电厂化学监督的内容和必要性

电厂化学监督的内容和必要性化学监督的目的是防止锅炉、汽轮机等热力设备因结垢、腐蚀或积盐引起损坏或降低效率，是保证发电设备安全经济运行的重要环节之一。化学监督的主要任务是对水汽质量、设备的结垢、腐蚀、积盐程度、设备投运前表面的清洁程度，以及停运时的防腐情况等进行全面监督。如何才能使化学监督工作做到预防为主，要做到这一点，一方面要创造条件使锅炉在最佳条件下运行。例如，保持水汽品质经常符合标准的要求，有超标及时校正；锅炉投运前能进行良好的化学清洗，使锅炉金属表面能形成良好的保护膜；锅炉停运时，能采取防腐措施，防止锅炉发生停运腐蚀。另一方面，要及时掌握锅炉的结垢腐蚀情况，在结垢、腐蚀尚未发展到危及锅炉安全生产前，便采取措施，消除或减少其影响，从而提高设备的安全经济性，延长其使用寿命。要搞好化学监督工作，必须在厂长、总工的领导下，协调统筹安排汽机、锅炉、电气、化学、燃料、热工等部门的关系。另外，好要做好基建安装阶段、运行阶段、检修和停备用期间的全过程管理才能真正搞好化学监督工作。电力油务监督和管理工作主要为：新油的验收和保管；运行油的质量监督和维护；不合格运行油的更换、收集和处理；设备和系统检修时的的监督和验收；开展气相色谱法检测充油电气设备内的潜伏性故障；围绕电力油品开展的其它实验方法、新材料、新技术的研究开发和油质维护的有效措施。对于汽轮机，特别是300MW级以上润滑和调节系统分开的机组，对润滑油提出了许多新的要求，尤其是调节系统的磷酸酯抗燃油，颗粒污染度的控制是这类机组的特殊共性要求，否则可能引起大轴、叶片的划痕、拉伤以及伺服阀的的卡瑟而引发事故。电厂燃料化学监督包括入场原煤、入炉煤、飞灰等分析化验工作，前者属商品性质，按质计价或拒守不合格的来煤，后者为经济分析提供数据，同时指导锅炉燃烧工况的调整。进行有效的燃料监督同样是保证机组安全运行的重要环节之一，炉管的积灰结渣而引起效率的下降、尾部受热面的磨损、腐蚀等都与燃料的化学特性有关。因此，为使锅炉设备各个环节严格按照技术参数运行，维持最佳的运行工况，从而达到良好的经济效益，就要求在电厂的生产中，对有关燃煤进行严格的化学监督。水处理与汽水监督目前，随着我国电力工业的飞速发展，亚临界压力机组成为我国火电行业的主力机组，随着压力、温度、容量的提高，对汽水品质提出了更严格的要求，与之相适应的水处理技术也得到更快的发展，从水质软化、离子交换发展为今天的膜法除盐工艺，出水纯度达到理论纯水级。天然水中杂质的存在形态天然水中的杂值，有的呈固态，有的呈液态和气态，他们大多以分子态、离子态或胶体颗粒存在于水中。根据其颗粒的大小不同，可分为悬浮物、胶体和溶解物质三大类，其物理化学特征、去除的主要途径见下表：粒径/mm10-710-610-510-410-310-210-1110分类溶解物胶体悬浮物特征透明光照下浑浊浑浊肉眼可见处理方法离子交换、膜分离、蒸馏混凝澄清过滤自然沉降水质指标对于不同行业的工业用水，其水质要求不同，对于锅炉用水，其主要的水质指标见下表：水质指标常用单位水质指标常用单位水质指标常用单位全固形物mg/L铁mg/L总碱度mmol/L溶解固形物mg/L铝mg/L总硬度mmol/L悬浮物mg/L氨mg/L碳酸盐硬度mmol/L浊度NTU碳酸氢根mg/L非碳酸盐硬度mmol/L含盐量mg/L碳酸根mg/L化学耗氧量mg/L灼烧残渣mg/L氯离子mg/L生物耗氧量mg/L电导率us/cm硫酸根mg/L含油量mg/LPH值250C硝酸根mg/L二氧化碳mg/L钙mg/L二氧化硅mg/L溶解氧mg/L镁mg/L亚硝酸根mg/L钠mg/L有关的指标定义如下（1）悬浮物悬浮物的量虽然可以用重量分析法测定（例如将水中悬浮物过滤出来，烘干后称量），但由于操作麻烦，所以常用大致可以表征悬浮物多少的透明度或浑浊度（简称浊度）来代替。下面重点介绍浊度的定义浊度:ISO国际标准将浊度定义为由于不溶物质的存在而引起液体透明度的降低。根据测试所使用的浊度标准液不同，所得的浊度数值及单位不同。若以硅藻土或高岭土做浊度标准液，以杰克逊蜡烛浊度计测得的浊度称为杰克逊浊度单位，以JTU表示；以甲腊做浊度标准液，以NTU表示；用透射光浊度仪测得的浊度以FTU表示。由于采用两种不同的浊度标准液和三种测试仪，所测得的三种结果不存在物理学上的等量关系。但根据实测比较，1JTU=1NTU。由于NTU浊度采用化学试剂在严格控制条件下制成标准液，浊度测试结果的重现性较FTU好,现国际、国内通用。（2）溶解盐类含盐量含盐量表示水中所含盐类的总和，可以通过水质的全分析，用计算法求得。含盐量有两种表示方法：其一是物质的量表示法，即将水中全部阳离子（或全部阴离子）按毫摩尔/升的数值相加；另一种是重量表示法，即将水中的各种阴、阳离子换算成毫克/升，然后全部相加而得。此外，还用矿物残渣表示水中溶有矿物质的量，其计算法和重量表示的含盐量法相似，但应将HCO-3换算成CO32－，并应将非离子态的SiO2、AL2O3、Fe203加上。如果矿物残渣再加上有机物的含量，则求出的量就表示水中溶解固形物的量。蒸发残渣蒸发残渣的测定方法是取一定体积的过滤水样蒸干，最后将残渣在105~110℃下干燥至恒重，其单位用毫克/升表示。蒸发残渣是表示水中不挥发物质（在上述温度下）的量。它只能近似地表示水中溶解固形物的量，因为在该温度下有许多物质的湿分和结晶水不能除尽，特别是在锅炉水中，常常会有许多难以在此温度下将湿分除尽的盐类，如NaSO4、NaOH、Na3PO4等，而且某些有机物在该温度下开始氧化。水中原有的碳酸氢盐在蒸发残渣中都转变成碳酸盐。灼烧残渣将蒸发残渣在800℃时灼烧残渣。因为在灼烧时有机物被烧掉，残存的湿分被蒸干，所以此指标近似于水中矿物残渣。但它们还不完全相同，因为在灼烧时，矿物残渣中的部分氯化物挥发掉，部分碳酸盐分解，有时还有一些硫酸盐被还原。电导率测定上述这些项目的工作量都比较大，需要一定的时间。如利用水中离子的导电能力来评价水中含盐量的多少，则操作简单，速度快，灵敏度也高，故它常作为自动控制的信号。指示水导电能力大小的指标，称做电导率。电导率是电阻率的倒数，可用电导仪测定。电导率的大小除了和水中离子量有关外，还和离子的种类有关，故单凭电导率不能计算其含盐量。但当水中各种离子的相对量一定时，则离子总浓度愈大，其电导率也愈大，所以在实际应用中可直接以电导率反映水中含盐量。对于同一种水，电导率愈大，含盐量就愈大，水质越坏。对于含盐量较小的水，电导率的测定值有时是用NaCl的相对含量来表示的。它的含意为：假定其电导都是由于水中溶有NaCl的关系，因此将测得的电导换算成NaCl浓度来表示。在实际应用中，如水中杂质的组成较稳定，则可以实测这种水的电导率和含盐量的关系曲线。表示电导率的单位为西/厘米，它是电阻率单位欧.厘米的倒数。实用中，由于水的电导率常常很小，所以经常用微西/厘米做单位，它是西/厘米的1/106。硬度硬度是用来表示水中某些容易形成垢类以及洗涤时容易消耗肥皂一类物质。对于天然水来说，这些物质主要是钙、镁离子，所以通常把硬度看作是这两种离子。因此，总硬度（或简称硬度）就表示钙、镁离子之和。硬度可按水中存在的阴离子的情况，划分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两类。现分述如下：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常很少，所以一般将碳酸盐硬度看作钙、镁的碳酸氢盐。在有些文献中，还有所谓暂时硬度，它是指水在长期煮沸后可以沉淀掉的那一部分硬度，如以下反应式：Ca(HCO3)2→CaCO3↓+H2O+CO2↑Mg(HCO3)2→MgCO3↓+H2O+CO2↑MgCO3+2H2O→Mg(OH)2↓+CO2↑+H2O从反应的结果看，碳酸氢钙、镁都转变成沉淀物，所以暂时硬度近似于碳酸盐硬度，故有时把它们看成一样的。但实际上两者还有一点差别，因为在长期煮沸后的水中还溶解有少量的CaCO3。对于Mg（OH）来说，因它的溶解度非常小，所以对上述这两种表示法已无实际影响。非碳酸盐硬度水的总硬度和碳酸硬度之差就是非碳酸盐硬度，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，它近似于非碳酸盐硬度。硬度的单位，现在常用的是毫摩尔/升，因为这种表示法是由化学观点出发的，应用较方便。此外，还有用ppmCaCO3和第德国度（℃）表示的，这三种单位的意义和关系举例说明如下：以1升水中含有硬度盐类1毫摩尔为例，则第一种表示方法即为1毫摩尔／升，因1/2CaCO3的摩尔质量为50，所以它等于1×50，即50毫克CaCO3，故其硬度应表示成50毫克/升CaCO3或50ppmCaCO3；第三中表示法为先将1毫摩尔换算成CaO的毫克数，因1/2CaO的摩尔质量为28，故1毫摩尔等于28毫克CaO。其硬度应表示为28／10，即2.8。Ｇ。碱度和酸度碱度碱度表示水中含OH—、CO32—、HCO3—量及其它一些弱酸盐类量的总和。因为这些盐类在水溶液中都呈碱性，可以用酸中和，所以归纳为碱度。在天然水中，碱度主要由HCO3—的盐类所组成。因为碱度是用酸中和的办法来测定的，所以当采用的指示剂不同，也就是滴定终点不同时，所测得的物质也不同。常用的指示剂为甲基橙和酚酞。当用甲基橙为指示剂时，终点pH为4.3~4.5，测的的碱度称总碱度（M），用酚酞指示剂（指示终点PH8.3）称酚酞碱度(P)，是总碱度的一部分。水中各类碱度的相互关系见下表：M和P之间的关系水中各类碱度含量OH-CO32-HCO3-P=A或M=0P=A00A2P02PA-2PA2P2P-A2M=2(A-P)0A=2P0A=2P=2M0P=000A=M酸度酸度是指水中含有能与强碱（如NaOH、KOH等）起中和作用的物质的量。可能形成酸度的物质有强酸、强酸弱碱盐、酸式盐和弱酸。在天然水中，酸度有H2CO3和HCO3—盐类。在水净化过程中，有时还可能出现强酸。有机物和耗氧量天然水中有机物的种类繁多，但不论是对某些有机物的量还是对有机物的总量，都难以准确测定，为此，人们拟定了许多可以大致估量有机物总量的方法。在这些方法中，用的最广的是耗氧量。耗氧量利用耗氧量来表征有机物多少的原理是基于有机物具有可氧化的共性。常用的高锰酸钾耗氧量法为：在一定条件下，用氧化剂（KＭnO4）处理水样，测定其反应过程中消耗的氧化剂量，其单位用毫克/升O2表示，即将消耗的氧化剂量换算成O2来表示。耗氧量所表示的实际上是水中全部易氧化的物质，其中虽然主要是有机物，但有时免不掉有一些无机物参与反应，如Fe2+等。氧化剂KMnO4不能使水中所有有机物充分氧化，所以也有采用K2Cr2O7作为氧化剂的，则测得的耗氧量称为重铬酸钾耗氧量。K2Cr2O7在一定的条件下可以将有机物氧化得较完全，用它测得耗氧量要比用KＭnO4的大2~3倍。用重铬酸钾法测得的耗氧量可称为化学需氧量，通常用符号COD表示。需氧量生化需氧量表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量，通常用符号“BOD”表示，单位为毫克/升O2。生物氧化的整个过程一般可分成两个阶段。在第一阶段中，主要是有机物转化成CO2、H2O和NH3；第二阶段主要是NH3转化成NO2—和NO3—。微生物的活动与环境有关，所以试验规定在温度为20℃和在黑暗的条件下进行。在这样的环境中，用微生物来完全氧化有机物需要21~28天。21天的时间太长，在实用上有困难，常以5天作为测定生化需氧量的时间，此时测得的量可用符号“BOD5”来表示。有机物的方法有时将测定灼烧残渣时算得的灼烧减量作为有机物，这种方法对于含盐量低的水比较近似，对于含盐量高的水误差则较大。还有，用波长为Uν-260nm(1nm=10-9米)的分光光度计测定水样的消光度，根据其大小来相对地衡量有机物的多少，这是因为水中的有机物常具有某些能吸收此紫外光的基团。此外，还有总有机碳（TOC）的测定法，这是将有机物燃烧成CO2，然后利用CO2吸收红外线的性能来测定其含量。水中杂质对热力系统的危害悬浮物和胶体会附着于树脂颗粒表面，降