电厂化学专业知识培训讲义

电厂化学专业知识培训讲义

华能大连电厂运行部

何文斌化学专业总体概况(1)化学专业的机构设置

化学专业取名化学室，隶属于运行部，下设三个班：化学运行班、化学试验班、油水辅助班。化学室设主管一人，各班分别设班长、技术员，每个班还设了一、两名组长。化学专业的人员状况和岗位设置化学运行班：14人班长1人、技术员2人、制水氢站加氯值班员4人、工业废水1人、炉内监督6人。化学试验班：9人班长1人、技术员2人、水分析1人、煤灰分析3人（另有临时工1人）、油分析1人。化学油水辅助班：7人班长1人、技术员1人、值班员5人化学专业总体概况(2)化学专业在电厂中的作用

化学专业的主业是水处理，水是电厂的“血液”，只有将“血液”净化好，才能使电厂“健康”运行。另外，化学是电厂的中心化验室，除人身的化验不负责外，其余的化验均负责。化学专业工作的好坏，直接影响着电厂的运行寿命和经济性。化学专业工作的不好，电厂就会得上致命的慢性病，而化学试验分析本身就是对病情的诊断检验。

化学专业的工作范畴

化学运行班：原水预处理、除盐处理、炉内加药取样、制氢、循环水加氯、工业废水处理、海水淡化化学试验：水分析、油分析、煤分析、灰氢分析、粉煤灰分析化学辅助班：油区运行、生活废水处理、消防设备操作。化学专业机械、热控、电气设备的检修由检修部负责水的预处理（1）水质情况介绍原水：都是淡水，是没有经过任何处理的水，包括江河水、水库水、地下深井水过滤水：就是自来水，是经预处理净化过滤后的水饮用水：做为生活饮用的水，要符合饮用水的水质标准除盐水：经过离子除盐后的纯净水，作为锅炉的补水淡化水：海水经过淡化设备（反渗透）获得的淡水工业水：生产过程中所用的过滤水轴冷水：机组冷却用的闭式循环除盐水系统流程碧流河水库的原水－澄清池（进行加药）－双层滤料砂过滤器－过滤水地下池－过滤水输送泵－过滤水箱澄清池相当于自来水公司的大型沉淀池。原水加药后在其中混凝、凝聚靠重力自然下沉，其种类有机械搅拌式和水力加速式等几种，现在以机械搅拌澄清器为主。水从中间加入澄清器，经过隔板，最后从上部出水。水的预处理（2）加药混凝剂种类：硫酸铝、PAC（聚合铝）碱式氯化铝、聚合铁等等。其作用是产生絮状沉淀物，称为“矾花”，与杂质颗粒、胶体物质结合。助凝剂：聚丙烯酰胺类。其作用是帮助凝聚，形成较大沉淀物。加碱：主要是调节PH值，有利于混凝。加氯：杀有机物、细菌，降低耗氧量，防止长青苔。砂滤器重力式双层滤料砂过滤器。装有无烟煤和石英砂，石英砂是多种规格，无烟煤比重小颗粒大在上部石英砂比重大颗粒小在下部，最下面是卵石垫层。双层滤料的特点是运行周期长，过滤均匀。属于体积过滤，如果是单滤料则属于表面过滤。

除盐系统（1）系统流程过滤水泵－活性炭过滤器－阳离子交换器（阳床）－真空除碳器－升压泵－阴离子交换器（阴床）－混合离子交换器（混床）－除盐水箱－除盐水泵－补给水箱出水水质指标混床出口出水电导度小于0.2us/cm，二氧化硅小于20ug/l.溶解氧小于0.3mg/l，二氧化碳小于5mg/l.活性炭过滤器活性炭过滤器的作用主要是除去水中的残余氯，防止残余氯对后面离子交换树脂的氧化污染，另外，还能吸附水中的胶体物质和有机物，还能起到过滤的作用。活性炭是有果壳烧制而成，孔隙度大，吸附能力强。活性炭过滤器的反洗：活性炭过滤器差压大时，说明其过滤的作用将要丧失，要进行水反洗。反洗步骤如下：水反洗－静止－正洗。除盐系统（2）阳床内装阳离子交换树脂，通过离子交换能够除去水中的阳离子，如Ca、Mg、Na离子等等。阳离子交换树脂高分子骨架上引入可交换基团，例如：－HSO3（磺酸基）。我们用的是强酸性阳离子交换树脂。离子的交换是可逆的：RH+Na+=RNa+H+正反应是除盐，逆反应是再生。阳离子交换树脂的再生用酸，我们用的是盐酸。除盐系统（3）除碳器除碳器一般有两种，一是鼓风式大气除碳，另一是真空除碳。应用的最比较多的是大气除碳，我厂是真空除碳。真空除碳是将除碳器用蒸汽抽真空，使阳床出来的氢离子酸性水在除碳器中沸腾，水中的气体变溢出，来达到除二氧化碳的目的。当然在除碳的时候，也除了氧。实际上，除氧比除碳更容易。除碳不仅仅是除去了原来水中的二氧化碳，而是除去了原来水中的二氧化碳和水中的重碳酸根。因为在酸性水中二氧化碳和重碳酸根有着化学平衡。HCO3-+H+=H2O+CO2除盐系统（4）阴床内装阴离子交换树脂，通过离子交换能够除去水中的阴离子，如CL、SO4、NO3、SIO3离子、等等。阴离子交换树脂是在高分子骨架上引入阴离子交换基团，例如：引入氯甲基后胺化就得到阴离子交换树脂。我们用的是强酸性阴离子交换树脂。离子的交换是可逆的：ROH+CL－＝RCL+OH－正反应是除盐，逆反应是再生。阴离子交换树脂的再生用碱，即NaOH。除盐系统（5）混床混床的特点是阴阳树脂混合在一起装填在同一交换器中，整个混床相当于无数个阴阳床串联在一起。由于混床内的阴阳离子交换反应是同时进行的，因此，没有反离子干扰，有利于离子交换的平衡向除盐方向移动，几乎没有逆反应，离子交换反应相当完全，出水水质较高。由于阴阳离子混合在一起，因此，当混床失效时，不能简单的去再生，而是首先要将阴阳树脂分离开来，然后，再用酸、碱去再生。一般情况下，混床是用水反洗的方式在床内将阴阳树脂分层，分层后在混床体内再生。也就是说，酸、碱分别从下部和上部同时进入床内。除盐系统（6）树脂的再生离子的交换是可逆的，当水中离子浓度发生变化后，化学反应的平衡也将发生变化。增加了水中H＋或OH－的浓度，平衡就朝着释放已交换的离子的方向移动。随再生液，将盐类离子排放掉。再生液的浓度：一般情况下均在3－4％左右。再生步骤：小反洗－静止－进酸碱－置换－正洗－循环洗再生的碱液要进行加热，温度在40℃左右，目的是在该温度下，离子交换最有力，尤其是对再生硅酸根离子。一般情况下，向再生水中加酸碱是利用水力喷射器或酸碱计量泵。混床的再生步骤：水反洗－静止－进酸碱－置换－清洗－放水－空气混脂－正洗－循环洗炉内监督（1）

水汽系统的水质指标见水质标准表加药系统及目的给水采用挥发性处理。加药要加入氨和联氨，机组启动和凝汽器漏泄时锅炉要加磷酸盐，采用磷酸盐处理。加氨的目的：调节水质的PH值，使水汽的PH值维持在最佳范围内，以减少金属的腐蚀。加药一般加在凝结水泵出口。加联氨的目的：主要是除氧的作用，另外，联氨本身是还原剂，能够还原金属氧化物，降低腐蚀。加药一般加在除氧器出口。取样系统从热力设备系统不同的位置，取出有代表性的水样，以检验水汽品质，并将水样冷却恒温后引入化学分析表计，进行在线监测。同时，还可以进行手工取样分析。炉内监督（2）机组启动时的水冲洗、洗硅系统水冲洗：大机组在机组启动之前，必须进行水冲洗，只有当冲洗水质合格后锅炉方可点火。一般是先冲洗凝结水系统，合格后再冲洗给水和炉本体。一般炉本体要冲洗7－10遍。冲洗水合格的标准主要监测全铁的含量。炉水的含铁量降低到小于1000ppm为合格，力争降低到800ppm。锅炉的洗硅：大机组的参数都比较高，锅炉的蒸发量大、压力高，二氧化硅的携带就大。二氧化硅在汽机的叶片处会析出，形成积盐。二氧化硅的积盐很坚硬，不易除去，这样，机组的效率就会下降。因此，降低炉水的二氧化硅含量就成为减少其积盐的有效手段。机组并网后的洗硅就是锅炉在不同的压力段上，通过开排污，降低炉水含硅量，当炉水的二氧化硅降低到一定程度后，锅炉才可以升压、机组升负荷。每一个压力段都要停留、开排污，直至达到额定压力。炉水的二氧化硅不达到下一压力段下的二氧化硅值，不允许升压和升负荷。炉内监督（3）热力系统的化学清洗热力设备长时间运行，必然会有一定的结垢，结垢主要集中在热负荷较高的区域，如水冷壁、省煤器。设备结垢后，会影响热传递，影响通流截面积，最终会导致经济性下降，锅炉爆管。所以，设备运行到一定的时候，要根据其表面的结垢量，适时的进行化学清洗，俗称酸洗。水汽品质恶化时要遵循的三级处理值一级处理值：有因杂质造成腐蚀的可能性，应在72小时内恢复至标准值。

二级处理值：肯定有因杂质造成腐蚀的可能性，应在24小时内恢复至标准值。

三级处理值：正在进行快速腐蚀，如水质不好转，应在4小时内停炉。

在异常处理的每一级中，如果在规定的时间内尚不能恢复正常，则应采用更高一级的处理方法。对于汽包炉，恢复标准值的办法之一是降压运行。

部颁《火力发电厂水汽品质监督导则》中明确规定，对于用海水冷却的电厂，正常运行时当凝结水中的含钠量大于400ug/L时，应紧急停炉；另外，当炉水PH值小于7时也应立即停炉。

机组的防腐保养方法根据目前机组所具有的防腐系统和常规的防腐保养方法，我们只能对机组进行局部的防腐，如果逢设备的检修和缺陷处理还会受到系统条件的限制。但在新的防腐方法采用之前，我们应该尽可能的利用现有的手段对停备用的机组进行防腐保养。

常规的防腐保养方法如下：机组的防腐保养方法1．锅炉部分的保养：一般情况下，停炉时间在一周以内，锅炉保持压力（焖炉）；停炉两周以内，锅炉带压放水；停炉两周以上，锅炉带压放水，炉本体、过热器、再热器充氮，也可以锅炉水侧加联氨和氨，汽侧充氮进行保养。如果是锅炉有检修工作，则最好是带压放水，检修工作结束后，在进行充氮保养。

停机24小时以内不做任何处理，保持压力。

机组的防腐保养方法2．汽机部分的保养：一般情况下，短期的保养是加热器水侧加联氨和氨，汽侧充氮。凝汽器及低加放空。如果系统有检修，检修完工后应进行加药和充氮。

在充氮时，虽然系统不是太严，氮压维持不住，但由于氮气和空气比重相近，只要置换掉了空气，氮气会保存在容器里，仍然能起到防腐的作用。

如果机组停备用时间的延长，我们用以往常规的防腐保护方法难以满足现场的实际需要。为此，我们正在探索另外的两种保护方法：热风干燥法和十八烷基胺保护法。

循环水加氯

一期加液氯系统我厂的循环水是海水，属于开放式冷却。加氯的目的是防止海水系统（包括引水涵洞、循环水管路、凝汽器、排放管路及涵洞、轴冷器等海水管路）海生物的生长。大连地区的海生物主要是海蛎子、海虹、等贝类物质。加氯原理：CL2+H2O=HCL+HCLO流程：液氯瓶－入口自动阀－过滤器－气化器－减压阀－加氯机－喷射器－涵洞入口循环水泵出口海水－海水升压泵－喷射器漏氯－吸风机－中和塔（氢氧化钠循环）二期电解制氯系统电解制氯系统是通过电解海水产生次氯酸盐的工艺过程。海水经过升压泵，流经海水过滤器进入电解槽，电解后得到产品储存在次氯酸盐罐中，该过程产生的副产品氢气，被氢气稀释风机排到大气中，运行中海水的流量保持恒定、通过调节电解电流来改变产品的浓度，从而获得最佳系统性能。此系统有足够的出力以满足2×350WM亚临界机组循环水加氯量。电解槽流程：循环水泵出口海水－海水升压泵－滤网－电解槽－次氯酸钠储罐－加药泵－涵洞入口电解制氯系统技术特点1、电解槽：电解槽是该系统的心脏，海水从电解槽底部进入并流经一系列的电极舱，在中等电压、高安培直流电的作用下发生电化学反应，使水和海水中的盐份电解并重新结合生成次氯酸钠。网状阳极电极用钛制成，在钛质的表面涂有黑色DSA(重金属氧化物)涂层，可延长阳极的使用寿命。这些电极被排列成紧密阵列的单极叠层，以减小功耗，。阴极材质为镍铬合金(HASTELLOYC合金)，该材质比钛好，表面光洁度较高，效率比钛板可提高10％以上。制氯主设备2、变压器/整流器：给电解槽提供所需的直流电，可以通过电流表计就地调节整流器输出或者通过来自残余氯分析仪控制PLC中的PID回路的4－20MADC输出来远程调节电流。在任何一种方式下，使电压维持在48VDC左右，并通过调节整流器电流（在0－7200ADC范围内）来调节溶液的次氯酸钠浓度。内部设有除盐水闭式循环冷却回路，循环的除盐水靠海水开放式冷却，海水流量11.36m3/h。3、海水过滤器：自动反洗型海水过滤器，316SS结构，带有蒙乃尔的过滤元件，整套带有0.25KW的电动机，一个电动排污阀及一个自动反洗差压开关。4、次氯酸钠储罐：环氧玻璃钢FRP结构，容积37.85m3，H2在次氯酸钠储箱内靠重力自然分离，通过鼓风机将氢气吹走。罐的顶部设有H2排放口和液位计，可为操作者提供低低、低、高、高高液位报警。电极反应5.电极反应:阳极反应2CL-－2e→CL2↑阴极反应2Na++2e+2H2O→2NaOH+H2↑电解槽内反应

CL2+2NaOH→NaCLO+NaCL+H2O电解总反应:

NaCL+H2O→NaCLO+H2↑极板工况从近期的运行情况看，新的极板正常情况下槽压较低，极板运行20－30天也很少结垢，槽压也比较低，都在5伏以下，酸洗的周期可适当延长。而不象旧极板，酸洗后刚一运行马上就结垢。可见，过去电解槽结垢严重的原因是极板涂层脱落、槽压太高所致。因此说，极板的涂层到了一定的周期就应该重新涂，或更换新极板。加氯方式为了使电解氯能够满足4台机组加氯的要求，现采用了提高加氯量的冲击加氯方式。储罐储存为了达到冲击剂量，在电解制氯室外后增加了两个大储罐，每个储罐容积约400m3的是含有次氯酸钠的海水，次氯酸钠浓度约0.08％，不到0.1％。两套电解氯设备运行时，每6小时左右冲击加氯一次，每次加氯时间在2－3小时左右。电解氯的安全注意事项含有次氯酸钠的海水的腐蚀性很大，但它不同与酸碱，也无毒。电解氯的副产品是氢气，要防止氢气爆炸。平时要保证稀释风机的连续运行，风量开关不允许解除保护。要防止室内外储罐的泄漏，因为一旦储罐漏泄，将对制氯设备及附近的建筑和其它设备造成严重的影响。

制氢站（1）系统简介：我厂发电机的冷却方式是氢气冷却。氢站安装了三套由美国TELEDYNEBROWN公司生产的HA－C1D2型电解水氢气发生器，一台三台氢气压缩机及两组高压贮氢瓶。氢气发生器的特点是以KOH作为电解质，以氮气作为预压、吹扫置换气体。为了使电解生成的氧气不混入氢气之中，保持氢侧压力高于氧侧压力0.4～1.1kg/cm2，并且电解液KOH只在氧侧循环。电解生成的氧气通过调压阀自动排放，氢气则经过干燥器干燥后流经背压调节器，再输出。发生器制出的氢气可以直接送至供氢母管，也可以经过氢气压缩机压缩之后存入高压贮氢瓶贮存备用。该套设备设计为自动运行。电解水制氢原理：用KOH作为电解质，在电解槽上加上直流电，电解KOH电解液，生成氢气和氧气，实际上消耗的是水。阴极：4OH－→O2＋2H2O＋4e-阳极：4H2O＋4e-→2H2＋4OH－电解总反应：2H2O→O2+2H2

制氢站（2）氢气发生器、压缩机、高压储氢瓶氢气发生器型号：HM－C1D2产家：美国TELEDYNEBROWN耗水量：大约3升/小时供水纯度：电阻大于200KKOH温度：60～65℃KOH浓度：25％（重量）电压：66～72V电流：50～280A预压、置换气体：氮气系统氢氧差压：0.4～1.1kg/cm2出口氢压：7.0kg/cm2出力：50SLM（3.0NM3/H）冷却水：一期机组轴冷水干燥后氢气出口露点：低于－73℃制氢站（2）高压贮氢瓶二期数量：3个单个容积：1.783M3总容积：5.35M3（若贮150kg/cm2压力氢时可贮氢802.5M3）一期7个瓶单个容积：0.5M3总容积：3.5M3（若贮150kg/cm2压力氢时可贮氢525M3）氢气压缩机厂家：美国PDC机械工厂型式：隔膜式压缩机型号：PDC－4－500/2500－23％（氢）出力：50SLM（3.0M3/H）在220PSi压力下吸入口压力范围：15～75PSi（1.0～5.25kg/cm2）额定出口压力：2133PSi（150kg/cm2）

废水处理（1）工业废水处理流程及介绍为适应现代化的发展，满足环保的要求和电厂生产的需要，充分除去废水中的悬浮物、有机物和油成分等，减少工业性废水对自然界的污染，本厂设计安装了一整套工业废水处理设备系统。该系统设备是由日本三菱重工业株式会社设计日本栗田水处理公司制造，可用来处理4×35万千瓦燃煤机组的生产废水。处理能力为100T/H。整套系统由化学废水处理装置，泥渣脱水装置，等四部分组成。处理后的水经循环水出口涵洞排出，或经废水回收泵输送至一、二期捞渣机做为捞渣机的补水使用。处理后的出水水质控制指标（见表）流程：废水池－废水泵－PH调节池－絮凝池－澄清池－中和池－出水池－循环水排出涵洞浓缩泥浆－泥浆泵－浓缩池－浓缩泥浆泵－脱水机－污泥车废水处理（2）2．生活废水处理流程生活废水处理设备主要包括生活废水的处理和雨排水的排放。系统流程：污水池－污水泵－初沉池－曝气池－二沉池－接触池出水水质：（控制标准）（指标见表格）生活废水处理设备是我厂一、二期设备中唯一的一套国内设计、国产

海水淡化（1）

海水淡化产生的背景我国是被联合国认定的世界13个最贫水的国家之一。我国淡水资源总量名列世界第6，但人均占有量仅为世界平均值的1/4，位居世界第109位，而且水资源在时间和地区分布上很不均衡。全国有300多个城市缺水，50多个城市严重缺水。据有关专家估计，2000年全国城市缺水量达到400亿立方米，全国因缺水影响的国民产值达2400亿元。14个沿海开放城市中有9个严重缺水，大连就属其中之一。尽管“九五”期间引碧入连三期工程完工，使大连的日供水能力达到110万吨，但是连续二年的大旱，作为大连市最大水源的碧流河水库就达到历史最低库容；为了保证城市居民生活和工业用水,解决城市的长远发展问题，2000年市政府提前启动了本应晚两年开工的英那河水库扩建和引英入连应急工程。随着城市的进一步发展，和人民生活水平的提高，即便是这两项工程完工后，如果再遇上三年严重的大旱，水荒的问题仍会摆在全体大连市民的面前。所以说水的问题已经成为大连市可持续发展的一大制约因素。海水淡化（2）2000年由于大连面临空前的水危机，我厂下大力气加强了节水工作，取得令人欣喜的成绩。全年共消耗原水205万吨，较上年减少了53万吨，考虑到2000年多发电3.35亿千瓦时所耗用的9万吨，实际全年共节约原水62万吨，节约水费达120万元，在降低自身发电成本的同时，也为大连市的节水工程做出了积极的贡献，取得了显著的社会效益。但是随着全市用水形势的进一步紧张，如果大连仍维持缺雨干旱的局面，必将对我厂的生产带来难以想象的冲击。为了保持电厂的安全生产，同时为大连市的节水工程做出贡献，在华能股份公司的领导下，我厂新上2000m3/D反渗透二级海水淡化工程。工程进度及造价工程总造价1800万。其主设备均是进口设备。由上海昆山半岛水处理公司配套和施工。海水淡化下面于2001年4月开始考察，5月份开始立项谈判，6月份土建开工，8月份开始安装，11月末出水。整个工程项目于12月18日剪彩投产。可谓“万古林骸放太光，沧海苦水淘甘泉”。海水淡化（3）项目特点：为目前国内同类最大的海水淡化装置之一；采用国际先进的反渗透海水淡化技术与设备；利用电厂现有海水冷却系统的排水经预处理和反渗透处理后作为电厂生产用淡水水源，使资源得到回收利用；采用国内一流水准的工艺设计和设备选型，保障系统运行稳定、安全、可靠，产水水质达到混床进水要求；采用PLC＋上位计算机集中控制，运行操作方便可靠，功能丰富，维修界面可操作，达到无人值班运行。1．水质情况设计水源：

取自汽轮机凝汽器入口水或排水（海平面5m以下水）设计水温：15℃～30℃海水淡化（4）产水水质、水量和回收率一级反渗透出水：一年内脱盐率＞99% 回收率40%含盐量<350mg/l

三年内脱盐率＞97% 回收率40%二级反渗透出水一年内脱盐率＞98%回收率80%含盐量<7mg/l

三年内脱盐率＞97%回收率80% 五年内脱盐率＞95%回收率80%二级反渗透产水水量：2000m3/D一级反渗透海水淡化出力2500m3/D淡化水的应用（5）经过二级反渗透出来的淡化水含盐量很低，水质较好，该水进入除盐系列后，再经过二级除盐，制得的除盐水水质更纯。除盐系列淡化水应用于除盐系统的设备改造工作结束，淡化水单独储存在一期B过滤水池中，多于的淡化水则进入A过滤水池，进入厂饮用水系统。现在除盐设备已经用上淡化水。用淡化水之后，周期制水量增加了近10倍，系列轻易不失效，节省了大量的酸碱和自耗水，同时机组的水质也有了明显的提高，排污量明显下降。

化学试验分析（1）1．水分析水分析组职责范围（1）负责预处理和除盐系统的水质日常监督试验。（2）为试验班及炉水化验室提供日常监督所需的化学药品。（3）负责“K+H”装置阳树脂的再生。（4）负责化验班和炉水化验室分析仪表的工作曲线标定。（5）对购买的水处理化学品进行有效成分和杂质含量的测定。（6）对水汽系统的腐蚀情况进行定期检查试验。（7）负责原水、过滤水、海水的水质全分析。（8）负责热力系统垢及腐蚀产物成分及其