锅炉系统水处理操作知识点

1、 锅炉系统水处理锅炉系统水处理操作知识点操作知识点 二二0 0一三年一月一三年一月 水的性质简介 水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。在自然界，纯水是非常罕见的，水通常多是酸、碱、盐等物质的溶液，习惯上仍然把这种水溶液称为水。纯水可以用铂或石英器皿经过几次蒸馏取得，当然，这也是相对意义上纯水，不可能绝对没有杂质。水是一种可以在液态、气态和固态之间转化的物质。固态的水称为冰；气态叫水蒸气。水汽温度高于374.2时，气态水便不能通过加压转化为液态水。 分子结构：水分子是V形分子、极性分子。 水的密度在3.98时最大，为1103kg/m3，温度高于3.98时

2、，水的密度随温度升高而减小，在03.98时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0时，密度为0.99987103kg/m3，冰在0时，密度为0.9167103kg/m3。因此冰可以浮在水面上。 水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量离解为氢和氧，但蒸馏水在通直流电的条件下会离解为氢气和氧气。具有很大的内聚力和表面张力，除汞以外，水的表面张力最大，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。纯水没有导电能力，普通的水含有少量电解质而有导电能力。水的性质简介水本身也是良好的溶剂，大部分无机化合物可溶于水。在-213.16，水分子会表现出现厌水性。物理性质：摩尔质量：18

3、.0153g/mol密度：水：0.998g/cm3（20度） 冰：0.92g/cm3熔点：0度（273.15k）沸点：100摄氏度（373.15k），1标准大气压下。比热：4.184J/（g.K）水的五种状态：从工程热力学上来讲分为过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽，干饱和蒸汽和过热蒸汽；并可以分为三个区：过冷水区、湿蒸汽区、和过热蒸汽区。 天然水的处理及电厂水处理天然水的处理及电厂水处理1、天然水的水质指标和特点1.1 天然水的分类 按照水的分类总硬度（1/2Ca 2+1/2Mg 2+ )的大小，可将其分成五类： （1）极软水：硬度1.0mmol/L （2）软水：硬度1.0-3.0mmol/L （3

4、）中等硬度水：硬度3.0-6.0mmol/L （4）硬水：硬度6.0-9.0mmol/L （5）极硬水：硬度9.0mmol/L 按照水的含盐量分类：可分为如下四类： （1）低含盐量水，含盐量200mg/L （2）中等含盐量水，含盐量200-500mg/L （3）较高含盐量水，含盐量500-1000mg/L （4）高含盐量水，含盐量 1000mg/L （含盐量的测定） 天然水的处理及电厂水处理天然水的处理及电厂水处理按照硬度和碱度的大小分类，分为两类：（1）碱性水：碱度大于硬度的水。（2）非碱性水：硬度大于碱度的水。1.2天然水的水质指标 天然水的杂质比较复杂，天然水作为生产用水的水源。对其应有

5、全面的了解，应对其进行全分析，全分析项目见下表1-1，这是设计水处理工艺的基础资料。也是热力设备运行中对水质监督的重要内容。 一些重要项目的基本概念。 （1）含盐量和电导率 含盐量：表示水中所含盐类的总和，可以根据水质的全分析结果，通过计算求得。含盐量有两种表示方法：一是将水中各种阳离子（或各种阴离子）均按照带一个电荷的离子为基本单元的物质的量浓度相加，单位为：mmol/L。二是水的溶解固形物减去水的耗氧量（COD)、硅酸根、R2O3，然后加上重碳酸根的一半，来表示含盐量。 天然水的处理及电厂水处理天然水的处理及电厂水处理项目符号单位项目符号单位全固形物QGmg/L溶解氧O2mg/L悬浮固形物

6、XG二氧化碳CO2溶解固形物RGPH值PH灼烧减量SG铁铝氧化物R2O3电导率DD s/cm氯根CL-透明度TD cm硫酸根SO42-浊度ZD mg/L硝酸根NO3-酸度SDmmol/L硅酸根SiO32-碱度JD钙离子Ca2+重碳酸根HCO3-镁离子Mg2+碳酸根CO32-钠离子Na+氢氧根OH-钾离子K+总硬度YD总亚铁离子Fe2+碳酸盐硬度YD碳铁离子Fe3+非碳酸盐硬度YD非铜离子Cu2+耗氧量mg/L腐殖酸盐 水质的全分析项目水质的全分析项目天然水的处理及电厂水处理天然水的处理及电厂水处理 电导率是表示水的导电能力的指标，测定水的电导率可以简便迅速地评价水中含盐量。水的电导率的大小除了

7、和水中离子含量有关外，还与离子的种类有关，故仅凭电导率不能计算含盐量。当水中杂质组成较稳定时，离子总含量越大，其电导率也就越大，因此在生产现场中可以用电导表征水中含盐量。 碱度。碱度表示水中OH-、CO32- 、HCO3-及其他弱酸盐类的总和，因为这些盐类在水溶液中都呈碱性，需要用酸来中和，因此称为碱度。在天然水中，碱度主要是由HCO3-的盐类组成，在锅炉水中，碱度主要由OH-和CO32- 的盐类组成，当锅内加磷酸盐处理时，还有PO43-的盐类。在同一水中， OH-和HCO3-不能共存，因为HCO3- + OH- =H2O+ CO32- 碱度根据滴定终点不同可分为：酚酞碱度（a）和甲基橙碱度（

8、b）。酚酞碱度即将OH-中和为H2O，将CO32- 中和为HCO3- ，终点PH值为8.3。在酚酞碱度的基础上，继续滴定即可测出甲基橙碱度。全碱度为酚酞碱度和甲基橙碱度之和。即将OH-中和为H2O ， CO32-中和为HCO3- ，将全部的HCO3-中和为CO2和H2O，终点的PH值为4.2。天然水的处理及电厂水处理天然水的处理及电厂水处理硬度。通常把水中钙镁离子的浓度称为硬度。硬度可以按水中存在的阴离子情况划分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类。碳酸盐硬度主要指水中钙与镁的重碳酸盐所形成的硬度。当把这种水煮沸时可以生成沉淀，所以过去又叫暂时硬度。非碳酸盐硬度主要是指水中钙镁的硫酸盐、氯化物、硝酸

9、盐和硅酸盐形成的硬度，非碳酸盐硬度不能用煮沸法除去，故过去又称永久硬度。碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度的总和，称为总硬度，水中含有钠钾的碳酸盐、重碳酸盐和氢氧化物称为负硬度，又称过剩硬度。当水中的碱度大于硬度时，说明水中有负硬，其差值就是负硬值。有机物：天然水中有机物种类繁多，可以利用有机物比较容易氧化的特性，用化学耗氧量（COD)、生化需要量（BOD)、总有机碳（TOC)、总需氧量（TOD)、来反映它的含量。对于污染不严重的水，以化学需氧量（COD)代表有机物含量。火力发电厂用水处理方法2、火力发电厂用水处理方法2.1预处理预处理是电厂水处理的第一阶段，主要是针对使用地表水做补给水水源，此类水一般

10、悬浮物和有机物含量比较高，因此应首先进行混凝、沉淀及过滤处理，除掉水中的悬浮物，以利于下一步除盐设备的正常运行。2.2离子交换处理法为了除去水中离子态杂质，现在采用最普遍的方法是离子交换。这种方法可以将水中离子态杂质清除得比较彻底，能满足各种类型的锅炉对供水水质的要求。离子交换处理，必须用一种称做离子交换剂的物质来进行，这种特殊物质遇水时，可以将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换，如Na型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时就发生如下的交换反应： 2RNa+Ca2+ R2Ca+2Na+火力发电厂用水处理方法2.3加药处理加药处理主要是用在锅内处理、循环冷却水的处理和生水预处理中。炉内

11、处理不同参数的锅炉应采用不同的锅内处理方式，自然循环的汽包锅炉最多采用低磷酸盐处理或磷酸盐PH协调控制。有凝结水处理装置的亚临界压力或超临界压力锅炉多采用挥发性处理。循环冷却水处理循环冷却水处理度采用加入氯气、阻垢稳定剂和防腐剂等处理法，以达到对循环冷却水中悬浮物和微生物的控制，防止铜管的结垢和腐蚀。生水预处理加药处理用在生水预处理中，主要是加入杀菌剂、混凝剂和助凝剂。火力发电厂用水处理方法2.4其他处理方法反渗透装置反渗透是20世纪60年代发展起来的一种膜分离技术，可用于水处理的各个领域。电渗析法电渗析是膜分离技术的一种，是在直流电场的作用下，利用离子交换膜的选择透过性进行电渗析，将水中的溶

12、质（电解质）分离出来的一种膜分离方法。蒸馏装置用蒸馏装置制备火电厂补给水的方法称为水的蒸馏或热力除盐法。热力系统和系统流程 3、热力循环系统主要分为以下几个部分：汽水系统、化学补给水系统、再热蒸汽系统、循环冷却水系统。 3.1、汽水流程 高速混床 化学补给水 凝结水凝结水泵低压加热器 除氧器给水泵高压加热器 低压缸 中压缸 再热 高压缸过热器 水冷壁 汽包3. 2、再热蒸汽流程 汽机高压缸排气壁式再热器再热器减温器中温再热器高温再热 汽机中压缸的低压旁路站器 再热器安全阀3. 3、化学补给水流程 原水水处理装置二级除盐水箱除盐水泵凝汽器 3.4、循环水冷却水系统 加杀菌剂、阻垢剂 冷却塔循环泵

13、凝汽器冷却塔热力系统和系统流程保安过滤器保安过滤器预处理预处理反渗透反渗透 后续除盐后续除盐 加药装置加药装置 多介质过滤多介质过滤阴阳阴阳混床混床再生系统再生系统加药加药 装置装置清洗装置清洗装置 热力系统和系统流程一次水箱中间水箱多介质过滤器5保安过滤器RO系统RO系统阳阴混床系统除盐水箱加氨系统杀菌剂锰砂过滤器热力系统水质监控4、热力系统的主要监测点、监测项目及意义、热力系统的主要监测点、监测项目及意义各种水汽质量标准，在颁部的SD135986火力发电厂水、汽监督规程中都作了规定。现对这些标准作简要介绍。4.1蒸汽为了防止蒸汽通流部分特别是汽轮机内积盐，必须对锅炉生产的蒸汽品质进行监督，

14、对于汽包锅炉饱和蒸汽和过热蒸汽品质都应进行监督，以便检查蒸汽品质劣化的原因。例如，当饱和蒸汽品质较好而过热蒸汽品质不良时，则表面蒸汽在减温器内被污染。监测项目包括：含钠量。因为蒸汽中的盐类主要是钠盐，所以蒸汽中的含钠量可以表面蒸汽含盐量的多少，故含钠量是蒸汽品质的指标之一，应给予监督，为了便于及时发现蒸汽品质劣化的情况，应连续测定（最好是自动记录）蒸汽的含钠量。含硅量。蒸汽中的硅酸会沉积在汽轮机内，形成难溶于水的二氧化给附着物，它对汽轮机运行的安全性与经济性常有较大影响，因此含硅量也是蒸汽品质指标之一，应给予监督。含铁量、含铜量。用于判断系统的腐蚀情况。4.2锅炉水为了防止锅内结垢、腐蚀和产生

15、的蒸汽品质不良等问题，必须对锅炉水水质进行监督。监督项目包括 热力系统水质监控磷酸根。锅炉水中应维持有一定量的磷酸根，这主要是为了防止钙垢，锅炉水中磷酸根不能过少或过多，应把锅炉水中的磷酸根的量控制得适当。PH值。锅炉水的PH值应不低于9。首先PH值低时，水对锅炉钢材的腐蚀性增强；其次，锅炉水中磷酸根对钙离子的反应，只有在PH值足够的情况下，才能生成容易排除的水渣；为了抑制锅炉水中硅酸盐的水解，减少硅酸在蒸汽中的溶解携带量，锅炉水的PH值也不能太高（不大于10）。锅炉采用平衡磷酸盐和氢氧化钠处理时应维持1mg/L的氢氧化钠，超过4mg/L容易造成碱性腐蚀（尤其是超高压以上参数的机组）。含盐量和

16、含硅量。限制锅炉水中的含盐量（或含钠量）和含硅量是为了保证蒸汽品质，锅炉水的最大允许含盐量和含硅量不仅与锅炉的参数、汽包内装置的结构有关，而且还与运行工况有关，每台锅炉都应通过热化学试验来决定，把规定指标作为参考。氯离子和硫酸根离子。这是锅炉水中引起腐蚀的主要离子，应根据不同参数、不同处理方式进行相应控制。 热力系统水质监控4.3给水为了防止锅炉给水系统腐蚀、结构，并且为了能在锅炉排污率不超过规定数值的前提下，保证锅炉水水质合格，对锅炉给水的水质必须进行监督。监督项目如下：硬度：为了防止锅炉给水系统中生成钙镁水垢，避免增加锅炉内磷酸盐处理的用药量，使锅炉水中产生过多的水渣，应监督给水硬度。溶解

17、氧：为了防止给水系统和锅炉省煤器等发生氧腐蚀，同时为了监督除氧器的除氧效果，应监督给水中的溶解氧。联氨：给水中加联氨时，应监督给水中的过剩联氨，以确保安全，消除热力除氧后残留的溶解氧，应消除因给水泵不严密等异常情况发生而偶然漏入给水中的氧。全铁和全铜：为了防止腐蚀产物中锅炉炉管中沉积，必须监督给水中铁和铜的含量。给水中铜和铁的含量，还可作为评价热力系统进水腐蚀情况的依据之一。PH值。为了防止给水系统腐蚀。低压加热器为钢管时通常控制在9.09.4.热力系统水质监控5、给水的各组成部分锅炉给水的组成部分有补给水、汽机凝结水、疏水箱的疏水以及生产返回水等。为了保证锅炉给水的品质，对于给水各组成部分的

18、水质也应监督。监督项目如下：凝结水。溶氧、电导率（氢离子交换后25 ? 1C）。混床处理后的凝结水。硬度、二氧化硅、电导率（氢离子交换后25 ? 1C）、钠、铁、铜。补给水。硬度、二氧化硅、电导率（25 ? 1C）。进行水、汽质量监督时，从锅炉及其热力系统的各个部位，取出具有代表性的水、汽样品是很重要的，这是正确进行水、汽质量监督的前提。所谓有代表性的样品，就是说这种样品能及时、准确反映设备和系统中水、汽质量的真实情况。否则，即使采用很精密的测定方法，测得的数据也不能真正说明水汽质量是否达到标准，它不能被用来作为评价设备和内部结垢、腐蚀和积盐等情况的可靠资料。为了取得有代表性的水、汽样品，必须

19、做到以下几方面：合理地选择取样地点；正确地设计、安装和使用取样装置（包括取样器和取样冷却装置）；正确地保存样品，防止已取得的样品被污染。热力系统水质监控以下主要采样点供参考：凝结水：凝结水泵出口。凝结水混床出口：凝结水高速混床出口母管。除氧器：除氧器下降管。给水：省煤器出口管。炉水：汽包连续排污管（水冷壁下联箱）.饱和蒸汽：饱和器出口。过热蒸汽：过热器出口。再热蒸汽：再热器出入口。6、补给水、凝结水、循环水、排放水的净化处理作为电厂中的水系统组成部分，为防止热力设备的腐蚀、结垢、积盐并符合环境保护的要求，补给水、凝结水、循环水、排放废水都需要进行净化。6.1补给水在电厂运行中，汽水循环过程中由

20、于锅炉的排污、蒸汽吹灰、抽汽、水汽采样、蒸发及水箱溢流、阀门泄漏等原因，会造成汽水损失。为了维持热力发电厂热力系统的正常水汽循环，就必须补充这些损失，这部分水成为补给水。补给水必须经过净化处理，而且水质要严格控制，完全符合颁部的火力发电厂水汽质量标准才能进入系统，否则会造成热力设备的结垢、腐蚀以及过热器和汽轮机的积盐，从而引起锅炉的鼓包、爆管，缩短热力设备的使用寿命，影响机组的安全、经济、稳定运行。热力系统水质监控6.2凝结水凝结水是由蒸汽凝结而成的，水质应该是极纯的，但是实际上这些凝结水往往由于其他原因而有一定程度的污染。例如，含有盐类的循环冷却水从汽轮机凝汽器不严密的地方进入汽轮机的凝结水

21、中（渗漏）；凝汽器泄漏，冷却水大量进入到凝结水中；锅炉中启动过程中会产生大量的金属氧化物，特别是第一次启动或长期停用而又保护不当时更为严重，在这种情况不同程度地会污染凝结水；随补给水不洁带入凝结水的含盐量；热力设备的腐蚀、结垢也污染凝结水。鉴于以上原因，凝结水中不仅含有各种盐类物质，还含有悬浮态、胶态的金属腐蚀产物，以及有机物等，这些杂质若不进行净化处理会影响给水品质，不可避免地在热力系统中结垢和积盐。随着高参数大容量机组的发展，对给水品质的要求越来越高，为保证机组的安全经济运行，防止水汽系统积盐、结垢，延长设备使用寿命，必须保证给水品质负荷要求，而凝结水是组成给水的主要部分，要保证给水品质首

22、先要保证凝结水品质，因此对于高参数亚临界压力机组的凝结水必须进行100%处理。热力系统水质监控6.3循环水为了防止循环水系统的结垢、腐蚀等，要对循环冷却水进行处理，达到提高真空度和汽轮机效率的目的。6.4排放废水在化学制水过程中，特别是在除盐系统的运行中，会产生大量的酸性或碱性废液，如不进行处理便进行排放，轻者会使下水道和地基等遭到侵蚀（利用废水冲灰的系统会造成管路腐蚀或结垢，影响正常生产），严重的会造成河水或其他水源的污染，影响农作物的生长和广大人民群众的身体健康。为此，做好废液净化回收工作和处置好排废液问题，是很重要的一些工作。 同时电厂日常生活用手和工业废水等都要进行处理，以达到二次利用

23、或合格排放，降低废水对环境的污染程度。现有化水系统装置简介 动力公司现有3套淡水反渗透，2套浓水反渗透。 淡水反渗透：一期275T/H反渗透、二期3200T/H反渗透，5#机组3200T/H反渗透，产水能力1350T/H。 浓水反渗透：一期1125T/H浓水反渗透、5#机组2100T/H浓水反渗透，产水能力325T/H。锅炉炉水锅炉炉水pH值偏低的原因及危害值偏低的原因及危害原因及危害 一般锅炉用水使用地表水的pH值随着季节的变化和外界污染的影响，也在变化。二氧化碳是一种易溶于水的气体，天然水特别是地下水中，通常含有一定量的二氧化碳。在水的软化及降碱过程中，常常会产生游离的二氧化碳，含量一般大

24、于20mg/L。对于中高压以上的锅炉，为防止给水系统腐蚀，应维持给水的pH值在8.0以上，最好在9.09.2。由于净水工艺的连续性和相关性，以及考虑投资成本，不可能满足各种用水设备的要求。在进行锅炉补给水的离子交换处理时，水的pH值不会有变化，进入锅炉内的补给水偏酸性。另外，离子交换树脂的碎片等有机物，进入锅炉后，在炉内高温高压下分解形成无机强酸和低分子有机酸；某些物质随给水带入锅内，它们在锅内分解、降解或水解也会产生酸性物质，使炉水的pH值下降。 锅炉炉水锅炉炉水pH值偏低的原因及危害值偏低的原因及危害当锅水pH值小于7，水中有游离二氧化碳存在时，就会同相接触的金属发生以二氧化碳为去极剂的电

25、化学腐蚀。给水不除氧除气，给水回水管路系统就会产生这种酸腐蚀。其反应如下： 总的反应为：Fe+2H2O+2CO2Fe(HCO3)2+H2? 反应生成物重碳酸亚铁Fe(HCO3)2 ，系氢氧化亚铁与二氧化碳化合而成，易溶于水，不易在金属表面形成保护膜，所以二氧化碳引起的酸腐蚀是均匀腐蚀，使金属表面形成结构壁面均匀减薄。锅炉给水中含有各种碳酸化合物，其阴离子形成为CO32-和HCO3-，在锅炉内这些碳酸化合物会受热分解，生成大量的二氧化碳气体，混入蒸汽内流向用汽设备及凝气设备。当蒸汽凝结时，这些二氧化碳气体随着溶解到凝结水中，使凝结水的pH值降低，呈酸性，在回水管路系统产生酸腐蚀。反应如下： 2N

26、aHCO3CO2+H2O+Na2CO3 Na2CO3+H2OCO2+2NaOH CO2+H2OH+HCO3-当水中同时溶解有氧气和二氧化碳时，由于这两种腐蚀因素互相影响，会使金属腐蚀速度明显增加，腐蚀后果更为严重。给水系统、回水系统及疏水系统都会发生氧气和二氧化碳同时起作用的腐蚀pH值偏低的值偏低的防止措施锅炉炉内碳酸盐类的来源也是补给水，控制好锅炉炉水碱度主要要控制好补给水的碱度和锅炉排污率。单钠软化水系统，补给水的碱度就是原水的碱度，在运行中无法控制，只能通过控制锅炉排污率来控制炉水碱度，这样会造成水量和热量的浪费。对于大型工业蒸汽锅炉房的补给水处理尽量采用氢钠软化除碱系统，采用氢钠软化除

27、碱系统不仅能很好控制碱度，还可以减少排污率，节约资源。在蒸汽中加药消耗CO2。 锅炉给水中游离CO2是可以采取措施消除的，炉内碳酸盐分解产生的CO2只能减少，无法消除，所以蒸汽中总是含有CO2 。对于蒸汽中的CO2气体可以通过加药的方式来解决，蒸汽中所加的药主要有NH4OH(氨水)、中和胺和膜胺。 锅炉炉水pH值偏高的原因及危害 当原水及软化水中碱度较高时，在锅内一定温度和压力作用下，NaHCO3 转化为Na2CO3 ，锅水中的碳酸钠(Na2CO3)在锅内总是有一部分要发生水解反应变成氢氧化钠(NaOH)，其反应式如下： NaHCO3Na2CO3+H2O Na2CO3+H2O2NaOH+CO2由于蒸发浓缩，使得锅水碱度及相对碱度过高，会造成汽水共腾，苛性脆化等严重后果，不仅降低供汽质量，也危及设备安全。其水解程度与锅水温度有关，而锅水温度的高低取决于锅炉的压力，因此，碳酸钠的水解率与锅炉压力有直接关系。锅炉压力越高，碳酸钠水解率愈大，即意味着锅水的碱性越强，游离氢氧化钠越多，锅水也就越容易起泡沫，同时也增加了产生碱性腐蚀的几率。锅炉炉水pH值偏高的原因及危害3、在一般正常运行情况下，锅水的pH值保持在1012时，在金属表面上形成一层致密的Fe3O4保护膜比较稳定，所以不会发生腐蚀现象。当锅水中pH13，NaOH的含量浓缩到5，即使温度在310的条件下，