电厂化学

第一章、绪论主讲人：王俊武2015.11.26：一、电厂化学的几大系统1、原水预处理系统2、锅炉补给水处理系统3、凝结水精处理系统4、炉内加药及汽水品质监督5、循环冷却水处理系统6、氨站7、氢站8、工业废水处理系统9、生活污水处理系统10、水、煤、油、垢的化验二、水在电厂中的作用火电机组中水汽作为动力的工质类似人体中血液超临界直流锅炉对水的品质要求更加严格（机组参数越高要求越严格），这对化学工作者提出了更高的要求。放松化学监督，厂无宁日三、火力发电厂生产用水分类1.源水（生水）2.补给水3.凝结水4.疏水5.返回水6.给水7.炉水8.减温水9.循环水10.工业水11、开式水12.闭式水13.发电机内冷水14.消防水15.生活水16.各类废水第二章、水质概述主讲人：王俊武2015.11.26：一、水中杂质的分类1、悬浮物2、胶体3、溶解物质a.无机离子b.溶解性有机物c.溶解性气体二、电厂常用的化学指标浊度、pH、导电度、硬度、溶解氧、铁、铜、硅、钠、磷酸根、氯离子（CL-）、TOC、COD、BOD、余氯1、浊度表现水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。浊度指标用来反应水中悬浮物和胶体的多少常用散射浊度单位：NTU朗伯比尔定律2、pH水中H+浓度的负对数也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准测量方法：pH试纸pH测量仪原理将规定的指示电极和参比电极浸于同一被测溶液中，成一原电池，其电动势与溶液的pH，通过测量原电池电动势即可得出溶液的pH。3、导电度电导率是电阻率的倒数因为纯水本身的导电能力是非常小的，但只要水中含有少量离子杂质就会使导电能力明显增加。水中所含离子杂质越多，导电能力越大。所以可借用测电导的方法测定水中的含盐量。原理溶解于水的酸碱盐电解质，在溶液中电解成正、负离子，使电解质溶液具有导电能力，其导电能力的大小用电导率来表示。氢电导氢电导率是指被测水样连续地流过氢型阳离子交换树脂后，对其电导率进行在线监测所得的电导率值，盐类杂质转换成它们的酸形式。为什么要测氢电导？几个问题a、理论上纯水的电导率b、影响电导率的因素c、氢电导与电导率反映水质的变化谁更能灵敏d、为什么EDI出水检测电阻率而非电导率4、硬度通常是指水中钙镁离子总量，去除钙镁离子的过程叫做软化，去除钙镁离子的水称为软化水。硬度单位:mmol/Lμmol/L几个概念大硬度、小硬度暂时硬度、永久硬度碳酸盐硬度非碳酸盐硬度5、溶解氧测量方法：靛蓝二磺酸钠葡萄糖比色法靛蓝二磺酸钠比色法给水溶解氧7ug/L凝结水溶解氧30ug/L6、铁a、原水中的铁多以Fe(OH)3或铁的有机物存在，呈胶体状b、汽水系统中的铁亚铁的测定（啉菲啰啉分光光度法）全铁的测定7、铜有铜系统、无铜系统有铜系统控制pH不大于9.2测量方法：辛试剂法8、硅硅水中的存在形式离子态（活性硅、溶硅）硅胶体（非活性硅、全硅）pH高、温度高胶体硅易转化为溶解硅（热态冲洗190度）a、原水中硅的存在形式与水的pH有关pH9时多以硅酸形式存在，pH7.5多以胶体形式存在。pH10硅酸会与钙镁铝形成难容的盐沉积出来b、汽水系统中的硅日常汽水品质监督最主要的监督项目之一活性硅、全硅试验方法：钼酸铵、1-2-4酸氢氟酸转化分光光度法9、钠日常主要检测项目试验方法：二异丙胺调节ph，掩蔽氢离子10、磷酸根汽包炉炉水加磷酸盐，需进行检测，直流炉炉水不做处理，汽水系统内水无需检测磷酸根。循环水系统加阻垢剂，其有效成分磷酸盐，与钙镁离子发生螯合反应，生成稳定络合物，并在离子间形成双电子层，产生排斥力，阻止晶间大颗粒形成，故循环水需检测磷酸根。11、氯离子（CL-）和余氯余氯是由游离残余氯（次氯酸或次氯酸跟或游离态的单质氯）和化合残余氯（氯胺和有机氯胺形式存在）表示水的氧化还原性（氧化还原电位ORP）氯离子（CL-）腐蚀性比较强，为什么？循环水主要监测项目除盐水和给水也要求监测试验方法：mg级，硝酸银滴定ug级，液相色谱分析12、BOD、COD、TOC常用的表示水中有机物含量的指标测量方法？三者的大小关系？第三章、原水预处理主讲人：王俊武2015.11.27：什么是预处理？从天然水中除去悬浮物和胶体和部分有机物为目的，依靠混凝、沉淀（澄清）处理和过滤处理。预处理出水浊度5NTU胶体的粒径范围？颗粒直径＜0.001mm的细颗粒，沉降速度缓慢，当颗粒直径达到胶体大小时，实际上已不能自行沉降。在水中长时间保持悬浮分散状态，称为“分散颗粒的稳定性”。胶体颗粒在水中不停地做“布朗运动”胶体的带电现象，胶体微粒间的排斥力和吸引力一、混凝混凝是凝聚和絮凝的总称，即原水投加混凝剂开始到形成大颗粒絮凝体为止。1、混凝机理（1）压缩双电层（2）电性中和（3）吸附架桥（4）网捕卷扫2、混凝影响因素（1）ph（2）水温（3）混凝剂的投加量（4）水力条件水的流动条件（搅拌情况）（5）接触介质混凝处理过程中保持一定数量的泥渣层，可明显提高混凝效果，起吸附、催化、结晶核心的作用。3、常用的混凝剂和助凝剂硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁和聚合铁助凝剂：聚丙烯酰胺mClOHAlnn62二、沉淀水中悬浮颗粒在重力作用下，从水中分离出来的过程叫做沉降。在此过程中有四种情况（1）自由沉降（2）絮凝沉降（3）层状沉降（4）压缩沉降斜板、斜管沉淀池原理：浅池理论结论表面负荷qv/A（单位面积，单位时间的出水量），在数值上和量纲上等于截留速度。截留速度：UJ表示沉淀池中能够全部去除的颗粒中最小颗粒的沉降速度。若qv和UJ一定时去除率与面积成正比三、过滤就是用过滤材料将分散的悬浮颗粒从悬浮液中分离出来的过程。滤池的工作周期：从过滤开始到冲洗结束后的时间滤料：过滤用的材料，通常为粒状；常见的滤料有石英砂、无烟煤、多孔陶瓷滤料滤层：由滤料组成的工作层；反洗：反向进水，洗去沉积的悬浮泥渣；（把污脏的滤料洗净，恢复其过滤能力）膨胀率：滤料层在反洗时，由于膨胀所增加的高度，与原滤料层厚度的百分比。反洗膨胀率通常在50％过滤设备分类（1）重力式滤池：普通快滤池、无阀滤池、虹吸滤池（2）压力式过滤器：单层滤料过滤器、多层滤料过滤器（多介质过滤器）过滤器运行过程中注意事项：（1）反洗（2）投运（压力式过滤器在投运前一定要满水）（3）监督进出水水质、压差四、预处理的设备（1）机械搅拌澄清池+滤池（2）湍流凝聚接触絮凝沉淀给水处理设备+滤池（1）澄清池利用原先在池中集聚的絮凝体（泥渣），与原水中失稳的微观颗粒相互接触、吸附，已达到快速分离的构筑物。混合、凝聚、沉淀三个步骤在同一构筑物中完成。常用的是机械搅拌澄清池。（2）湍流凝聚接触絮凝沉淀给水处理设备（一体化净水设备）五、预处理系统运行中常见问题与处理（1）原水水质恶化未及时发现，导致预处理出水不达标，进而污染清水池。（预处理来水管道检修后投运）处理：做好事故预想，产水不合格排掉，加强排污。（2）混凝剂选择不当案例：台山发电国华余姚（120）混凝剂选择聚合铁，加药量控制不当，出水ph低，腐蚀；易与有机物形成溶于水的络合物，系统出水恶化。第四章、锅炉补给水处理系统主讲人：王俊武2015.12.1：第一节、概述1、水处理设备的发展传统：预处理→阳床→除碳→阴床→混床→除盐水箱现代：①预处理→超滤→阳床→除碳→阴床→混床②预处理→超滤→反渗透→混床③预处理→超滤→两级反渗透→EDI→除盐水箱我厂采用全膜处理蒸汽加热器→清水箱→超滤升压泵→自清洗过滤器→超滤装置→超滤水箱→一级反渗透升压泵→一级反渗透保安过滤器→一级反渗透高压泵→一级反渗透装置→一级反渗透产水箱→二级反渗透高压泵→二级反渗透保安过滤器→二级反渗透装置→二级反渗透产水箱→EDI升压泵→EDI保安过滤器→EDI装置→除盐水箱→除盐水泵→主厂房及其它除盐水用户。几个问题①为什么要有蒸汽加热？②什么是保安过滤器？③超滤和反渗透工作原理异同？④EDI与传统混床相比有何异同？有什么优缺点？2、系统设计出力应满足发电厂全部正常水汽损失并考虑在一定时间累计机组启动或事故一次非正常水量。系统的最大设计出力除满足机组正常补水要求外，其余量能在7d～10d内贮满水箱即可满足机组启动、事故或锅炉酸洗一次非正常水量。系统正常设计出力为1×64t/h，最大设计出力为64+2×3000÷7÷24=100t/h。3、各设备进出水水质指标超滤进水水质指标，我厂即预处理出水水质指标浊度＜5NTU（期望值＜1NTU）超滤出水水质指标即反渗透进水的水质指标（具体由反渗透厂家给出），通常要求如下：项目指标浊度＜0.15NTUSDI＜2余氯＜0.1mg/L铁（Fe）＜0.05mg/LCODMn＜3mg/L淤塞指数（SDI）或污染指数（FI）反映水中悬浮物颗粒及胶体多少测定方法：将被测水压力升至207KPa（2.1kg/cm2），让水通过直径47mm、孔径0.45μm的膜过滤器，记录过滤500mL所需的时间t0，再继续过滤15分钟，再记录过滤500mL所需的时间t1，按下式进行计算，得到SDI15。（1-t0/t1）×100SDI15（FI15）=——————————15问题：①同样是反映水中悬浮物和胶体的多少，为什么不用浊度？②SDI测量值最大是多大？反渗透进水调节pH7.5—8.2，通过加酸(HCL)、碱(NaOH)来实现。（具体视来水水质而定）一级反渗透出水主要监测项目是导电度（反应脱盐效果）。要求导电度＜15us/cm二级反渗透进水即一级反渗透出水，同样加酸(HCL)、碱(NaOH)调节ph7.5—8.2。二级反渗透出水即为EDI的进水，日常主要监测也是导电度，要求＜1uc/cm具体的EDI的进水有很多指标，后续课程具体分析。单位是什么？EDI出水水质指标（除盐水水质指标）SiO2导电度（25℃）TOC除盐水箱进水除盐水箱出水≤10≤0.15≤0.4≤200问题：为什么除盐水箱进出水导电度差别这么大？除盐水箱的贮存过程水质劣化问题显得较为突出。主要是空气中的二氧化碳进入除盐水箱后立即生成碳酸(H2CO3)。由于碳酸是化合物,因此用任何物理的方法都不易清除。不管是凝汽器或热力式除氧器,它们能将水中氧含量降至10ug/l以下,但却不能将水中的二氧化碳含量降至2mg/l以下。向水中加氨后,虽然ph值升高了,但只是将二氧化碳转化成了(NH4)2CO3,并没有清除二氧化碳,结果CO2或碳酸一旦分解出来,仍会使热力系统遭受腐蚀,使水中的Fe、Cu等含量居高不下。3、除盐水箱的密封（常见方法）①缓冲水隔离法②密封液密封法③塑料球密封法④吸收法(加碱液呼吸器)⑤浮顶密封法目的是为了防止原水中微生物的生长繁殖，污染水处理设备。（膜易受到微生物的污染）4、水的杀菌处理水的杀菌方法很多，电厂中主要用采用氯化处理即向水中加入氯气、漂白粉、次氯酸钠等。HClO能和微生物体内蛋白质形成稳定的氮—氯，穿透细胞壁，进入细胞内，具有很强的毒性。氯的杀菌作用主要靠HClO，其在水中的浓度取决于水的ph值ph低时有利于HClO的形成，ph高时HClO分解形成ClO-所以：ph低时有利于灭菌，ph高时会引起氯与RO膜（聚酰胺膜）的氧化反应，形成膜中“孔”，影响膜的性能。通常氯化处理杀菌是要注意水的ph≯8第二节、超滤（UF）超滤(UF)是介于微滤和纳滤之间的一种膜过程，对应孔径范围为1nm～0.05μm。超滤的典型应用是从溶液中分离大分子物质、胶体、蛋白质，所分离的溶质分子量下限为几千。超滤的工作原理是机械筛分，超滤膜具有一定形状和大小的孔，在压力的作用下溶剂中的水和小溶质粒子透过膜，到达低压侧，大颗粒组分被阻挡，超滤能够有效去除水中悬浮物、胶体、有机大分子、细菌、微生物等杂质。一、分类1、运行方式分①全量过滤（死堵过滤）优点：能耗小，水的回收率高②错流过滤优点：减小浓差极化，提高通流量，减轻膜