水汽质量管理

1、热电事业部水、汽质量热电事业部水、汽质量管理工作汇报管理工作汇报2010年11月3日内容导视水质的概念水处理运行相关原理水汽指标制定，取样、分析、监控管理水质的概念水质的概念二、水质分析项目制定的指导依据三、水质分析技术指标一、水中杂质的类别及对生产的影响第一部分 天然水中含有杂质的种类虽然较多，但主要杂质的种类基本都是一致的，主要分三大类：悬浮物、胶体、溶解物质（分子、离子）一、水中杂质的类别及对生产的影响 1、“三水”概念（1）、循环水：通过江边井筒取水泵，抽取长江通过江边井筒取水泵，抽取长江水经过简单沉砂处理后送往汽机凝汽器作循环冷却水送往汽机凝汽器作循环冷却水或作为一次水生产原水；合成

2、氨系统循环换热的水（阻垢缓蚀，提高浓缩倍率，对水中的碳酸钙、磷酸钙等鳌合分散，以实现闭路循环）。循环水、一次水、净水概念及区别（2）、一次水：（工业水）原水经加药后混凝、沉淀、过滤处理降低浊度后，送至各用户作为生产系统介质换热、冷却、制取脱盐水等处使用；（3）、净水：通常又称脱盐水，是指一次水经过离子交换法或膜法去除水中所含的阴、阳离子，减少水中各种离子含量，达到热力设备用水标准。我公司按处理工艺，将脱盐水分为一级脱盐水、二级脱盐水、三级脱盐水，合成氨系统使用的为一级脱盐水，硫酸锅炉、热电锅炉使用其中的二级脱盐水，氯碱使用的为三级脱盐水。 2、“三水”区别（1）、循环水：悬浮物高（聚合氯化铝、

3、聚丙烯酰胺-阴离子型）；（2）、一次水：江水去除悬浮物后，水质较为清澈，但水中盐分含量并未大的改变；深井水也属于此范畴（3）、净水：即脱盐水，水中Ca2+、Mg2+等各种离子均被去除之后的水，水中盐分均被去除，即相对纯净的H2O 。热力设备必须使用经过脱盐处理的水，可降低设备的结垢、盐分析出，确保设备安全长周期运行。水的水质随处理工序加强，含盐量降低，水质逐层提高：水处理的工艺顺序：循环水（去悬浮物） 一次水（除盐） 一级脱盐水（精除盐） 二级脱盐水（深除盐） 纯水1、悬浮物：使水不透明，会在管道、生产设备水侧产生沉积物而影响热效率或工艺反应过程。（颗粒直径约在10-4毫米以上的微粒，水发生浑

4、浊现象，例如： 长江水、造气循环水）处理方法：添加药剂絮凝、沉降、过滤2、胶体：含量高时对工艺反应过程影响，会使热力设备、管道内用沉积物。（例如：有机胶体主要为腐植质；矿物胶体，主要是铁、铝和硅的化合物。）处理方法：沉淀、精滤杂质的类别及对生产的影响 水是化工生产的血液，循环水水质不达标则极易出现沉积、结垢、腐蚀、堵塞、冷却效果差等很多问题；如果脱盐水水质不达标，易腐蚀、锅炉等热力设备结垢，将严重制约生产正常运行和安全。例如：一次水制取、循环水处理混凝、沉降过滤平流池混凝沉降循环水旁滤化水精滤去除悬浮物和胶体物质3、溶解物质（分子、离子）：使热力设备腐蚀、结垢（ 如 Fe3+ 、Ca2+ 、

5、Mg2+ 、 Na+ 、HCO3- 、 SO42- 、 Cl- 等）。处理方法：除盐（化学除盐、膜法除盐）除盐（化学除盐、膜法除盐）混合交换器二级水箱中间水箱脱碳阳交换器阴交换器一级水箱反渗透除盐中间水箱脱碳混合交换器三级水工艺流程示意图工艺流程示意图外供絮凝沉淀一次水过滤器炭滤器取水二、水质分析项目制定的指导依据水质标准制定以生产使用部门生产实际需求而定如污水需要测定氨氮、COD等项目，除盐水则需要测定含盐量等1、对于合成氨生产用除盐水需分析的项目为:(1)、PH：氢离子浓度指数,就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准。(2)、电导率（T.D.S）：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水

6、的纯净度，近似表示水中离子含量的多少(3)、硬度：水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度(4)、氯离子：Cl-(5)、浊度：悬浮物以国标GB/T1576-2007要求制定1、化水一级除盐水控制指标为:(1)、PH：7.0-9.5(2)、电导率：5us/cm(3)、硬度=0 mmol/L(4)、氯根：5mg/L（原指标，现按新规定指标执行）(5)、浊度=0 FTU(6)、 Na+ 200ug/L对比情况如下：标准要求水质标准要求水质一级水控制指标一级水控制指标PH7.0-9.57.0-9.5电导率-5us/cm硬度2mmol/L0浊度2FTU0Na+-200ug/L氯根-5mg/L2、对于热电热力设备

7、生产用除盐水需分析的项目为：(1)、PH(2)、电导率(3)、Na+(4)、SIO2以国标GB/T12145-2008火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量要求制定2、热电除盐水控制指标为：（二级除盐水）(1)、PH： 8.8-9.3(2)、电导率：1us/cm(3)、 SIO2 20ug/L(4)、 Na+ 20ug/L(5）、硬度=0 mmol/L（6）、氯离子0.5 mg/L对比情况如下：标准要求水质标准要求水质二级水控制指标二级水控制指标PH8.8-9.38.8-9.3电导率-1us/cmSIO2蒸汽20ug/Kg20ug/LNa+蒸汽15ug/Kg20ug/L硬度0.002mg/L0氯根

8、-0.5 mg/L根据水质要求，选择水处理工艺和设备：工艺简单流程：混凝、沉降、过滤混凝、沉降、过滤江水江水一次水一次水离子交换、离子交换、RO一级脱盐水一级脱盐水混床深除盐混床深除盐二级脱盐水二级脱盐水三级混床深除盐三级混床深除盐纯水纯水第二部分水处理运行原理一、混凝、沉降、过滤原理混凝处理就是在水中投加混凝剂的化学药品PAC，促使微小的颗粒变成大颗粒而下沉(架桥、捕集、沉淀)。二、脱盐原理 阳树脂：阳树脂： 当含有硬度的水通过阳离子交换树脂（0017）时，该树脂结合水中Ca2+、Mg2+、Na+ 等阳离子，释放H+ 到水中。以Ca2+ 为例反应如下： 阴树脂：阴树脂：经阳离子交换器带有H+

9、的出水，先经除碳器除去CO2，通过强碱性阴离子交换树脂时，水中各种阴离子如CL-、SO42- 等均被树脂吸着，树脂上的OH- 被置换到水中，与水中的H+ 结合成水。H2CaRCaRH222OHOHHOHRClClROH2HR+Ca2+RCa+H+0HR+Cl-RCl+OH-（2）、反渗透除盐 通过反渗透装置膜法除去水中的各种阴、阳离子，中间水经过二级混合离子交换器处理制取二级水。 H2CaRCaRH222OHOHHOHRClClROH21、除盐水监控 Na+作为控制指标:阳树脂对水中离子的吸附选择能力的大小顺序Fe3+ Al3+ Ca2+ Mg2+ K+ NH4+ Na+ H+Fe3+Ca2+

10、Na+H+进水出水Fe3+Ca2+Na+H+进水出水树脂从上至下依次逐层吸附脱盐，对钠离子的吸附能力最弱，当出水Na+超标时可以判断树脂层开始贯穿，判断倒运，开始再生程序；因此除盐水采用钠离子作为控制指标。2、阴树脂对水中离子的吸附选择能力的大小顺序1. PO33- SO42-NO3-Cl-OH-HSiO3- 。由此可知，对HSiO3-的吸附能力最弱。树脂从上至下依次逐层吸附脱盐SO42-Cl-OH-进水出水NO3-HSiO3-SO42-Cl-OH-进水出水NO3-HSiO3-限制CL-的含量：合成氨设备中不锈钢的晶体结构有氯离子存在的情况下，对其晶体结构会产生应力腐蚀。奥氏体不锈钢大都是不耐

11、腐蚀的。 达到的指标为:PH：7.0-9.5、电导率：5us/cm、硬度=0 mmol/L、氯根：0.5mg/L、 Na+ 200ug/L随着高压、超高压、大容量机组、生产系统长周期稳定的要求，需要对水质进一步提高，便采用在同一交换器中完成许多级离子交换过程的混合交换器，以制取更纯净的水。OHOHHOHHSiOHCOClSORMgCaNaRHSiOHCOClSOMgCaNaROHRH22332422332422混合离子交换，将阴、阳离子交换树脂放在同一个交换器中，在运行前将其混合均匀。由于树脂是相互均匀混合的，其阴、阳离子交换几乎同时进行，即水的阳离子交换和阴离子交换是多次交错进行。所以经H型

12、树脂交换产生的H+ 和经OH型树脂交换所产生的OH- 都不能累积起来，基本上消除了反离子的影响，交换反应进行得十分彻底，出水水质很高。HaRaRHNN阳树脂除盐：OHRROH33SIOSIO阴树脂除盐：由上可逆反应可以看出，阳床出水为酸性，电离出H+,影响RH对Na的吸附，所以阳床在正常运行中有一定量Na+均匀漏过，漏过的钠离子影响出水水质；阴床电离出OH-，影响对阴离子特别是 对SIO3-的吸附，对于混床而言，阴阳离子吸附同时产生，生成的 阳床H+、 OH-立即反应生成水，无反离子的影响，交换反应十分彻底，所以出水水质很高。 OHOHHOHHSiOHCOClSORMgCaNaRHSiOHCO

13、ClSOMgCaNaROHRH22332422332422二级除盐水出水控制指标：PH： 6.7-9.3、电导率：1 10-6s/cmSIO2 2 10-5g/L、 Na+ 2 10-5g/L硬度=0 mmol/L 同时根据物质反应平衡常数K值进行计算，也可以看出对水中离子吸附程度非常高，出水基本无离子，接近纯水。RH+ROH+NaCl=RNa+RCl RNa RCl H2O 2255.5K = = RH ROH NaCl 1.00810-14=2.210161可见混床反应平衡常数非常大，因此混床交换反应除盐非常彻底。 在混床吸收水中离子进行深度除盐中，进水中主要为一价态阳离子和二价态阴离子，

14、阳树脂的工作交换容量E阳比阴树脂的工作交换容量E阴大， E阳是E阴的2倍，因此在混床中阳、阴树脂比例为1：2，但随着原水的变化，一级脱盐水内阴阳离子含量会波动，混床进水阴阳离子含量比例变化和树脂比例的改变，水中二氧化碳存在等，会导致混床出水PH值会波动7，出水就需要加氨处理提高给水的提高给水的pH值，防止酸性腐蚀值，防止酸性腐蚀。 ( (全挥发处理全挥发处理 AVT) CO CO2 2+H+H2 2 OO HH2 2COCO3 3 H H+ +HCO+HCO3 3 NH3H2O=NH4+OHNH3H2O+H2CO3 = NH4HCO3+H2O；NH4HCO3+ NH3H2O = (NH4)2C

15、O3+H2O因为氨是挥发性很强的物质，不论在水汽系统中的哪个部位加入，整个系统的各个部位都会有氨，保证H+的消除，避免合成氨汽水管网酸性腐蚀。AVT全挥发处理的优点 不会增加生产系统水、汽中的有害物质含盐量。不会产生碱引起的腐蚀；因为是挥发性的，随着温度的升高，氨逐步挥发，随蒸汽带走，可以保证避免生产整个汽水系统的酸性腐蚀，不会在局部位置浓缩成浓碱引发金属应力破坏。不会出现其它碱性盐类“隐藏”现象。 因此，目前在绝大部分水汽系统均使用AVT处理，在国标和电标中对加氨后只要求PH值，对电导率不作要求。 NH3H2O=NH4+OH第三部分水汽取样、分析、监控管理一、明确组织机构，设定专职分析人员1

16、、工段级管理 (1)、热电的化水、汽机工段各设立一名分析专员，负责岗位所有分析仪器、分析药品的管理。定期联系公司生产部总分人员对分析仪器进行校验，对分析药品及时进行补充、更换。 (2)、工段技术员对各脱盐水进行抽检。2、班组级管理 每班设立专职分析人员，全面负责当班的水质分析工作，并对每次的分析结果签名确认。二、根据要求和标准确定分析要素：内容、指标1、一级除盐水控制指标为:(1)、PH：7.0-9.5(2)、电导率：5us/cm(3)、硬度=0 mmol/L(4)、氯离子：0.5mg/L(5)、浊度=0 FTU(6)、 Na+ 200ug/L2、二级除盐水除盐水控制指标为：(1)、PH： 8

17、.8-9.3(2)、电导率：1us/cm(3)、SIO2 20ug/L(4)、Na+ 20ug/L(5)、硬度=0 mmol/L(6)、氯离子0.5 mg/L3、蒸汽（冷凝液）电导率：5us/cm、SIO2 20ug/L、Na+ 20ug/L三、规范取样、测量(1)、因为除盐水的水质分析大部分均为ug（10-6克/升）级别的，空气等周围环境中的杂质（空气、灰尘等）对水样的测定都会产生很大的干扰。如漂浮的尘土、液滴、空气中的NH3、CO2对水样电导率测定较大的影响NH3+H2O= NH4+ + OHCOCO2 2+H+H2 2 OO = HH+ + + HCO+ HCO3 3在取样时：1、用待取

18、液对取样瓶充分置换2、对上部进行遮挡取样、取样后及时盖紧隔绝3、分析时对分析仪器充分冲洗，确保分析的准确和真实性。四、寻求上级资源，主动接受监管1、培训 在部门统一安排下，多次联系生产部总分人员到现场指导或集中授课，以全面提高技术员、班长及相应操作人员的分析技能，并由生产部统一组织考试，对水质分析管理起到了一定的促进作用。 在生产部总分人员的指导下，改进分析方法，确保分析精度和准确性。2、监管 主动要求生产部对水质进行监管，每周由生产部总分人员不定期随机对化水脱盐水抽检，实现自我加压。1摩尔法测定氯离子摩尔法测定氯离子对于水中氯离子含量的分析,采用摩尔法，该方法测定氯离子的范围为(5100)

19、mg/L 。1. 1 方法原理方法原理水样以铬酸钾为指试剂,在中性或弱碱性条件下,用硝酸银标准溶液进行滴定,出现砖红色铬酸银沉淀时到达指示终点。反应如下:Cl - + Ag + AgCl (白色) (1)CrO2 -4 + 2Ag + Ag2 CrO4 (砖红) (2)氯离子测量：1摩尔法测定氯离子摩尔法测定氯离子1. 2 水样滴定过程水样滴定过程取一定量的水样于250 mL 锥形瓶中,添加除盐水至100 mL ,在锥形瓶中加入1 mL 10 % K2 CrO4 指示剂,用AgNO3 标准溶液滴定。此时,CrO2 -4 的浓度为:由于AgCl 的溶解度( 1. 3 10 - 5 mol/ L

20、) 小于Ag2 CrO4 的溶解度(6. 5 10 - 5 mol/ L) ,根据分步沉淀原理,在滴定过程中,AgCl 首先沉淀出来。随着AgNO3 标准溶液的加入,AgCl 沉淀不断生成,溶液中氯离子浓度越来越小,Ag + 浓度相应地越来越大,直至与CrO2 -4 浓度的乘积超过Ag2 CrO4 的溶度积时,便出现砖红色Ag2 CrO4 沉淀,达到滴定的终点。影响因素1.酸性环境下，Ag2CrO4会溶解，Ag2CrO4 + H+ 2Ag+ + HCrO4-， 而碱性太强时，容易生成Ag2 O沉淀 2Ag+2OH2AgOH=Ag2O+H2O 2.以K2CrO4作指示剂时，指示剂浓度，高会使终点提前，而且CrO42-本身的颜色（黄色）会影响终点的观察；若太小又会使终点滞后