余熱發(fā)電水處理

余熱發(fā)電水處理之蔡仲巾千創(chuàng)作余熱發(fā)電用水概述余熱發(fā)電中水的作用余熱發(fā)電中電能的發(fā)生實際上是一個能量轉(zhuǎn)換的過程。

余熱發(fā)電將窯中煅燒后的廢氣的熱能傳給鍋爐中的水,使水轉(zhuǎn)變成具有確定壓力和溫度的蒸汽,導(dǎo)入汽輪機;在汽輪機中,蒸汽膨脹做功,將熱能轉(zhuǎn)化為機械能,推動汽輪機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn);汽輪機轉(zhuǎn)子帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子一起高速旋轉(zhuǎn),將機械能轉(zhuǎn)變成電能送至電網(wǎng)。

因此,在余熱發(fā)電過程中,水的一個重要作用就是傳遞能量。

另外,水在余熱發(fā)電的生產(chǎn)過程中,還擔負著冷卻介質(zhì)的作用。

例如,冷卻汽輪機排出的蒸汽,冷卻轉(zhuǎn)動機械設(shè)備的軸瓦等等。

余熱發(fā)電水、汽循環(huán)及損失余熱發(fā)電中,水進入鍋爐后吸取燃料燃燒放出的熱,轉(zhuǎn)變成具有確定壓力和溫度的蒸汽,送入汽輪機中膨脹做功,使汽輪機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)動。

做完功的蒸汽排入凝汽器蒸汽在凝汽器銅管的外側(cè),館內(nèi)通以冷卻水被冷卻水冷卻變成分散水。

分散水由分散水泵送到低壓加熱器加熱,加熱后送至除氧器除氧。

除氧后的水再由給水泵送至高壓加熱器加熱,然后經(jīng)省煤器進入鍋爐汽包。

這就是凝汽式發(fā)電廠水汽循環(huán)。

在水、汽循環(huán)的過程中,雖然管道都是密封的,但總免不了損失。

造成水、汽損失的主要因素有以下幾點:鍋爐局部:鍋爐的排污放水,平安門和過熱器放汽門向外排汽,蒸汽吹灰和燃油時實行蒸汽霧化等。

汽輪機局部:汽輪機的軸封處窯向外排汽,抽氣器和除氧器的排氣口處也會隨空氣排出一些蒸汽。

另外,用蒸汽加熱或用蒸汽推動附屬機械〔如加熱器、汽動給水泵〕等,也會造成水、汽損失。

各種水箱:各種水箱〔如疏水箱、給水箱等〕有溢流和熱水的蒸發(fā)等損失。

管道系統(tǒng):各種管道系統(tǒng)中法蘭盤結(jié)不嚴實和閥門泄露等緣由,都造成水、汽損失。

為了維持余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)的正常水、汽循環(huán)運行,就要不竭的用水來彌補這些損失,這局部水稱為補給水。

補給水必需經(jīng)過沉淀、過濾、除鹽〔或軟化〕等水處理設(shè)備把水中有害的雜質(zhì)去除后再補入除氧器。

補給水量不超出鍋爐額定蒸發(fā)量的2%-4%。

余熱發(fā)電用水分類由于水在余熱發(fā)電的水、汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)受的過程紛歧樣,所以其水質(zhì)存在較大的不同。

余熱發(fā)電用水主要包含以下幾種:生水:生水是未經(jīng)處理的自然水〔如江、河、湖泊、地下水等〕。

在余熱發(fā)電中,生水是制取補給水的原料,或用來做冷卻介質(zhì),以及供消防用等。

補給水:生水經(jīng)過各種方法處理后,用來彌補發(fā)電水、汽循環(huán)系統(tǒng)中損失的水。

補給水按其處理方法的分歧,又可分為軟化水、蒸餾水和除鹽水等。

分散水:在汽輪機中做功后的蒸汽經(jīng)過凝汽器冷凝成的水,稱作分散水。

疏水:各種蒸汽管道和用汽設(shè)備中的蒸汽分散水,稱為疏水。

它經(jīng)疏水器集合到疏水箱或并入分散水系統(tǒng)。

返回分散水:熱電廠向用戶供熱后,回收的蒸汽分散水,稱為返回分散水〔簡稱返回水〕。

其中又有熱網(wǎng)加熱器分散水和生產(chǎn)返回分散水之分。

給水:送往鍋爐的水稱為給水。

凝汽式發(fā)電廠的給水,主要由汽輪機分散水、補給水和各種疏水組成。

熱電廠的給水組成中,還包含返回分散水。

鍋爐水:在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流淌著的水,稱為鍋爐水,簡稱爐水。

冷卻水:作為冷卻介質(zhì)的水稱為冷卻水。

在余熱發(fā)電中冷卻水主要是通過凝汽器用以冷卻汽輪機排汽的水。

余熱發(fā)電水處理的重要性余熱發(fā)電熱力系統(tǒng)中水、汽質(zhì)量的好、壞,是影響發(fā)電熱力設(shè)備〔如鍋爐、汽輪機等〕平安、經(jīng)濟運行的重要因素之一。

沒有經(jīng)過凈化處理的自然水含有許多雜質(zhì),這種水是不允許進入水、汽循環(huán)系統(tǒng)的。

為了包管熱力系統(tǒng)中有良好的水質(zhì),必需對自然水進展適當?shù)膬艋幚砗蛧栏竦谋O(jiān)視水、汽質(zhì)量,否則就會引起以下危害:1、熱力設(shè)備結(jié)垢假設(shè)進入鍋爐或其他熱交換器中的水,含有雜質(zhì)〔特殊是高價金屬離子〕,經(jīng)過一段時間運行后,在和水接觸的受熱面上,會生成一些固體附著物,這種現(xiàn)象稱為結(jié)垢,這些固體附著物稱為水垢。

結(jié)垢對鍋爐〔或交換器〕的平安、經(jīng)濟運行有很大危害。

這是由于水垢的導(dǎo)熱性能比金屬差幾百倍,而這些水垢又極易在熱負荷很高的鍋爐爐管中生成。

這時,會使結(jié)垢部位的金屬管壁溫度過高,引起金屬強度下降,這樣在管內(nèi)壓力的作用下,就會發(fā)生管道局部變形、發(fā)生鼓包,甚至引起爆管等嚴峻事故。

結(jié)垢不但影響到設(shè)備平安運行,而且還會大大降低發(fā)電廠的經(jīng)濟性。

2、熱力設(shè)備腐蝕發(fā)電廠熱力設(shè)備的金屬經(jīng)常和水接觸,假設(shè)水質(zhì)不良,則會引起金屬的腐蝕。

發(fā)電給水管道、各種加熱器、鍋爐的省煤器、水冷壁、過熱器和汽輪機凝汽器等,都會因水質(zhì)不良而引起腐蝕。

腐蝕不但要縮短設(shè)備自己的使用期限,造成經(jīng)濟損失,同時還由于金屬的腐蝕產(chǎn)品轉(zhuǎn)入水中,使給水中雜質(zhì)增多,從而又加劇在高熱負荷熱面上的結(jié)垢過程,而結(jié)成的垢轉(zhuǎn)而又會促進鍋爐爐管的腐蝕。

在此種惡性循環(huán),會快速導(dǎo)致鍋爐爆管事故。

此外,如金屬的腐蝕產(chǎn)品被蒸汽帶到汽輪機中沉淀下來,也會嚴峻地影響汽輪機的平安,經(jīng)濟運行。

3、過熱器和汽輪機積鹽水質(zhì)不良會使鍋爐不克不及發(fā)生高純度的蒸汽,隨蒸汽帶出的雜質(zhì)就會沉積在蒸汽通過的各個部位,如過熱器和汽輪機,這種現(xiàn)象稱為積鹽。

過熱器內(nèi)積鹽會引起金屬管壁過熱、變形、鼓包甚至爆管,汽輪機內(nèi)積鹽會大大降低汽輪機的出力和效率,特殊是高溫、高壓大容量汽輪機,它的高壓局部蒸汽流通的截面積很小,所以少量的積鹽,也會大大增加蒸汽流通的阻力,使汽輪機的出力下降。

當汽輪機內(nèi)積鹽嚴峻是,還會使推力軸承負荷增大,隔板彎曲,造成事故停機。

發(fā)電廠水處理工作,就是為了包管熱力系統(tǒng)各局部有良好的水、汽品質(zhì),以防止熱力設(shè)備的結(jié)垢、積鹽和腐蝕。

因此,在火力發(fā)電廠中,水處理工作對包管發(fā)電廠的平安、經(jīng)濟運行具有非常重要的意義。

水的根本處理方法過濾水的過濾是把濁度較高的水,通過確定厚度的粒狀和非粒狀資料,而有效地除去懸浮雜質(zhì),使水澄清的過程。

這種過濾資料稱為濾料。

由濾料積存起來的過濾層稱濾層,起過濾作用的設(shè)備稱為濾器或濾池。

用過濾方法除去懸浮固體是一個較簡潔的過程。

過濾過程主要取決于懸浮物和過濾介質(zhì)的物理化學(xué)特征、過濾速度以及水的化學(xué)特性等因素。

粒狀過濾除去懸浮物是基于下述兩個過程的作用,既概況過濾〔或薄膜過濾〕和滲透過濾〔或稱接觸混凝過濾〕的綜合過程。

首先,當帶由懸浮物的水自上部進入過濾層時,在濾層概況由于吸附和機械阻留作用,懸浮物被截留下來,于是它們發(fā)生彼此重疊和架橋作用,其結(jié)果好像形成一層附加的濾膜,在以后的過濾過程中,此濾膜就起主要的過濾作用。

這種過濾過程就叫概況過濾〔又稱薄膜過濾〕。

當帶有懸浮物的水流入濾層中間和下部時,也可以起到截留懸浮物的作用。

這種過濾作用稱為滲透過濾。

滲透過濾的原理離子交換和混凝過程中用泥渣作為接觸介質(zhì)相像。

由于濾層中的沙粒壁澄清池中懸浮顆粒排列的更嚴密,所以當由懸浮物的水流經(jīng)過過濾層中彎彎曲曲的空隙時,在水力學(xué)因素的作用下,有更多的時機和沙粒相接觸,水中懸浮物接觸時,由于彼此間具有確定吸力,彼此相互粘附,好像在砂層中進展了進一步混凝過程,故此過程又稱接觸混凝過程。

為了包管過濾的效果,濾料的選擇非常重要。

作為濾料的物質(zhì),應(yīng)當化學(xué)性能穩(wěn)定,不影響出水水質(zhì),機械強度良好,在使用中不至碎裂,粒度適中;還應(yīng)當價格低廉,便于取材等。

離子交換離子交換處理,是用一種稱作離子交換劑的物質(zhì)來進展的。

處理時,離子交換劑遇水,可將自己所具有的某種離子和水中同符號的離子相互交換,如鈉型離子交換劑遇到含有2+的水時,就發(fā)生如下交換反響:2++2→2+2+反響結(jié)果,水中的2+被吸附在交換劑上,交換劑轉(zhuǎn)釀成型,而交換劑中原有的+進入水中,這樣水中的2+就被除去。

轉(zhuǎn)釀成型的交換劑,可以用鈉鹽溶液〔如〕通過,使其型的交換劑再釀成型,重使用,反響如下:2+2+→2+2+離子交換劑是一種反響型的高分子電解質(zhì)。

內(nèi)部含有活性基團,活性基團能離解出可交換離子。

這種離子能夠和溶液中的同符號的離子相互交換。

所以凡含有可交換離子,具有離子交換力氣的物質(zhì),均稱為離子交換劑。

反滲透反滲透是一種興的水處理工藝。

目前,反滲透已經(jīng)在城市用水、鍋爐補給水、工業(yè)廢水處理、海水淡化和各種溶液中溶質(zhì)分別等方面得到廣泛應(yīng)用。

滲透是一種物理現(xiàn)象,當兩種含有分歧濃度鹽類的水,如用一張半滲透性〔只允許水分子通過,而不允許鹽類物質(zhì)通過〕的薄膜分開就會覺察,含鹽量少的一邊水會透過膜滲到含鹽量高的水中,而所含鹽分其實不滲透,這樣慢慢就有把兩邊的含鹽濃度融和到均等的趨勢。

這一過程叫作自然滲透,簡稱滲透。

但是,在滲透過程中,由于鹽水側(cè)的液位越來越高,而淡水側(cè)的液位越來越低,導(dǎo)致兩側(cè)發(fā)生液位差,這一液位差發(fā)生的壓力阻礙了淡水的滲透,當這個壓力到達確定程度,使得淡水滲透傾向被抵消時,淡水側(cè)和鹽水側(cè)的液位都不再變更,滲透最終到達一個動態(tài)平衡,此時鹽水側(cè)和淡水側(cè)的高度差值稱為滲透壓。

依據(jù)半透膜的特性,我們可以在鹽水側(cè)施加一個外加壓力,迫使鹽水側(cè)的水分子透過半透膜進入淡水的一側(cè),這種滲透過程與正常的自然滲透方向相反,故稱為反滲透。

滲透和反滲透的原理示意圖如圖1-1所示:圖1-1滲透與反滲透原理示意圖余熱發(fā)電用水的處理鍋爐用水處理鍋爐用水的處理流程為了防止鍋爐結(jié)垢,鍋爐用水必需經(jīng)過嚴格的處理,鍋爐用水大致流程如圖2-1所示:圖2-1余熱發(fā)電鍋爐用水的流程示意圖其中軟化器局部可以用反滲透和混床結(jié)合來代替。

軟化器只能除去水中的鈣、鎂離子;而反滲透和混床結(jié)合處理可以除去水中絕大局部的離子,比軟化器處理水的水質(zhì)好許多。

1、機械過濾器機械過濾的作用是除去生水中的懸浮物、機械雜質(zhì)、細菌等有害物質(zhì)。

機械過濾器的操縱如下:反洗后,每次投運前必需進展正洗,合格前方可投運;開啟正進門、空氣門,空氣門溢水后關(guān)空氣門,開正排門,調(diào)整流量,出水澄清,無懸浮雜質(zhì)時正洗合格;開出口門,關(guān)正排門,向活性炭過濾器供水,;,停頓運行。

2、活性炭過濾器活性炭過濾器的作用是吸附水中余***、有機物、色度、懸浮物等雜質(zhì)。

活性炭過濾器的操縱如下:反洗后,每次投運前必需進展正洗,合格后能投運;開進水門,空氣門,空氣門溢水時關(guān)空氣門,開正排門,調(diào)整流量20,;開出口門,關(guān)正排門,向清水箱供水;出口有機物超標,判為失效,停頓運行。

3、軟化器軟化器的作用是通過離子交換劑除去水中的鈣、鎂離子,降低水的硬度,防止在鈣、鎂在鍋爐和管道中結(jié)垢。

軟化器的操縱步調(diào)是:正常運行,在全部閥門關(guān)閉的狀況時,首先開啟清水泵入口門,啟泵待壓力穩(wěn)定以后,開啟泵出水門,向軟化器供水,開軟化器進水閥上進閥,上排閥,待上排閥將柱內(nèi)空氣排盡并出水時,翻開下排閥同時關(guān)閉上排閥。

然后調(diào)整流量:正常流量為8-10。

運行5分鐘后,化驗水質(zhì),合格后翻開出水閥,同時關(guān)閉下排閥,合格水便進入軟化器,開頭正常運行。

正常運行中,操縱人員必需經(jīng)常觀看運行狀況,留意流量,壓力,出水水質(zhì),每小時必需化驗水質(zhì)1次,覺察出水分歧格時應(yīng)立刻停機再生。

停機時首先停運清水泵,關(guān)閉進水閥,出水閥,上進閥。

停機時必需經(jīng)常觀看樹脂層,防止由于滲漏而樹脂層脫水而損壞樹脂。

本設(shè)備可以二柱同時運行,也可以一柱運行一柱再生,,單柱產(chǎn)水量周期為250噸左右。

由于軟化器只能除去水中的鈣、鎂離子,對其他離子沒有凈化作用,所以有條件的狀況下可以用反滲透和陰陽離子交換混床結(jié)合使用來代替軟化器。

反滲透和混床結(jié)合使用得到的水各指標都遠遠優(yōu)于軟化器。

兩種處理方法得到水的水質(zhì)指標如表2-1所示:表2-1軟化器和反滲透結(jié)合混床制水指標比照水質(zhì)指標軟化器處理堿度〔〕—2***根〔〕磷酸根〔〕12反滲透+混床≤生水≤410—205—15鍋爐用水的各指標及測定方法鍋爐用水的水汽把握指標如下:鍋爐給水質(zhì)量尺度:硬度≤30微摩爾;溶氧≤50微克升;溶解固形物≤3500微克升;〔25℃〕∕≥7鍋爐水質(zhì)量尺度:磷酸根10-20;:10-12;總堿度:2-12;-≦生水蒸汽指標尺度:電導(dǎo)≤15;鈉值≤20;7;分散水指標尺度:軟化水指標尺度;硬度≦;-≦生水鍋爐用水各指標的測定方法如下:1、+濃度測定+濃度用的是-51型鈉離子濃度計,測定時環(huán)境溫度為5℃~35℃,相對濕度不大于80%,被測溶液溫度為5℃~35℃且與標定溶液溫差不超出1℃。

測定步調(diào)為:將電極充分淋洗后,用被測液淋洗一次,將電極拔出被測液中,等讀數(shù)穩(wěn)定后,儀器的顯示值即為樣品溶液的值,再將儀器上“選擇”開關(guān)置于〔+〕檔位置,則顯示值即為+的濃度。

其單位依據(jù)儀器面板上的、的指示燈亮為單位,如被測溶液呈酸性,則應(yīng)預(yù)先參與二異丙***,使其呈堿性即可。

2、值測定值的儀器為-2〔〕型,測定環(huán)境溫度為0℃~40℃,空氣相對濕度不大于85%,無顯著振動和磁場干擾影響。

操縱程序如下:將功能開關(guān)置于檔,接上復(fù)合電極,以去離子水清洗電極并用濾紙吸干,拔出被測溶液中,調(diào)整溫度抵償旋鈕,使旋鈕箭頭所指溫度和被測溶液溫度全都,儀器顯示的即為被測溶液的值。

3、電導(dǎo)率測定電導(dǎo)率所用的儀器為-11型數(shù)字電導(dǎo)儀,測定環(huán)境溫度為0℃~40℃,空氣相對濕度不大于85%,無顯著振動和磁場干擾影響。

操縱程序如下:將丈量開關(guān)置于“丈量”檔,選用適當?shù)牧砍虣n,將清潔的電極拔出被測溶液中,儀器顯示被測溶液在測定溫度下的電導(dǎo)率值。

4、溶解氧的測定溶解氧的測定儀器為-12型攜式測氧儀,環(huán)境溫度為5℃~35℃,相對濕度不大于85%,電源為〔9-〕,被測介質(zhì)溫度5℃~40℃,大氣壓力為85-106。

儀器校正:接通電源后,講儀器置于%檔,氧電極置于空氣中,待顯示穩(wěn)定后〔2-3〕分鐘,調(diào)整校正器,%即可。

測定方法:儀器校正后,裝上陽電極流通池,將樣品進入流通池,樣品堅持流速大于10,將氣氧溶氧開關(guān)按下,置于檔,待儀器顯示穩(wěn)定后2-3分鐘,記錄讀數(shù)〔〕即為被測樣品的溶解氧。

5、磷酸根鍋爐水中應(yīng)當維持確定量的磷酸根,主要是為了防止鈣垢,還起到防止堿性腐蝕的作用。

向爐水參與磷酸鹽,并堅持確定的過剩量,使爐水中的鈣鹽在有足夠的氫氧堿度的條件下,與磷酸鹽生成難溶性的泥狀沉淀物。

10++63-+20-→↓2410246爐水中的鎂鹽與磷酸鹽和藥性堿相結(jié)合也可生成泥狀沉淀物32++22-+2-+→322↓3222生成的堿式磷酸鈣是一種松軟的水渣,易隨鍋爐排污排解,且不會粘附在鍋爐內(nèi)釀成水垢。

實行磷酸鹽對鍋爐進展處理,商用的藥硫酸三鈉〔12〕。

以鈉離子交換水作為補給水,有時342因補給水率大而使鍋爐水堿度高,為了降低鍋爐堿度,可實行硫酸氫二鈉〔〕進展處理。

可以除去一局部游離的,其反響24如下:+24→34+2為了維持確定量