电厂化学(水处理及汽、水、油品质监督)

12 2016/6/13
离子交换树脂结构示意图：
13 2016/6/13
二、离子交换树脂的命名：
公司所用的离子交换树脂有两种型号： 阳树脂：001×7 阴树脂：201×7 型号的意义： 第一个数字：代表活性基团，0表示强酸性，2表示强碱性 第二个数字：骨架代号，0表示苯乙烯系高分子聚合物 第三个数字：顺序号 第四个字母：交联度，即交联剂的含量（％） 001×7全称：凝胶型苯乙烯系强酸性阳离子交换树脂，交联度7％ 201×7全称：凝胶型苯乙烯系强碱性阳离子交换树脂，交联度7％

炉内水处理原因： 锅炉给水不可避免地会将一些杂质带入锅内，使炉水中杂 质含量增加。而且，锅炉的参数越高，炉水中的杂质越容易 析出而形成沉积物。因此，锅内进行化学处理乃是锅炉防垢、 防腐，保证汽质合格必不可少的措施。 处理的方法： 不同参数的锅炉应采用不同的锅内处理方式，本公司的余

热锅炉采用加磷酸盐的方法进行处理。
阴床：
ROH＋HSiO － 3 RHSiO 3 OH
RHSiO3 Cl RCl HSiO － 3
制水时反应方向从左到右，再生是，反应方向是从右向左
16 2016/6/13
化学水处理流程
清水池
中间水箱
阳床
阳床
阳床
阳床
除盐水箱
阴床
阴床
阴床
阴床
17 2016/6/13
五、离子交换除盐的工艺流程
23 2016/6/13
第三节：补给水加氨处理
一、补给水加氨的目的：
提高给水的PH值，防止腐蚀，主要是二氧化碳腐蚀。
二、原理：
氨水电离后呈碱性，中和水中的二氧化碳等酸性物质，减少酸性物质对 金属材料的腐蚀：
－ NH3＋H 2 O NH4 OH NH＋ ＋ OH 4
NH4 OH＋H 2 CO 3 NH4 HCO3 NH4 HCO3＋NH4 OH （NH4） 2 CO 3
3 10Ca 2 6 PO4 2OH 3Ca3 ( PO4 ) 2 Ca (OH )
3Mg 2 2SiO32 2OH H 2 O 3MgO 2SiO2 2 H 2 O

碱式磷酸钙和蛇纹石均属难溶化合物，在炉水中呈分散的微 粒或水渣，大部分可随锅炉炉水的排污排除。但是，当炉水 中磷酸根含量过多时，镁离子与有可磷酸根离子能生成磷酸 镁［Mg3（PO4）2］，它在高温水中溶解度非常小，能析出并 粘附在炉管内表面，产生导热性能很差的二次水垢。此外， 若炉水中铁含量较高，在分段蒸发锅炉的盐段水冷壁管内表 面易产生磷酸亚铁钠水垢（NaFePO4）。
电厂化学
水处理及汽水、油品质监督
1 2016/6/13
前 言
燃气轮机电厂化学工作的主要内容

化学水处理：
制除盐水，循环水加药及监测，化学废水处理及排放
水汽品质监督：
化学在线仪表的调校和维护，氢冷机组氢气品质监测
电力用油质量监督
燃油来油的监测、电力用油的品质监测
燃油品质监督：
重油处理线及机头重油的监测、含油废水的处理监测及排放、 循环水及锅炉水汽品质监测及调整、锅炉尾气排放监测
14 2016/6/13
三：离子交换树脂的化学性质
1、酸碱性： 离子交换树脂是一种不溶性的高分子电解质，在水中电离，使其水溶液显一定的 酸碱性： 2、选择性： 离子交换树脂对水中各种离子的交换能力是不同的，常温的浓度水溶液中，离子 交换树脂的虚字那顺序是： 强酸性阳离子交换树脂： Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+>Na+>H+ 强碱性阴离子交换树脂：
10 2016/6/13
反渗透基本原理：
11 2016/6/13
第四节：离子交换除盐
一：离子交换树脂基本知识： 离子交换树脂主要有三部分组成： 高分子骨架：由交联的高分子聚合物组成，如聚苯乙烯 离子交换基团：连接在高分子骨架上，带有可交换的离子 空 穴：存在于高分子结构之间的空间，无空穴的结构属于凝胶 型，有空穴的属于大孔型
7 2016/6/13
第二节：水的预处理
一般包括混凝、过滤、活性炭处理。 本公司用自来水，除活性炭过滤器外，无其他预处理装置。 活性炭的性质： 活性炭是由多种含碳原料经脱水、炭化、活化加工制成。制造 活性炭的原料包括木材、褐煤、泥煤、硬果壳、甘蔗渣、锯末、 动物骨头及石油残渣。活性炭的性质因不同和制造工艺不同而 异。 1．物理性质 ：活性炭具有不规则的结晶或无定形结构，其中结 合有少量氢、氧、硫等元素。活性炭粒中具有发达的孔隙，孔 径为1～10000nm，比表面积为500～1500m3/Kg。活性炭的孔径、 孔容分布和比表面积是影响吸性能力的主要指标。活性炭对有 机物的吸附上要受微孔支配。 2．化学性质：活性炭在制造过程中有多种表面氧化物生成，活性 炭表面带有微量电荷。可以起到催化水中氯Cl分解的作用
6 2016/6/13
4、有机物
有机物的组成复杂，不论是对某些有机物的量还是对有机 物的总量都难以测定，因此采用了各种相对表示有机物含量的 指标，常用的有： 1)化学耗氧量(COD)化学耗氧量表示利用化学氧化剂氧化 有机物所需的氧量，目前常用重铬酸钾作氧化剂(COD）。它可 将大部分有机物氧化，从而表示出有机物全部氧"化所需的氧量。 2）生物需氧量（BOD）微生物氧化水中有机物嗦需要的 氧量，目前以20度黑暗条件下微生物氧化5天进行测定，用 BOD5来表示。
3N 2 H 4 N 2＋4NH3
无催化剂下在300度和PH值为9时，10min分解
22 2016/6/13
2、联氨除氧的基本条件： 必需有足够的剩余量，即要达到一定的过剩浓度；
必需维持一定的PH值，9至11最佳；
必需有足够的反应温度，加到除氧器出口，水温高易反应。 联氨的控制标准：10－50ppb
8 2016/6/13
水预处理需达到的指标：
9 2016/6/13
第三节：膜分离技术
膜分离技术是利用特制的高分子膜将溶剂同溶质或者微粒分离的技术。 膜处理技术是电厂化学除盐的一种非主流的技术，主要用在预处理、海水 淡化、等方面，单级除盐效果没有离子交换除盐好。 膜处理技术主要有以下三种： 电渗析：溶质或者容剂透过膜的推动力是电动势 扩散渗透：溶质或者容剂透过膜的推动力是浓度差 反渗透和超过滤：溶质或者容剂透过膜的推动力是压力差。
PH=7.9 PH=9.2
三、加药量：
间接通过控制给水PH值来达到。公司是用自动加氨装置，以流量作 为调节参数，将氨加在除盐水母管上，1、2号加氨泵由化学车间控制，3、 4号加氨泵给供热用，在四控DCS上。
24 2016/6/13
第三章：炉内化学工况

第一节：炉内沉积物的形成
一、来源：
凝汽器的泄漏，补给水杂质的带入，生产回水和疏水带进的杂质， 金属腐蚀产物
给水处理的一般方法：
汽包锅炉一般采用碱性水化学运行工况。在碱性水化学运行工况时，给水需 要进行除氧处理和ＰＨ值的调节，以防止热力设备的腐蚀。
20 2016/6/13
第二节：给水除氧

给水除氧包括热力除氧和化学除氧
一、热力除氧： 热力除氧器是以加热的方式除去给水中溶解氧及其他气体的一种 设备。即以蒸汽通入除氧器内，把要除氧的水加热到相应压力下的饱 和温度（即水的沸腾温度），使溶于水中的气体解析出来，并随余汽 排除氧器，以达到除氧的目的。 二、化学除氧：
2－ － SO4 NO3 Cl OH F HCO3 HSiO3
我们选择阳床控制出水的Na+ 浓度，阴床控制SiO2浓度，来判断阴阳床是否失效 。
15 2016/6/13
四、离子交换树脂除盐的原理
离子交换反应： 离子交换反应是一种可逆反应： 阳床：
RH＋Na＋ RNa＋H ＋ 2RNa＋Ca 2＋ R 2 Ca＋2 Na＋
18 2016/6/13
六、逆流再生工艺过程中的离子排代过程
19 2016/6/13
第二章：给水的处理
第一节：给水处理的一般知识
给水处理的目的：
可减缓给水系统的金属腐蚀过程、降低给水中的腐蚀产物含量以及减少结构 材料的氧化物在水汽系统中的沉积，确保机炉的安全和经济运行。
给水的组成：
锅炉给水由汽轮机的凝结水、补给水、生产返回水和各种热力设备的疏水等 组成。这些给水组成中仍存在着对热力设备安全经济运行有害的杂质，如水 中的溶解氧、二氧化碳、金属腐蚀产物以及从水汽系统中所带进的盐类等。 所以，对锅炉给水必须进行严格的处理。
二氧化 硅 ppb ≤20 ≤60 溶解氧 ppb ≤50 ≤100
铁 ppb ≤40 ≤50
铜 ppb ≤5 ≤15 二氧化硅 ppb ≤20 ≤100 硬度 µmol/L ≤2.0 ≤5.0
百度文库
外 观
3 、 4 、凝结水质量标 准
正常运行 启动初期
无悬浮物 无悬浮物
26 2016/6/13
第二节：沉积物控制
化学除氧是在要除氧的水中加入能与氧反应的化学试剂， 使水中溶解氧降低的一种处理方法。在电厂中，化学除氧剂应 具备的条件是：能迅速与氧反应；反应产物和化学药品本身在 水汽循环中是无害的；具有使金属表面钝化的作用；对工作人 员的健康影响最小以及便于使用控制等。
21 2016/6/13
三、联氨除氧的基本知识：
2 2016/6/13
第一章：水的化学除盐

第一节：天然水中的杂质
3 2016/6/13
一：天然水中的主要杂质
4 2016/6/13
二、天然水的水质指标： 1、含盐量和溶解固体物 含盐量是指水中溶解盐类的总和 溶解固体物除全部阴阳离子外还包括非离子态的二氧化硅、铁铝氧化物、和有机 物的含量 2· 硬度 硬度是指天然水中多价阳离子的总浓度，对天然水来说主要是钙、镁离子，故水 的硬度也就表示水中钙镁离子之和。 I)碳酸盐硬度：碳酸盐硬度是指水中钙、镁的碳酸氢盐、碳酸盐之和。但由于天然水 中碳酸根的含量非常少，所以一般将碳酸盐硬度看作钙、镁的碳酸氢盐。碳酸盐 硬度又被称作暂时硬度，这是由于水长时间煮沸后，水中重碳酸钙和重碳酸镁会 分解产生碳酸钙和氢氧化镁沉淀。 2)非碳酸盐硬度：水的总硬度和碳酸盐硬度之差是非碳酸盐硬度，它们是钙、镁的氯 化物和硫酸盐等。水沸腾时不能除去的硬度称为永久硬度，其值近似等于非碳酸 盐硬度。
27 2016/6/13

磷酸盐处理的原理： 磷酸盐处理：将磷酸盐溶液通过隔膜计量泵直接加入锅炉 汽包中，使炉水维持一定的磷酸根离子浓度，在碱性炉水 （PH值在 9～10的范围）的条件下，钙离子与磷酸根离子反 应生成碱式磷酸钙（也称水化磷灰石），少量镁离子一般与 随给水带入的硅酸根离子发生化学反应，生成蛇纹石。其反 应可用下列反应式表示：
25 2016/6/13
水汽质量标准
1、给水质量标准
项目 状态 运行 启动 铁 ppb ≤30 ≤100 铜 ppb ≤5 —— PH值 8.8～ 9.3 8.8～ 9.3 PH值 9.0～ 10.5 9.0～9.6 二氧化 硅ppb ≤40 ≤60 溶解氧 ppb ≤7 ≤40 硬度 µmol/L ≤1.0 ≤2.5 联氨 ppb 10～50 10～50
2、炉水质量 标准
项目 状态 正常运行 启动初期
磷酸根 ppm
铁 ppb
含盐量 ppm
二氧化硅 ppb
2～10
2～10
——
≤500
≤100
≤100
≤2.0
≤2.0
3、 准
蒸汽质量标
项目 状态 正常运 行 启动初 期
电导率 µs/cm ≤0.3
钠 ppb ≤15 ≤1 ≤20 铁 ppb ≤50 ≤100
1、联氨的性质：
联氨（Ｎ2Ｈ４）又称为肼。在常温下是一种无色液体。它具有挥 发性、有害、易燃、易溶于水和乙醇等特点。联氨是一种还原剂，具 有弱碱性遇热会分解。市售联氨一般是４０％水合联氨。 联氨在碱性溶液中是一种很强的还原剂，可以将水中的溶氧还原 以达到除氧的目的： Ｎ2Ｈ４＋O 2 ——N 2 ＋2H 2 O 联氨也可以将被氧化的铁，铜离子还原成单质的铁、铜，以达到 防腐的目的。 联氨的另外一个重要性质是遇热分解：
5 2016/6/13
3· 碱度和酸度 I)碱度： 水的碱度是指水中含有能接受氢离子的物质的量。天然水 中碱度主要由重碳酸根所组成。 酚酞碱度：当用酚酞作指示剂时，终点pH为8· 1~8· 3，水 中的氢氧根中和成水、碳酸根中和成重碳酸根。 甲基橙碱度：当用甲基橙作指示剂时，终点pH为4· 3一4· 5 ，水中氢氧根中和成水、碳酸根和重碳酸根中和成碳酸。 通过酚酞碱度和甲基橙碱度可算出水中氢氧根、碳酸根和 重碳酸根的含量。 2)酸度： 水的酸度是指水中含有能接受氢氧根离子的物质的量。可 能形成酸度的物质有强酸、强酸弱碱盐、酸式盐和弱酸。