电厂水处理的技术研究分析(1)

1、. 海量资料 超值下载电厂水处理的技术研究分析膜技术及其在电厂水处理中的应用热电厂循环水系统水处理技术的应用电厂水处理的技术研究分析1.按水的硬度：极软水（<1.0mmol/L）、软水（1.03.0mmol/L）、中等硬度水（3.06.0mmol/L）硬水（6.09.0mmol/L）、高硬水（>9.0mmol/L）。2.水中的悬浮物、胶体和有机物采用混凝、沉降、澄清和过滤处理的方法除去，习惯称为水的预处理。 水的深度处理：（1）除硬度：Na离子交换软化处理（2）除硬度并降碱：H-Na交换软化处理（3）出去全部阴阳离子：H-OH离子交换除盐3.天然水的杂质：悬浮物（悬浮物、可沉降物1

2、00nm1um）、胶体（1100nm）、溶解物质（<1nm）4.电渗析陈盐水处理是以直流电能为动力、利用离子交换膜的选择透过性，将水中溶质分离出来的一种膜分离法。5.膜法除盐水处理是一种膜分离技术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。离子的动态交换过程：1. B+在水溶液中向树脂颗粒表面扩散。2. B+通过边界水膜扩散3B+在树枝颗粒网孔扩散4B+与RA树脂交换基团A+相互交换基团A+相互交换5.A+在树脂颗粒网孔内表面扩散6.A+通过边界水膜扩散7.A+从树脂表面向水溶液中扩散6.锅炉水水质标准：pH值。铭炉水的PH值应大于9，因pH值低时

3、，会造成锅炉钢材的腐蚀；7.汽轮机的腐蚀 (一)汽轮机的应力屑蚀破裂1腐蚀特征汽轮机的应力腐蚀破裂主要发生在叶片和叶轮上：2防护措施 (1)改进汽轮机的设计，改善汽轮机的安装工艺，以消除应力过于集中的部位。 (2)提高蒸汽品质，降低蒸汽中钠和氯离子的含量。(二)汽轮机的冲蚀 1腐蚀特征蒸汽系统的冲蚀是由于蒸汽形成的水滴或由其他途径(例如通过排气管口喷水或轴的水封)进入汽轮机的水所引起的。冲蚀特征是叶片金属表面上有浪形条纹密集的毛孔，甚至产生缺门。 2防护方法 汽轮机的疏水口要畅通，保持喷水不直接冲击未级叫片人汽轮机。应在末级叶片易冲刷部位安装防冲蚀保护层。 (三)汽轮机的破腐蚀 1腐蚀特征主要

4、发生在汽轮机内部湿蒸汽区的铸铁、铸钢部件亡的酸腐蚀，使部件表面保护膜脱落。 2防护措施 ：提高补给水的质量。 (四)汽轮机的房蚀 1磨蚀特征 在汽轮机喷嘴表面、叫片及其他蒸汽通道的部件上，会发生不同样度的磨蚀。磨蚀常发生在汽轮机的高压、高温段。磨蚀发生的原因足由于蒸汽中夹带了异物(主要是剥落的金属氧化物)而导致固体颗粒的磨蚀。 2防护措施： 过热器管和主蒸汽管等高温管道采用抗氧化材料，管道要进行蒸汽吹洗或化学清洗。 (五)汽轮机的点蚀 被氯化物污染的蒸汽会使汽轮机发生点蚀。它易发生在汽轮机的低压部位，点蚀常会导致应力腐蚀和腐蚀疲劳。点蚀的防护原则是提高蒸汽质量和严格控制蒸汽中氯离子含量，并做好

5、汽轮机停用时的保护。8.锅炉水质不良的危害危害： (1)热力设备的结垢。 (2)热力设备的腐蚀。 (3)过热器和汽轮机积盐。9. 锅炉用水名称 1)原水。原水是指未经任何处理的天然水，它是热力发电厂中各种用水的来源。2)锅炉补给水是指原水经过净化处理后，均来补充热力发电厂汽水损失的水。按净化处理的方法不同，分为软化水、蒸馏水和除盐水。 3)凝结水。凝结水是指在汽轮机中做完功的蒸汽经冷凝而成的水。 4)疏水。疏水是指各种蒸汽管道和用汽设备午的蒸汽冷凝水。 5)给水。给水是指送进锅炉的水。它由凝结水、补给水和疏水组成返回水。 6)锅炉水是指在锅炉本体的蒸发系统巾流动的水。 7)冷却水是指用作冷却介

6、质的水， 8)返回水。返回水是指热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽冲凝水。返回水又分为热网加热器冷凝水和生产返回冷凝水。10. 锅内加药处理就是在汽包锅炉中加入特定的化学药品，使水小台有的结垢物质，或者呈水渣析出，或呈悬浮颗粒，通过锦炉排污系统将其排出炉外，免于结垢，并提高炉水的pH值，避免热力设备发生腐蚀。这种处理方法也称炉水处理、锅内处理等。11. 有的汽包锅炉，在运行时会出现一种水质异常的现象，即当锅护负荷增高时，锅炉水中磷酸钠盐的浓度明显降低，而当锅炉负荷减少或停炉时，这些磷酸钠盐的浓度又重新升高。这种现象称为磷酸盐的“暂时消失”现象，也叫做磷酸盐的“隐藏”、“隐蔽”现象。12. 磷酸盐

7、“暂时消失”现象的危害： (1)“暂时消失”现象主要发生在热负荷局的管壁(水冷壁)上形成的易溶盐附着物冈传热不良可以导致炉管金属严重超温过热，以至引起炉管损坏；这些易浴盐附着物还能与管壁L的其他沉积物(主要是铁的沉积物)发生反应，生成复众的难治水垢，并加剧水冷壁管的结垢与腐蚀过程。(2)磷酸钠盐“暂时消失”现象发生时，会使瞥内近壁层炉水中产生游离NaOH。含有游离NaOH的炉水局部高度浓缩会引起炉管金属的碱性腐蚀。13. 目前电厂锅炉的水汽系统中，通常将水垢按其主要化学成分分成钙镁水垢、硅酸盐水垢、氧化铁垢和铜垢等。形成水渣的主要物质通常有碳酸钙(CaCO3)、氢氧化镁Mg（OH）2)、碱式碳

8、酸镁(Mg(oH)2·MgCO3）磷酸镁(Mg3（PO4）2碱式磷酸钙(碱式磷灰石)(Ca10(OH)2(PO4)6。蛇纹石3MgO2SO2·2H2O、镁橄揽石(2MgO·Si02)以及金属的腐蚀产物如铁的氧化物(Fe2O3、F3O4)和铜的氧化物(CuO、Cu2O)等。14.锅炉给水总是或多或少带有某些杂质，他们进人水汽系统经过一段时间运行后，在受热面与水接触的管壁上就会生成一些固态附着物，这种现象通常称为结垢，这些附着物叫做水垢15.锅炉 在沉积物下可能发生碱性或酸性两种个同类型的腐蚀。这两种腐蚀，根据其损伤情况的不同，分为延性和脆性腐蚀。现分别介绍如下： (

9、1)延性腐蚀。这种腐蚀多发生在多孔沉积物下面，是由于沉积物下的碱件增强而产生的。特征是凹凸不平的腐蚀坑，坑上覆盖有腐蚀产物，坑下金相组织和机械性能部没有变化，金属仍保留它的延性，所以称为延性腐蚀。当腐蚀坑达到一定的深度以后，管壁变薄，这时便会因过热而鼓包或爆管。(2)脆性腐蚀。这种腐蚀常发生在比较致密的沉积物下面，是由于沉积物下酸性增强而产生的。发生这种腐蚀时，产生的氢(H2)使金属有明显的脱碳现象，腐蚀部位的金相组织发生了变化。即 C十2H2CH4 产生的cH4在垢下不易逐出，以致在晶格问形成较大的应力，导致金属逐渐形成裂纹，使金属变脆。严重时，管壁并末变薄就会爆管。这种腐蚀也称为氢脆。16

10、.直流锅炉主给水清洗过程： 低压系统清洗时，其循环回路(常称为小循环)应为：凝汽器一凝结水泵(排地沟)一前置过滤器一混床除盐装置一凝结水箱一凝结水升压泵一低压加热器一除氧器凝汽器。高压系统清洗时，其循环回路(常称大循环)应为：凝汽器一凝结水泵一前置过滤器混床除接装置一凝结水箱一凝结水升压泵一低压加热器一除氧器一给水泵 高压加热器一锅炉本体水汽系统一启动分离器(排地沟)一凝汽器。17.水滴携带：饱和蒸汽夹带锅炉水的水滴，使炉水中杂质以水溶液的形式进入蒸汽，18.溶解携带：饱和蒸汽因溶解作用而携带锅炉水中杂质使蒸气纯度降低。19.给水系统的腐蚀：1、溶解氧腐蚀：腐蚀特征： 当钢铁受到水中溶解氧腐蚀

11、时，常常在其表面形成许多小型鼓包。其直径自1M至20mm、30mm不等，这种腐蚀待征称为溃疡腐蚀。鼓包表面的颜色由黄褐色到砖红色不等，次层是黑色粉末状物，这些都是腐蚀产物。当将这些腐蚀产物清除后，便会出现腐蚀造成的陷坑。2、游离CO2腐蚀：腐蚀特征： 一般情况下，这种腐蚀产物都是易溶的，形成后被水流冲走，不易形成保护膜，所以其腐蚀特征是金属均匀地变薄G这种腐蚀不仅降低了金属的强度，而月腐蚀产物随水流进入锅内，往往会引起锅内结垢和腐蚀等许多严重问题。3、解氧与游离CO2结合腐蚀： 如在凝结水系统和给水系统的水流中，同时含有02和c02时，由于cOz的存在，使水呈酸性，破坏原有的保护膜，又不易形成

12、新的保护膜使氧腐蚀更加严重。这种腐蚀的持征往往是金属表面没有腐蚀产物，而是随着Q含量的多少，呈或大或小的溃疡状态，且腐蚀速度很快。20.反渗透：浓水侧加外力（离子渗透压力）扭转自然渗透方向把盐水中清水挤出。膜技术及其在电厂水处理中的应用膜技术是一项具有巨大潜力和实用性的技术,美国官方文件曾指出:“目前,没有一种技术能像膜技术这么广泛地被应用”。目前,膜技术已在世界范围引起人们重视和广泛应用。 在水处理中,膜技术通常是指反渗透(RO)、纳滤(NF)、超滤(UF)、微滤(MF)和电除盐(Electrodeionization ,EDI)等技术。我国膜技术应用于电厂水处理最早可追溯到上世纪70年代末

13、到80年代初,在消化吸收之后,其突出的优点开始逐渐被人们认识。它不需酸、碱,操作方便,出水水质好,性能稳定。至今,反渗透技术已在我国北方及东南沿海电厂被广泛应用,也用于解决缺水地区的节水问题。反渗透技术的核心是反渗透膜,这是一种用高分子材料制成的、具有选择性半透性质的薄膜。它能够在外加压力作用下,使水溶液中的水分和某些组分选择性透过,从而达到纯化、分离或浓缩的目的。 一、膜分离技术简介1膜分离技术的发展给废水处理和提制纯水提供了新的解决方案。膜分离技术是一类技术的总称,和水处理有关的主要包括反渗透、微滤、超滤、钠滤以及电除盐等。其原理均是利用特定材料,选择性地分离水和水中的杂质。锅炉补给水制备

14、工艺中,可采用反渗透技术替代阳阴床一级除盐,用EDI技术替代混床离子交换,其流程为:原水预处理反渗透(RO)电除盐(EDI)锅炉补给水。即通过膜分离技术可以从预处理后的原水生成出可用的锅炉补给水。 膜技术中的反渗透技术实质上是一种横流过滤技术,它与一般过滤技术不同点在于:一般过滤技术是采用垂直过滤,需过滤液体全部流过过滤介质,过滤介质中截留液体中的悬浮物和胶体;而反渗透技术则是需过滤液体横向流过反渗透膜,部分水在压力的作用下透过反渗透膜被淡化形成产品水。反渗透技术可有效的滤除有机物、溶质等杂质。 电除盐EDI技术则是依靠电场作用去除水中的无机离子,是近年来出现的一项新的纯水制备技术。EDI将传

15、统的电渗析技术和离子交换技术有机地结合,既克服了电渗析不能深度脱盐的缺点,又弥补了离子交换不能连续工作、需消耗酸碱再生的不足。EDI的出水水质能满足锅炉用水对电阻率、硬度和硅的要求。 二、膜技术技术在电厂水处理中的应用案例 某电厂的原水为当地的河水,水质如表1,其采用了膜技术设备,工艺流程为“预处理->多级反渗透->EDI电除盐”。其水处理流经通道为:原水箱清水泵多介质过滤器活性炭过滤器钠离子交换器保安过滤器一级反渗透装置中间水箱中间水泵电除盐装置除盐水箱除盐水泵凝汽器2。表1某电厂原水水质 原水参数 含量(mg/L) 总硬度 107.00 总碱度 103.00 Ca+2 25.6

16、0 Mg+2 20.35 Cl 11.65 SO4 12.06 全铁 0.65 SO4 12.06 全铁 0.65 CO3-2 8.35 PH值 8.10预处理的主要目的是滤除原水中的机械杂质,如泥沙、植物、有机物等。多介质过滤器可以保证进水浊度低于2mg/L,活性炭过滤器保证有机物COD低于2mg/L,钠离子交换器用以控制进水硬度,以保证反渗透及EDI装置的进水硬度进而保证其长期稳定运行。 反渗透装置可以去除绝大部分的无机盐、有机物和微生物,从而达到EDI对进水水质的要求,不同的EDI对进水水质的要求不尽相同,以某电厂的EDI为例,具体要求见表2: 表2EDI进水水质要求 方案 颗粒与胶体物

17、质 电导率 硬度 TOC PH CL- 非活性硅 CO2 1 彻底去除 <40 <0.25 <0.5 410 <0.1 <0.5 <8 2 彻底去除 <40 <0.5 <0.5 59 <0.05 <0.5 <11 EDI结合电渗析技术与离子交换技术,从而无需盐碱即可去除离子。某电厂采用了GE公司的设备,其出水水质可以达到以下标准:硬度0、二氧化硅<10g/L、电导率(25)<0.1S/cm。实际应用中,电导率一直低于0.1S/cm,足以满足锅炉用水0.2S/cm的要求,可以直接作为锅炉补充水使用。三、膜法在技术

18、方面的比较优势膜处理法能获得高质量的饮用水我国绝大部分城市采用的是传统的常规水处理工艺,其主要功能是除浊、除色和杀菌,同时对水中有机污染物也起主要的去除作用,这一点过去常被人们所忽略。但是常规方法对很多项目的处理效果并不理想,特别是对于微污染水。而膜法不仅能够非常好的去除水中的浊度、色度、硬度、COD、TOC、天然有机物(NOM) 等,还能除藻类、细菌、病原体孢子、病毒以及杀虫剂等。并且由于NOM的去除率高,故即使用氯消毒也能防止消毒副产物(DBPs) 如THMs和卤乙酸(HAAs) 的生成。通过膜法生产饮用水,在原水水质变化很大的情况下,其出水水质仍然可靠,说明其抗冲击负荷能力强。膜法在经济

19、方面的比较优势针对国家饮用水生产行业的实际需要提出的,有普遍的推广意义和广泛的应用前景,将为满足数以亿计的人民对饮用水安全的需求做出贡献。其中部分成果将为生产成套技术装备、实现产业化奠定基础。高效的水处理技术可以以较低的水处理成本来提供人们生活与生产用水,水的成本与价格关系各行各业和千家万户、社会安定,关系各种工业产品的成本与价格,有显著的直接经济意义。膜法在运行管理方面的比较优势膜处理过程易于实现操作过程的自控和遥控,因其运行是自动的,且运行参数难以受外界因素的影响,故运行较稳定。这种很少需要人来参与的全面自控运行操作方式是膜系统的显著优势,日常要做的工作仅仅就是定时查看实施监控记录以及巡视

20、各设备是否正常运行,另外就是在紧急事故时通过中控计算机发布命令和启动紧急程序,故所需人员少,且工作量很小,工作强度低。可见膜法具有更明显的运行管理优势,更符合社会发展的趋势 四、膜技术在电厂水处理应用中的新发展3 在以前的大量应用中,都是采用了案例中“预处理反渗透EDI电除盐”的工艺流程。随着膜技术的发展,超滤(UF)和微滤(MF)作预处理过程的替代将三个步骤全部采用膜技术。超滤和微滤也是一种压力型驱动膜,但其分离原理与反渗透膜不同,基本上属于多孔膜上的机械截留,用以分离范围为大分子物质、病毒、胶体等,表征其分离性能的指标通是截留分子量,如截留分子量为10万,表示水中分子量大于10万的物质基本

21、上都无法透过膜,被截留在膜面。经试验和实际运行检验,微滤作为预处理装置,其后反渗透的产水量比澄清、过滤预处理系统提高了15%25%,可将反渗透膜的污染降低到最低水平,因此反渗透膜化学清洗次数可从每月1次降到每年1次或更少。如果考虑预处理工艺出水水质对后续反渗透膜的寿命影响,可以大幅延长反渗透膜的寿命,从而降低维修、清理、更换方面的成本。据研究,“MF-RO-EDI”全膜工艺进行除盐试验,其出水硬度、活性硅、电导率等参数均能满足电厂超高压、亚临界锅炉的补水水质要求。 五、结语 我国反渗透膜的性能及膜的投资费用是膜技术在电厂中迅速推广应用的主要障碍。随着反渗透膜新材料的研究及其制造成本的不断下降,

22、以及运行经验的不断积累,反渗透的投资和运行费用会不断降低。但应当注意到,随着水资源的日趋紧张以及环保等要求的逐步加强,膜技术必将在我国电厂水处理中取得越来越广泛的应用,从而创造更大的经济价值和社会价值。 热电厂循环水系统水处理技术的应用1  前  言独山子热电厂有三台发电机组，分别为25MW、25MW、50MW，合计发电量为100MW。有三台双曲线自然通风式冷却塔，总循环水量为10 300m3/h,保有水量为11 000 m3。自投产以来，一直未做处理，同时与鱼池相连，存在着较为严重的腐蚀问题和生物粘泥问题，每年因腐蚀问题造成凝汽器铜管泄漏达200根，由于生物粘泥，每个季度

23、都需要胶球清洗，有时需要高压水冲击，造成检修费用大大增加。因为冷却不下来，各用水部门在天热时加生水冷却，造成用水量增加。针对这些问题，我们做了全面调研，采取切断鱼池和化学加药的水处理技术方案，提高了汽轮机凝汽器的真空度和水资源的利用率，达到了经济发供电。2  热电厂循环水系统概况热电厂循环水系统运行参数见表1。表1  热电厂循环水系统运行参数 项       目 单     位 运 行 参 数 循环水量 m3/h 10300 保有水量V m3 11000 温差 812 蒸发损

24、失量E m3/h 90 风吹损失D m3/h 103  水处理技术方案3.1  杀菌剥离清洗 杀菌剥离的目的是去除附着在系统中的粘泥和粘泥附着物，切断其对药剂的隔绝作用，使药剂最大限度发挥其缓蚀阻垢作用。A、集水池水位降至最低安全水位，以节约药剂用量。B、投加粘泥剥离剂400mg/L进行杀菌剥离。C、观察冷却塔顶部配水装置和塔内壁的粘泥、菌藻的去除情况，出水孔堵塞缓解情况，塔内壁绿苔消失，通过测试循环水浊度变化，在浊度24小时不变，可以结束杀菌剥离。可开大补充水及排污阀进行置换排放。测试项目：浊度，1次/2h；pH值，1次/h。3.2  正常运行加药方案（1）阻垢

25、缓蚀剂：DL6，投加浓度20mg/l。缓蚀阻垢剂在进行基础投加后，应用加药装置连续均匀地加入系统，以维持药剂浓度的平稳。如果药剂浓度波动较大，则对循环水系统运行不利，低则影响药剂使用效果，高则浪费药剂。（2）杀菌剂：非氧化性杀菌剂和氧化性杀菌剂交替使用。非氧化性杀菌剂，每月投加一次，投加浓度50mg/l。氧化性杀菌剂，每天投加一次，投加浓度50mg/l。3.3  水质控制指标和分析频次表2  水质控制指标和分析频次 序号 控制项目 频次 控制指标 1 水温 1次/h 28.0 2 COD 1次/d 10mg/l 3 Ca2+ 1次/d 75mg/lCa2+500mg/l 4

26、 浊度 6次/d 10FTU 5 pH 2次/d 8.09.0 6 药剂浓度（以PO43-计） 6次/d 总磷2.03.0mg/L 7 异养菌总数 2次/7d 1.0×105个/ml 8 生物粘泥 2次/7d 5ml/m3 9 浓缩倍数 2次/7d 5.06.0 10 Cu2+ 2次/7d <0.1 mg/L 11 腐蚀速率 月度 0.005mm/a4         水处理技术应用效果热电厂循环水系统经过杀菌剥离清洗后正常投加水处理药剂，现循环水系统运行良好，循环水水质各项分析监测数据基本控制在指

27、标范围内，循环水系统浓缩倍数上升较为理想约56之间。研究院防腐中心对其系统进行了系统腐蚀速率监测，监测结果表3。从监测结果看，热电厂循环水系统运行较好，黄铜腐蚀速度合格。表3系统腐蚀速率监测（1） 执行标准 冷却水分析和试验方法(1993版)中国石油化工总公司(生产、发展部)颁布 监测仪器 电子天平量程：0100g，精度：±0.1mg 监测地点 热电厂三号凉水塔出口处 监测日期 9月12日10：30至10月14日16：30 10月8日16：30至11月1日11：30 11月8日10：30至12月9日11：30 监测时间 773.5h 571h 745h 试片材质 黄 铜 试片表面积（

28、cm2） 20 腐蚀速率（mm/a） 0.0023 0.0030 0.0040 试片外观 光亮，无腐蚀 光亮，无腐蚀 光亮，无腐蚀 指标 黄铜 0.005 mm/a, 无明显孔蚀现象。总体来看，循环水水处理技术应用在热电厂近四个月来，各项运行指标和监测数据均达到并优于国标GBJ5083和中国石油天然气股份有限公司炼油化工企业工业水管理制度。5 经济效益评估5.1 降低煤耗根据等效热降理论计算可以知道：真空每提高1%，汽轮机效率提高1%，全厂效率提高1%。由前述数据可以知道，今年9、10月份真空比去年同期的平均-82Kpa提高了-7Kpa，真空度提高了8.5%。预计全年平均提高在10.25%以上。那么汽轮机效率和全厂效率都将提高10.25%，电厂全年煤耗款5 000多万元，由此带来的煤耗降低=5 000×10.25%=512.5（万元）。5.2 节约新水量和减少排污量热电厂循环水系统水处理技术应用后，浓缩倍数得到大大提高，从处理前的2可以提高到4，由表4可以知道，补充水量可由处理前的276m3/h降低到166m3/h，节水110m3/h，一年按8 000h计算，可节水88×104m3，折合79.2万元。排水量可由处