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绪论水在热力发电厂中作用在火力发电厂中，水进入锅炉后，吸收燃料（煤）燃烧释放的热能，转化为高温、高压的蒸汽，将高温、高压的蒸汽输送到汽轮机中，在汽轮机中，热能转化为机械能，推动汽轮机转动，并带动发动机将动能转化为电能。所以锅炉与汽轮机为火力发电的主要设备。为保证他们的正常运行，对锅炉用水的质量有很严格的要求，而且，机组中蒸汽参数愈高，对其要求愈严。这些对于我们化学工作者提出了更高要求。在共同学习水处理知识之前，先让我们一起看一下某厂水处理设备流程。双介质过滤器反渗透系统鼓风除碳器水泵房混床再生装置原水：未经任何处理的天然水。锅炉补给水:原水经过各种净化方法处理后，用来补充热力发电厂汽水损失的水。凝结水：在汽轮机做功后的蒸汽经冷凝成的水。疏水:各种蒸汽管道及用汽设备中的蒸汽冷凝水。返回水：热电厂向热用户供热后，回收的蒸汽冷凝水。给水：送进锅炉的水。锅炉水：锅炉本体的蒸发系统中流动着的水。冷却水：用作冷却介质的水。由于水在热力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，水质常有较大的差别。根据实际的需要，我们常给予这些水以不同的名称：1、热力发电厂各种水质名称一、水质概述2、热力发电厂中水处理的重要性没有经过净化处理的天然水含有许多杂质，这种水如果进入水汽循环系统，将会造成各种危害。为了保证热力系统的良好水质，必需对水进行适当的净化处理和严格的水汽质量监督。由于水汽质量不良引起的危害：a.热力设备的结垢b.热力设备的腐蚀c.过热器与汽轮机的积盐。3、水处理工作者应做好如下工作a.净化原水即炉外水处理。b.对给水进行除氧（或加氧）、加药等处理。c.炉内水处理即加药和排污（汽包炉）。d.凝结水处理。e.对生产返回水进行除油除铁的净化处理。f.对冷却水进行防垢、防腐、防止微生物处理。g.发电机内冷水处理。h.对热力系统各部分的汽水质量进行监督。i.废水、污水及中水处理（环保）。4、水质概述铵离子(NH4+)___________二氧化碳(CO2)____________钾离子(K+)____________碳酸根(CO32-)____________钠离子(Na+)____________碳酸氢根(HCO3-)___________镁离子(Mg2+)___________亚硝酸根(NO2-)___________钙离子(Ca2+)___________硝酸根(NO3-)____________钡离子(Ba2+)___________氯离子(Cl-)_____________锶离子(Sr2+)___________氟离子(F-)_____________亚铁离子(Fe2+)__________硫酸根(SO42-)___________总铁(Fe2+/Fe3+)_________磷酸根(PO43-)____________锰离子(Mn2+)___________硫化氢(H2S)_____________铜离子(Cu2+)___________活性二氧化硅(SiO2)_________锌离子(Zn2+)____________胶体二氧化硅(SiO2)_________铝离子(Al3+)____________游离氯(Cl•)____________其它离子(如硼离子)_________碳酸根碱度(酚酞碱度)__________总溶解固体含量(TDS)_______总碱度(甲基橙碱度)__________含油量__________总硬度__________生物耗氧量(BOD)_________化学耗氧量(COD)__________总有机碳(TOC)__________浊度(NTU)__________污染指数(SDI15)__________细菌(个数/mL)__________水质指标：粒径10-710-610-510-410-310-210-1110（mm）分类真溶液胶体溶液悬浮液特征透明光照下浑浊浑浊肉眼可见常用处理法离子交换、电渗析、反渗透超滤精密过滤自然沉降、过滤混凝、澄清、过滤5、水中杂质的分类5.1按杂质或离子粒径分5.2按主要水质指标分类5.3按硬度分类a.极软水：硬度在1.0mmol/L(1/2Me2+)以下；b.软水：硬度在1.0-3.0mmol/L(1/2Me2+)；c.中等硬度水：硬度在3.0-6.0mmol/L(1/2Me2+)；d.硬水：硬度在6.0-9.0mmol/L(1/2Me2+)；e.极硬水：硬度在9.0mmol/L(1/2Me2+)以上。a.低含盐量水：含盐量在200mg/L以下；b.中等含盐量水：含盐量为200-500mg/L；c.较高含盐量水：含盐量为500-1000mg/L；d.高含盐量水：含盐量在1000mg/L以上；6、各种杂质对水质的影响杂质名称对水质的影响泥沙、粘土1、使水浑浊、沉积于各配管装置系统的锅炉热交换器中。2、产生粘泥。3、沉积在离子交换树脂上，影响其工作使交换容量下降。藻类、微生物1、使水产生色度，并有不愉快的气味。2、产生粘泥。某些有机物1、产生沉积；2、污染离子交换树脂；3、进入锅炉，易使炉水起泡，产生汽水共腾。3、降低炉水PH值，造成酸性腐蚀。胶体硅1、在锅炉内沉积；2、易使炉水起泡，产生汽水共腾；3、高压炉因选择性携带而产生蒸汽通路的硅沉积。铁、铝化合物1、炉内结垢；2、产生垢下腐蚀。高分子有机物1、污染离子交换树脂，使其工作交换容量降低；2、易使炉水起泡，从而使蒸汽品质变坏。3、降低炉水PH值，造成酸性腐蚀。CL-1、对不锈钢产生点蚀。2、使水中含盐量增加SO42-1、与Ca2+结合生成硫酸钙水垢。2、使水中含盐量增加HCO3-1、在锅炉内分解、产生碱性腐蚀，并易使炉水气泡。2、在蒸汽中产生CO2腐蚀。Ca2+,Mg2+,Na2+1、在锅炉、热交换器内产生结垢。2、增加含盐量。3、增加水的腐蚀倾向。Fe2+,Mn2+1、污染离子交换树脂，产生中毒不易再生。2、过炉内结垢。3、产生垢下腐蚀。二、锅炉补给水的预处理•水的预处理：除去天然水体中含有的泥砂、粘土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等这些杂质的混凝、澄清、过滤、超滤等工艺。•经过预处理后的水，如作为锅炉补给用水，还必须除去水中溶解性的盐类，如不首先除去这些杂质，后续除盐处理将无法进行。•预处理是锅炉补给水处理工艺流程中的一个重要环节。1混凝澄清处理•化学混凝：投加化学药剂（混凝剂）使得胶体分散体系脱稳和凝聚的过程。•混凝澄清处理：在混凝过程中，含有微小悬浮微粒和胶体杂质被聚集成较大的固体颗粒，使颗粒性的杂质与水分离的过程。•胶体在水溶液中能持久地保持其悬浮的分散状态的特性叫做稳定性。水中的同类胶体带有相同的电荷，彼此之间存在着电性斥力，使之不能聚合。表面有一层水分子紧紧地包围着，称为水化层，它阻碍了胶体颗粒间的接触。•使胶体失去稳定性的过程就称为脱稳。胶体所带的电荷影响胶体的凝聚。当胶体颗粒和流体之间呈相对运动时，剪切面（滑动面）上的电位，称之为ζ电位。若ζ电位愈大，则胶体就愈稳定；若ζ电位等于零，胶体不带电荷，这时胶体极不稳定，易于彼此聚合成大块而沉降。1.1胶体的稳定性和ξ电位双电层模型及ζ电位•改变胶体颗粒的某些特性，使之失去稳定性称之为胶体的脱稳。•在布朗运动的作用下，相互凝聚成细小絮凝物的反应过程称为凝聚。•细小絮凝物在范德华引力的作用下或在絮凝剂的吸附架桥作用下，相互粘合成较大絮状物的过程称为絮凝。向水中投加混凝剂后，经过混合、凝聚、絮凝等综合作用，可使胶体颗粒和其它微小颗粒聚合成较大的絮状物。•凝聚和絮凝的全过程称为混凝。1.2胶体的脱稳、凝聚和絮凝•常用的混凝剂主要分为铝盐和铁盐两类：铝盐中以硫酸铝和聚合铝为主；铁盐中以三氯化铁和聚合硫酸铁居多。铁盐与铝盐相比，铁盐生成的絮凝物密度大，沉降速度快，pH适应范围宽；混凝效果受温度的影响比铝盐小；但投加铁盐时要注意，设备运行不正常时，带出的铁离子会使出水带色，并可能污染后续除盐设备。•助凝剂分无机类和有机类。典型的无机助凝剂有氧化钙、水玻璃、膨润土；有机类的助凝剂有聚甲基丙烯酸钠、聚丙烯酰胺（PAM）等。1.3常用的混凝药剂•pH值的影响pH是指加药后的水的pH，pH的影响主要是pH对混凝剂的水解产物的形态、混凝效果和对原水有机物的影响。•水的碱度；•混凝剂的剂量；•水力条件对混凝效果的影响；•水温的影响；•水中阴离子的组成；•接触介质的影响；•水的浊度。1.4影响混凝效果的因素通常以出水的浊度来评价混凝处理的效果。因为混凝澄清处理包括了药剂与水的混合，混凝剂的水解、羟基桥联、吸附、电性中和、架桥、凝聚及絮凝物的沉降分离等一系列过程，因此混凝处理的效果受到许多因素的影响，其中影响较大的有:2常用混凝澄清设备2.1混合设备分管道混合，水泵混合，水力混合和机械混合等2.2泥渣循环型澄清池•机械搅拌澄清池9回流泥渣121110987654321进水排污排泥出水机械搅拌澄清池示意图1—进水管；2—环形进水槽；3—第一反应室；4—第二反应室；5—导流室；6—分离室；7—集水槽；8—泥渣浓缩室；9—加药管；10—搅拌叶轮；11—导流板；12—伞形板•水力循环澄清池12867543211091311水力循环澄清池示意图1—混合室；2—喷嘴；3—喉管；4—第一反应室；5—第二反应室；6—分离室；7—环形集水槽；8—穿孔集水管；9—污泥斗；10—伞形罩；11—进水管；12—排泥管2.3气浮澄清池•气浮澄清池机理及工艺过程气浮澄清池示意图1—接触室；2—分离室；3—进水管；4—溶气释放器；5—集水装置；6—集水斗；7—出水装置；8—排渣槽；9—刮泥机；10—电机及减速机；11—接触室、分离室排污管气浮澄清池3水的过滤处理3.1过滤的基本概念•过滤：是杂质脱离流体在滤料颗粒表面被截流（大颗粒）、被吸附（小颗粒或带电粒子）的过程。即水通过过滤介质除去悬浮物等颗粒性物质的过程。•用于过滤的材料称为滤料或过滤介质。石英砂是最常用的粒状过滤材料，过滤设备中堆积的滤料层称为滤层或滤床。•装填粒状滤料的钢筋混凝土构筑物称为滤池。•装填粒状滤料的钢制设备称为过滤器，•运行时相对压力大于零的过滤器称之为压力式机械过滤器。•悬浮杂质在滤床表面截留的过滤称为表面过滤；•而在滤床内部截留的过滤称为深层过滤或滤床过滤。•水通过滤床的空塔流速简称滤速。•水经过澄清处理后，其浊度通常在10～20mg/L。需要进一步降低水中浊度。•水的过滤是一种去除水中悬浮颗粒状杂质的操作过程，过滤不仅可以降低水的浊度，而且还可以除去水中的部分有机物、细菌甚至病毒。•按水流方向分有：下向流、上向流、双向流等；•按填充滤料的种类分有：单层滤料、双层滤料和三层滤料滤池；•按阀门分有：单阀滤池、双阀滤池、无阀滤池等。过滤设备通常位于澄清池或沉淀池之后，过滤浊度一般在15mg/L以下，滤出浊度一般在2mg/L以下。3.2过滤工艺的类型作为滤料的固体颗粒材料必须满足下列要求：•有足够的机械强度，以减轻在运行和冲洗过程中因摩擦而磨损、破碎的程度。•具有足够的化学稳定性，在过滤过程中极少的发生溶解现象。•外形接近于球状，表面粗糙而有棱角。•价格便宜。满足上述要求可用作滤料的有：天然砂、人工破碎的石英砂、无烟煤、磁铁矿砂、石榴石、大理石、白云石、花岗石等，其中石英砂、无烟煤和磁铁矿砂较为常用。3.3滤料的要求条件过滤运行呈循环状态：反洗→正洗→过滤组成的周而复始的过程。当颗粒状滤料工作到滤层中截留有较多量泥渣时，为了恢复其过滤能力，需要将滤层进行反冲洗，如果冲洗不当，会使滤池的水头损失加快、过滤周期缩短。正洗是在反冲操作之后，将按水的过滤方向通水，将不合格的出水排走。待正洗完成后，即可重新投入运行。3.4过滤的工作过程滤池的反冲洗周期与以下因素有关a.过滤速度、b.滤层厚度、c.滤料粒径、d.进水品质、e.要求的出水品质等。在运行中一般以下列指标来决定反冲洗频率。•滤池的水头损失达到预定的极限值；•滤池的出水浊度达到预定的极限值；•滤池的运行时间达到一定值。•当滤池出水量达到一定值时。以水头损失决定冲洗频率的