电厂水及水处理知识

1、水及水处理水的物理化学性质一、水的物理化学特性1、水分子的结构：2、水的特性：（1）水的缔合作用与密度（2）水的表面张力（3）水的热性质（4）黏度与流动性（5）水的导电性能（6）水的光学性质（7）盐类离子的水化作用二、物质在水中的溶解：水是良好的溶剂，对多种盐类与气体均具有良好的溶解能力，这一种性质对人类的生存及生产均有着十分密切的关系。1、水对盐的溶解2、水对气体的溶解有多种气体能溶于水中，其中有常见气体在不同温度下溶解3、水的电离及其平衡天然水的特性及在电厂中的应用一、环境水体水的分布与循环二、天然水体的杂质天然水体中的水均含有多种杂质，归纳起来可分为三大类：悬浮物、胶体物及溶解物。1、悬

2、浮物2、胶体物3、溶解物（1）盐类溶解物（2）溶解气体（3）有机物水质特性指标表示方法及含义一、水质特性指标的表示方法水质特性的各项指标通常均可用符号表示，其中硬度、溶解固形物、化学耗氧量等是采用英文名称的第一个大写字母表示。水中杂质种类很多，其中最为重要的特性指标是pH值、电导率、溶解氧、硬度、二氧化硅含量、纳含量、铁含量、氯离子含量、铜含量等。二、主要水质特性指标的含义1、总固形物与总溶解固形物总固形物是指水中存在的全部固态物质，而总溶解固形物是指溶解组分的总量。悬浮物=全固形物-溶解固形物2.含盐量与电导率（1）含盐量（2）电导率3、酸度和碱度（1）酸度它们与碱标准溶液作用至一定pH值所

3、消耗的量定为酸度。（2）碱度碱度是指水中所含能与强酸定量作用的物质的总量。4、溶解气体氧及二氧化碳（1）氧气（2）二氧化碳（3）二氧化硫5、硬度水中除碱金属以外的金属离子钙、镁、铁、铝、钡、锶、锌等离子的总和即为硬度。（1）碳酸盐硬度（2）非碳酸盐硬度（3）负硬度6、有机物与化学耗氧量天然水体中的机物种类很多，组成十分复杂，无法分别测定，就是测定有机物总量也很困难。（1）化学耗氧量（COD）（2）生化需氧量（BOD）（3）总有机碳（TOC）电厂热力系统中各种水的含义（1） 原水：电厂选作水源未作任何处理的水，视不同地区而不同，一般为江水、湖水、水库水或城市自来水网的水。（2） 补给水：原水经过

4、各种工艺处理后补充锅炉汽水损失的水。（3） 给水：进入锅炉的补给水又经过除氧及调节PH值等工艺处理后送进锅炉的水。（4） 炉水：给水进入锅炉后，在锅炉本体蒸发系统中通常采用各种磷酸盐处理工艺流动的水。（5） 凝结水：锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，做完功后经冷凝下来的水称为冷凝水，它又进入热力系统作为锅炉给水的主要来源。（6） 疏水：在热呼系统中，供加热器加热的蒸汽冷凝后的水，也包括停机运行时蒸汽系统中冷凝下来的水。（7） 其它生产用水：这里包括煤场用水和各车间生产用水。（8） 生活用水：生活用水指非生产用水。水的处理水的预处理混凝处理、沉降、沉清和过滤处理，就是以除去这些杂质为主要目的，使水中悬浮

5、物的含量降至25mg/L以下，即得到澄清水，习惯上称它们为水的预处理。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分离出来。投加的化学药剂称为混凝剂。一、胶体的稳定性与脱稳1、胶体的稳定性胶体是颗粒直径在1100nm之间的微粒，由胶体微料与分散介质（水）所组成的分散体系称为胶体体系。胶体的脱稳：胶体失去聚集稳定性的过程称为胶体脱稳。胶体脱稳的方法按其作用机理，可分为：投加电解质；投加与天然水中胶体电荷相反的胶体；投加高分子絮凝剂。二、混凝剂及助凝剂1、混凝剂常用的混凝剂有铝盐和铁盐两类：（1）硫酸铝（2）聚合铝（3）硫酸亚铁（

6、4）聚合硫酸铁2、助凝剂有时为了提高混凝效果，在加混凝剂的同时，还加少量的助凝。（1）调整pH值（2）氧化作用（3）增大絮凝物的粒度、密度和牢固性水的过滤处理天然水经混凝沉淀和沉清处理后，水中大部分悬浮物和胶体杂质被除去，但仍残留有少量的细小悬浮颗粒。如果这样的水直接进入下一步的离子交换处理（或电渗极、反渗透、电除盐），会很快将离子交换剂（或膜）污染，降低其交换（或分离）能力，因此须作进一步处理。水通过滤料层除去其中悬浮杂质的工艺称为过滤，颗状滤料过滤、膜状滤料过滤、线状滤料过滤。一、 过滤机理：过滤机理概括有以下三种作用：（1）机械筛滤作用（2）惯性沉淀作用（3）接触絮凝作用二、滤料及滤层用

7、于过滤的多孔材料称为过滤介质或滤料，过滤设备中堆积的滤料层称为滤层。滤料和滤层厚度对过滤起重要作用。1、用作滤料的物质，应具备以下条件：化学性能稳定、截污容量大、机械强度好、粒度适当等。水处理中常用的粒状滤料有石英砂、无烟煤粒、活性炭、大理石料、磁铁矿和瓷砂等。2、滤层滤层厚度是指滤料在过滤设备中的堆积高度。3、滤层中滤料的排布方式与过滤效果（1）上向流过滤（2）双向流过滤（3）双层及多层滤料过滤二、 过滤工艺：过滤时，水中悬浮杂质被留，随着滤层中杂质截留量的增加，水流过滤层时的水头损失也相应增加，当水头损失增加到一定程度以致影响产水量或出水质达不到要求时，滤池（过滤器）便停止过滤崦进行反冲洗

8、。反冲洗时，水由下而上穿过滤料层，滤料在水流中处于悬浮状态，滤料得到清洗。清洗结束后，过滤重新开始。因此，过滤处理是过滤和反冲洗两个过程的交替循环操作。（一）过滤1、过滤过程失效点是由滤层特性和操作条件决定的。从出水水质来看，失效点是过滤后期出水合格与不合格的分界点。2、过滤终点及判断指标3、过滤速度（二）反冲洗1、反冲洗方法：2、反冲洗原理：3、水流的均匀性：三、过滤设备过滤设备按承压情况分压力式和重力式两大类，前者一般称过滤器，后者一般称滤池。（一） 压力式过滤器1、过滤器结构（1）进水装置（2）配水系统2、工作过程：过滤器的一个运行周期包括：过滤一反洗一正洗（二）LLY高效过滤器该过滤器

9、是以丙纶丝纤维为过滤介质的纤维具有强度高、化学稳定性好（耐酸、碱和耐腐蚀）、吸水率低、表面积大、水流阻力小等特点。它在结构上无活性基团，对水中悬浮物的吸附属干物理吸附，容易清洗。因此，它是一种比较理想的过滤材料。目前应用较多的是浮动纤维过滤器 1、结构：2、工作过程：3、高效过滤器的特点：（1）截污容量较大（2）出水水质好（3）过滤阻力较小（4）流速高离子交换除盐天然水经净水站处理后，除去了水中的悬浮物、胶体和大部分有机物，但水中的溶解盐类并没有改变，因此用于锅炉补给水时，还必须进一步处理。除去水的溶解盐类最为普通的方法是离子交换法。一、离子交换椿树脂1、离子交换树脂的组成：2、离子交换树脂的

10、合成：3、离子交换树脂的分类：二、离子交换树脂的性能指标：离子交换树脂在水处理中能得以广泛应用，是因为它具有离子交换的性能和交换的可逆性。为了满足水处理应用中的需要，人们制定了离子交换树脂的性能指标和相应的标准。1、粒度：离子交换树脂应颗粒大小适中。2、密度：离子交换树脂的密度是指单位体积树脂所具有的质量。（1）湿真密度：（2）湿视密度：3、含水率：树脂的含水率单位质量的湿树脂（除去表面水份后）所含水分的百分数。4、溶胀和转型体积改变率：当将干的离子交换树脂浸入水中时，其体积会膨胀，这种现象称为溶胀。5、交换容量：交换容量是表示离子交换树脂能力大小的一项性能指标。6、机械强度：树脂的机械强度是

11、指树脂在各种机械力作用下，抵抗破坏的能力。7、耐热性：各种树脂所能承受的温度都有一个最高极限，超过此温度，树脂的热分解就很严重。8、抗辐射性：离子交换树脂也像其他一些高分子化合物一样，在射线作用下能引起辐射破坏。离子交换器及其运行一、顺流再生离子交换器顺流再生离子交换器是离子交换装置中应用最早的床型，这种设备运行时，水流自上而下通过树脂层；再生时，再生液也是自上而下通过树脂层，即水和再生流的流向是相同的。1、交换器的结构体内设有进水装置、排水装置和再生液分配装置。（1）进水装置（2）排水装置（3）再生液分配装置顺流再生离子交换器的运行通常分为五步，从交换器失效后算起为：反洗、进再生液、置换、正

12、洗和制水。这五个步聚组成交换器的一个运行循环，称运行周期。膜法除盐膜法除盐是指在某一推动力作用下，利用特定膜的透过性能分离水中离子、分子或胶体，使水得以净化的膜分离技术。反渗透脱盐的基本原理：反渗透是从动植物细胞膜的渗透现象中得到启发而开发出来的一门新的水处理技术。细胞膜对物质的透过具有选择性。有许多人造或天然膜对于物质的透过也有选择性。醋酸纤维素膜，水容易透过它，而盐难以透过它。一、 反渗透脱盐的基本条件：在一定温度下，用一张易透水而难透盐的关透膜将淡水与盐水隔开。其渗透方向和自然渗透方向相反，因此称其为反渗透。反渗透过去的水分子随压力增加而增多。反渗透脱盐必须满足两个基本条件：半透膜具有选

13、择地透水而不透盐的特性;盐水与淡水两室间的外加压差(P) 大于渗透压（II），则（P-II）0。这里符合的半透膜通常称之为反渗透膜。目前，反渗透膜多用高分子材料制成，常见的是芳香聚酰胺反渗透膜和醋酸纤维素反渗透膜。二、渗透压：渗透压是选择操作压力和设计分离装置的重要依据。渗透压是溶液的一种固有特性，它随溶质的种类，溶液浓度和温度而变。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所必需的推动压力所决定。反渗透膜一、反渗透膜材料膜的分离性能与膜材料的分子结构密切相关。人们根据反渗脱盐的要求，从大量的高分子材料中筛选出醋酸纤维素（CA）和

14、芳香族酰胺（PA）两大类膜材料。目前使用最多的是芳香族聚酰胺膜，pH值使用范围可以扩展到311，但对水中游离氯比较敏感。复合膜的特征是由两种以上的材料制成的，它是一层由很薄且很致密的活性层与多孔支撑层复合而成的。多孔支撑层又称基膜，起到增强机械强度的作用；致密层也称表皮层，起脱盐作用，故又称脱盐层；有的将致密层称为活性层、功能层。二、 反渗透膜的结构、分类：1、膜的结构：膜的结构包括宏观结构和微观结构。前者是指膜的几何形状，主要有板式、管式和中空纤维式三种；后者是指膜的断面结构、结晶状态和高分子链的取向等。2、膜的分类：膜的分类方法有多种。按膜材料主要分为醋酸纤维素膜和芳香聚酰胺膜；按制膜工艺

15、可分为溶液相转化膜、熔融相转变膜、复合膜和动力膜；按膜结构特点可分为相膜、非对称膜和复合膜。三、反渗透膜的性能：1、物质适移系数是表示反渗透装置运行时浓差极化的指标。生产实际中是通过保持足够的浓水流量来减轻浓差极化的。浓水流量的最低限值称为最小浓水流量。2、脱盐率：脱盐率又称除盐率，通称分离度、截留率。定义为经反渗透分离后盐的除去率。反渗透膜的脱盐率一般大于99%。3、透过速度：在单位时间、单位膜面积上透过的水量称水通量，又称透水速度，通过溶剂透过速度，用Jw表现。当操作压高，膜孔隙大，水温高，盐浓度低时，Jw大。浓差极化严重时，Jw明显下降。4、流量衰减系数：即便在正常运行条件下，反渗透膜也

16、会在压力的长期作用下，随着运行时间的延长孔隙率缓慢减少，水通量缓慢下降，这种现象称为膜的压密。5、回收率：反渗透从盐水中获得的淡水分率称回收率，例如回收率65%表示从lt盐水中分离出0.65t淡水。6、耐氧化能力：膜的耐氧化能力与膜材料有关。芳香聚酰胺膜和复合膜比醋酸维素膜更易受到水中氧化剂的侵蚀。7、抗水解能力：抗水解能力与高分子材料的化学结构和介质性质有关。当高分子链中具有易水解的-CON、-COOR、-CN、-CH2-O等时，就会在酸或碱的信息处理上发生水解或降解反应，于是膜被破坏。反渗透装置反渗透应用于水处理工程，除膜本身外，还需要两个配套部件：淡水室和浓水室（兼原水室）。反渗透必须与

17、其他器件一起才能组合成具有引进高压盐水和收集淡水功能的设备。通常按水处理工艺需要，将多个膜元件组合起来形成一个较大的脱盐单元，这种单元称膜组件。一、卷式反渗透膜元件（膜组件）卷式膜元件和膜组件是应用最广泛的反渗透构件之一。1、特点：（1）水流通道由隔网空隙构成，水在流动过程中被隔网反复切割反复汇集呈波浪状起伏前进，提高了水流紊动强度，减少了浓差极化。（2）水沿膜表面呈薄层流动。这种薄层流动的设计提高了膜的装填密度，也有利于降低膜表面的滞流层厚度，同时有利于减少浓差极化。（3）膜的装填密度比较高，仅次于中空纤维膜组件。（4）抗污染能力比中空纤维式强。（5）水流阻力介于管式与中空纤维式之间，当隔网

18、中流速为0.25m/s，水头损失一般为0.10.14Mpa。2、结构膜元件核心部分由膜、进水隔网和透过水隔网围中心管卷绕而成膜、进水隔网和透过水隔网排列。3、性能一般用下列指标表示膜元件的性能：脱盐率、水通量以及脱盐率和水通量的年衰减速度。4、使用条件为了保证膜长期稳定安全运行，膜生产厂家规定了使用膜元件时所限制的条件，包括：操作压力、进水流量、温度进水pH值范围、进水浊度、进水SDI、进水余氯、浓缩水与透过水量的比例和压力损失等。（1）操作压力（2）进水流量（3）浓水流量（4）温度（5）进水pH值范围（6）进水浊度（7）进水SDISDI污染指数（Foullng Index简称FI），又称淤塞

19、指数，它是表示微量固体颗粒的水质指标。（8）进水余氯（9）单支膜元件的浓缩水与透过水量的比（10）单支膜元件压力损失（11）膜元件的允许透水量二、中空纤维膜组件广义地进，中空纤维膜组件是管式膜组件的一种特殊形式。中空纤维反渗透膜的外径一般为40250m，超滤膜外径一般大于0.5。外径与内径之比值为24。1、 特点中空纤维膜组件具有如下特点：（1）装填密度高（2）无支撑体（3）压力损失大（4）清洗困难（5）不能更换单根纤维膜2、结构中空纤维膜组件类似列管式换热器，许多根中空纤维成捆形成一种圆柱形纤维束，放入一种圆筒形耐压容器中，或者将其弯曲成U形后放入耐压容器中。反渗透装置运行及维护：一、反渗透

20、装置运行：反渗透装置的工作过程大致可划分为四个阶段：启动、运行、停机和低压冲洗。 启动阶段。是反渗透装置由停机状态向正常运行状态的过渡，实际上是对反渗透系统的冲洗过程，即将RO装置充满水，排除空气，排放不合格的淡水。冲洗时间一般为60s左右。 运行阶段。就是当冲洗至淡水质量达到要求后，停止排放淡水，向淡水箱或后续系统供应淡水的过程，是反渗透系统生产淡水的过程。 停机阶段。是反渗透装置由正常运行状态转入停止运行状态的过程，主要特征是高压泵停止运转。 低压冲洗。又称停机冲洗，此阶段是用淡水置换浓水的过程，即用淡水冲洗反渗透装置，直到浓水侧排水水质与淡水水质基本相同为止，时间通常为10min。启动R

21、O设备时，应缓慢开启进水阀，防止反渗膜因压力的瞬间突增而破坏。运行中应注意背压，避免膜的淡水侧力高于进水及浓盐水侧的压力。不论运行还是停运，都必须防止反渗透膜的脱水，因为反渗透膜一旦脱水，会造成不可恢复的损伤。二、膜污染膜污染是指被处理溶液中的微粒、胶体粒子或溶质与膜发生相互作用，或因浓差极化使某些物质在膜表面浓度超过其溶解度而引起这些物质在水流通道、膜表面或膜孔内吸附、沉积，造成孔道或水流通道变小或堵塞的现象。1、污染物类型水源不同，污染物类型不同，清除污染物的方法也不同。（1） 按主要化学成分分类有以下几种：1）碳酸盐型2）硫酸盐型3）金属氧化物型4）硅酸型5）生物型6）有机型2、防止膜污

22、染的一般方法：（1）进水预处理：1）加热2）调节pH值3）除去多价离子4）添加稳定剂5）预过滤6）加入离子隐蔽剂锅炉水处理及水质控制锅炉给水处理与水质控制锅炉给水主要由凝结水、疏水及补给水组成，这其中包括凝结水泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器及省煤器等主要设备。一、给水系统中的主要设备1、热力除氧器热力除氧器是给水系统中最重要的设备，是保证给水水质的关键性装置。给水除氧通常需要采用两种方法来实施，首先通过热力除氧器除去给水中绝大部分的氧，然后再采用化学除氧剂，通常为联氨，以进一步消除给水中残存的氧，使给水中溶氧保证能降至标准规定的7g/L以下。2、加热器加热器分高压加热器及低压加热器

23、。它们是由许多铜管或钢管及外壳组成的，水在管内通过，被管外的蒸汽所加热。在给水泵以前的加热器，由于通过的凝结水压力较低，故称为低压加热器，而给水泵后的加热器通过的给水压力高，故称为高压加热器。3、水泵热力系统中的给水泵、凝结水泵及炉水泵等均是热力系统中的重要辅助设备。给水泵的作用是将给水打入锅炉，给水中断可能使锅炉受到严重损害，故给水泵必须有很高的运行可靠性。4、省煤器省煤器是由布置在锅炉尾部烟道中的蛇形管所组成，其作用是利用烟气余热提高给水温度。二、给水处理方法1、溶解氧热力设备的材质主要为碳钢，碳钢在水中的腐蚀主要是由电化学腐蚀过程，也就是金属表面在导电介质（给水中）因电化学作用而产生破坏

24、。2、二氧化碳给水来源于凝结水、疏水及补给水，它们均含有一定量的二氧化碳。特别是在疏水中，由于大量空气溶入，所以二氧化碳含量更高一些。给水经热力除氧后，还要辅以化学除氧，通常采用联氨作为除氧剂。在给水处理中，去除溶氧及二氧化碳就成为关键性要求。3、电导率电导率能够方便、快捷地反映给水中含盐量的高底。给水中的含盐，如含硅、含钠、含铁、含铜等杂质终将在炉水中得到浓缩，并有部分带入蒸汽，因而就可直接导致锅炉管腐蚀及汽轮机通流部位积盐，对机组的安全运行带来严重影响。（二）给水处理方法给水处理方法有很多，汽包锅炉与直流锅炉也不尽相同。1、给水的化学除氧给水通过热力除氧器可将其中绝大部分溶氧除去，然后再辅

25、以化学除氧，即往水中加入可以与氧反应的还原性药剂，将给水中的溶氧降至更低水平。2、给水的加氨处理加氨处理时必须维持下述条件，以获得最佳的处理效果。（1）加氨量不宜过多，通常给水中允许氨含量为12mg/L，以减少氨在凝汽器局部的富集，造成铜管的氨蚀。（2）加氨处理与联氨处理往往一并进行，这样处理的给水中铜、铁含量明显降低。（3）要根据运行水化学工况要求来调整加药量，根据不同情况选择合适的加氨点，氨可加入给水、补给水、凝结水，甚至直接加入汽包中。锅炉炉水处理与水质控制一、锅炉水汽系统锅炉由两大部分组成：一为锅，即锅炉的汽水部分；二为炉，即锅炉的燃烧部分。1、汽包汽包是锅炉的核心部件。汽包与上升管、

26、下降管及下联箱组成循环回路。同时，它又接受由省煤器送入锅炉的给水，当给水被加热形成蒸汽后，又向过热器输送饱和蒸汽，故它是加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽，是汽包锅炉中最为关键的设备。汽包中装有各种设备，如汽水分离装置、清洗装置、排污装置、加药装置等，以保证蒸汽品质。2、水冷壁管水冷壁管是辐射蒸发受热面。3、下降管下降管的作用是把汽包中的水连接不断地送入下联箱，供给水冷壁。由于下降管布置在炉墙外，不受热，一方面提高循环的可靠性，另一方面又保护了炉墙。4、过热器与再热器过热器是锅炉的重要组成部件，它的作用是将饱和蒸汽加热到一定温度的过热蒸汽。二、炉水的水质要求运行中锅炉排放高含盐量的炉水，即为锅

27、炉排污，锅炉排污又分为连续排污与定期排污两种。所谓连续排污，其目的是为了排出炉水中部分盐分，使炉水含盐量保持在规定的范围内，定期排污的目的是为了排除炉水中的沉淀物，调整炉水水质，以补连续排污之不足。炉水水质直接关系到蒸汽质量。炉水主要控制指标是pH值、磷酸根（磷酸盐处理）、电导率、二氧化硅、氯离子、铁、铜等项目，特别是前四项。在炉水水质各项控制指标中，pH值至关重要，为了防止炉管的腐蚀，炉水pH值必须加以严格控制。2、炉水处理方式炉水处理方式主要分为两类：一是磷酸盐处理二是挥发性处理应用最普通的为各种磷酸盐处理方式。（1）一般磷酸盐处理（2）协调磷酸盐处理蒸汽品质的控制与防止积盐锅炉产生蒸汽，由蒸汽冲动汽轮机，由汽轮机带动发电机发电的。锅炉产生的蒸汽必须符合设计规定的压力与温度，蒸汽中的杂质含量不允许超过一定限度，也就是必须保证蒸汽品质达到标准规定的要求，以防止汽轮机通流部位产生积盐与腐蚀。二、蒸汽污染蒸汽污染的根本原因是锅炉给水中所含杂质。炉水中杂质进入蒸汽是造成蒸汽污染的主要原因。1、机械携带蒸汽携带炉水叫做机械携带，机械携带量的多少取决于带出炉水及含盐量浓度的大小。2、选择性携带蒸汽溶解盐类叫做溶解性携带，由于蒸汽对盐类溶解具的选