流或电极的部分应保持一定水位，防止电极干枯而影响准确度。
电厂凝结水精处理的设计及运行
概述
本工程的凝结水精处理系统对凝结水进行 3×50%高速混床处理。两台机组设置二套精处理单元、一套再生单元、一套辅助单元，详见PI&D。每套精处理单元由三台精处理高速混床、三台树脂捕捉器、一台再循环泵组成，混床单元设在主厂房零米层；精处理的再生单元由分离塔、阴再生塔、阳再生塔（树脂储存罐）和废水树脂捕捉器组成，以及辅助单元的罗茨风机、热水箱、酸碱喷射器等布置在集控楼零米层的再生间及酸碱区域内，详见布置图。
详细参数 （参见厂家提供资料）
设计说明
凝结水中的杂质主要分为两大类，一类是溶解盐由补给水处理系统的出水残留盐份、蒸汽携带的盐份和凝汽器泄漏盐份组成；另一类是热力系统金属的腐蚀产物，如铁、铜氧化物等。为满足锅炉给水水质的要求，须对凝结水进行深度处理。凝结水精处理正常情况下主要是为了去除热力系统中的金属腐蚀产物如铁、铜的氧化物，以及补给水系统带入的少量溶解盐；在凝汽器泄漏量小时，通过增加凝结水精处理混床的再生频率能使汽轮发电机在最大出力下连续运行；当泄漏量较大时,可保证机组安全停机的必要运行时间。本工程选用体外再生高速混床系统作为凝结水精处理系统；树脂的体外再生系统选用高塔分离系统。
凝结水精处理系统运行
过滤器的运行
机组启动初期，凝结水含铁量超过1000ug/L时，不进入混床系统，仅投入过滤器，迅速降低系统中的金属腐蚀产物。运行中，当一台过滤器进出水压差超过设定值时，过滤器退出运行，旁路门开启，50%的凝结水通过旁路；当两台过滤器都停运时，旁路门全开通过全流量的100%。
失效的过滤器用水和压缩空气进行清洗，待清洗合格后重新投入运行或备用。通常情况下，过滤器运行至进、出口压差超过设定值（如0.12 Mpa）时应对滤元进行清洗。
混床的运行
机组的正常运行情况下，两台混床处于连续运行状态，凝结水经混床处理后进入热力系统。当一台混床出水电导率或SiO2超标，或进出口压差＞0.35 Mpa时，启动另一台备用混床并进行循环正洗直至出水合格并入系统。同时将失效混床退出运行，并将失效树脂送至再生系统进行再生，然后将储存塔中已再生清洗并经混合后的树脂送入该混床备用。
在混床投运初期，如果出水水质不能满足要求，则通过再循环单元，用再循环泵将出水送回混床进行循环处理，直至出水电导率合格。
当凝结水温度高于50℃或系统压差大于0.35 Mpa时，精处理系统旁路自动打开，同时关闭进、出水母管总阀门，凝结水100%通过旁路。
凝结水混床按H/OH型运行，失效标准：出水电导率＞0.2us/cm（25℃）或SiO2＞15ug/L或混床进出口压差＞0.35 Mpa。
凝结水混床运行操作步骤
混床运行操作由十个步骤构成一个循环。这十个步骤是：
（一） 升压
混床由备用状态表压力为零升到凝结水压力的过程称升压。为使混床压力平稳逐渐上升，专设小管径升压进水旁路，以保证小流量进水。若直接从进水主管进水，因流量大进水太快，会造成压力骤增，可能引起设备机械损坏。所以升压阶段禁止从主管道进水升压。
（二） 循环正洗
同补给水混床一样，凝结水混床再生混合好的树脂在投运前需经过正洗，出水水质才能合格。不同之处是，凝结水混床正洗出水不直接排放而是经过专用再循环单元送回混床对树脂进行循环清洗，直至出水水质合格。正洗水循环使用，可节省大量凝结水，减少水耗。
（三） 运行
运行是指混床除盐制水的阶段，合格的混床出水经加氨调节pH值后送入热力系统。
运行过程中应监测各种运行参数，当出现下列情况之一者，则停止混床运行：
出水水质超标；
混床进、出水压差大于0.35Mpa；
凝结水水温高于50℃；
进入混床的凝结水铁含量大于1000ug/L；
配套机组停止运行。
第一种情况是混床正常失效停运，出水水质不合格表明混床需要再生；其他为混床非正常停运或非失效停运，遇这些情况时，混床只需停运但不需再生，等情况恢复正常后又继续启动运行。混床失效需经以下步骤操作再生，才能重新回到备用状态。
（四） 卸压
混床必须将压力将至零后，才能解列退出运行。卸压是用排水或排气的方法将床内的压力将下来，直至与大气压平衡。
（五） 树脂送出
是指将混床失效树脂外移至体外再生系统。其方法是启动冲洗水泵利用冲洗水将混床中失效树脂送到体外再生系统的分离塔中。树脂送出前先用压缩空气松动树脂层，树脂送出后再用压缩空气将混床内及管道内残留的树脂吹洗到分离塔。
（六） 树脂送入
混床中失效树脂全部移至分离塔以后，再将树脂储存塔中经再生清洗并混合好的树脂送入混床。
（七） 排水，调整水位
树脂在送入混床过程中会产生一定程度的分层，为保证混床出水水质，需要在混床内通入压缩空气进行第二次混合。但是水送树脂完成后，混床中树脂表面以上有较多的积水，若不排除，会影响混合效果。因为停止进气后，阳阴树脂会由于沉降速度不同而重新分开。为了保证树脂混合效果，必须先将这部分积水排至树脂层面以上约100—200mm处。
（八） 树脂混合
用压缩空气搅动树脂层，打乱阳、阴树脂的分层排列状态，达到阳树脂与阴树脂的均匀混合。混合气量2.3—2.4Nm3/(m2·min)，气压0.1—0.15Mpa，时间约10min。
（九） 树脂沉降
被搅动均匀的树脂自然沉降。
（十） 充水
充水就是将床内充满水。因为树脂沉降后，树脂层以上只有100—200mm深的水层，如果不将上部空间充满水，运行启动过程中树脂层中有可能脱水而进入空气。
至此，混床进入备用状态。
混床树脂的再生
凝结水混床常采用体外再生方式，体外再生是指将混床中的失效树脂外移至另一专用的设备中进行再生，经再生后的树脂又送回混床运行。设计规定，每两台机组的混床设一套体外再生系统。流程如下：

体外再生系统具有以下主要功能：一是分离阴、阳树脂；二是空气擦洗树脂除去金属腐蚀产物；三是对失效树脂进行再生和清洗。
凝结水精处理系统常见故障处理
精处理系统异常情况处理
Abnormal situation treatment of fine process system
序号
异常现象
原因分析
处理方法
1
混床出水水质不合格
1. 混床失效
2. 树脂混合不均
3. 凝结水水质恶化
4. 再生剂不合格
5. 再生分层不明显
6. 混床输脂不完全
7. 树脂污染
1. 停运再生
2. 重新混合
3. 及时与有关方面联系查明是否为凝汽器泄漏
4. 检查再生剂用量，纯度等，查明原因
5. 查明原因，采取调整反洗水流量等措施
6. 再生，增加输脂次数
7. 复苏树脂，如无效则更换
2
周期制水量减少
1. 同序号1的原因
2. 混脂产生偏流
3. 树脂老化或损失
1. 同序号1的处理方法
2. 进行检查，消除偏流
3. 更换或复苏树脂
3
混床压降迅速增高
1. 流速过高
2. 树脂污染
3. 细树脂过多
1. 减少流速
2. 复苏树脂
3. 增大反洗流速，同时监视出口，防止大粒树脂带出
4
树脂损失
1. 底排泄漏
2. 反洗流速过高
3. 磨损
1. 检查修理底排
2. 减少反洗流速
3. 适量添加树脂
5
再生剂浓度低
1. 喷射器故障
2. 管道阀门故障
3. 稀释水流量过高
4. 酸碱箱无酸碱
5. 浓度指示错误
6. 再生剂质量差
7. 取样阀开度太少
1. 检修喷射器
2. 检查入口阀，排出阀，安全阀等是否正常。
3. 调节好稀释水量
4. 保证药剂量足够
5. 调校仪表
6. 提高再生剂质量
7. 调大取样阀开度
6
稀释后再生剂浓度过高
1. 稀释水量太少
2. 喷射器故障
1. 增大稀释水量
2. 检修喷射器，调小计量箱出口阀开度
7
稀释后的碱温过高或过低
1. 稀释水流量不当
2. 浓度控制器故障
1. 查稀释水流量
2. 联系检修
8
混床进水母管水温超过50℃
1. 循环冷却水量少或温度过高
2. 机组负荷过高
3. 凝汽器管结垢
1. 汇报值长，打开旁路门，停运混床；
2. 汇报值长。
3. 汇报值长。
9
空气混合未达到最佳效果
1. 压缩空气压力和流量不够
2. 设备内水位过高或过低
1. 检查压力、流量及阀门是否有故障
2. 调整水位到合适高度（调整放水时间）

10
空气混合使树脂带出
罐体水位过高或空气流量过大
检查水位及空气流量是否合适
11
酸碱系统泄漏
酸碱系统容器管道腐蚀穿孔或阀门、法兰等处不严密，甚至破裂
1. 再生操作中发生酸碱泄漏，应立即停止操作
2. 查明泄漏部位及原因，进行处理
3. 管道系统泄漏应立即关闭储存罐出口门，及时检修
4. 储存罐泄漏，汇报主管领导，采取有效措施后检修