電廠化學(xué)系統(tǒng)簡介.ppt

1、電廠化學(xué)系統(tǒng)介紹,2016年9月,化學(xué)系統(tǒng)簡介,1 、鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng) 2、凝結(jié)水精處理系統(tǒng) 3、水汽加藥取樣系統(tǒng) 4、制氫系統(tǒng) 5、氨區(qū)系統(tǒng) 6、廢水處理系統(tǒng),1、鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng),生水生水加熱器生水箱生水泵雙介質(zhì)過濾器超濾保安過濾器超濾裝置清水箱清水泵反滲透保安過濾器一級反滲透高壓泵一級反滲透裝置一級淡水箱二級高壓泵二級反滲透裝置二級淡水箱EDI給水泵EDI保安過濾器EDI裝置除鹽水箱除鹽水泵主廠房熱力系統(tǒng) 鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)共設(shè)3套135t/h出力的超濾裝置，3套90 t/h出力的一級反滲透裝置，3套78t/h出力的二級反滲透裝置，3套70 t/h出力的EDI裝置。當(dāng)一套裝置處于清洗或檢

2、修時，其余設(shè)備出力仍可滿足全廠正常用水要求。,1.1 雙介質(zhì)過濾器,雙介質(zhì)過濾器因為有著兩種過濾介質(zhì)：石英砂與無煙煤。故此得名。主要是對水中的懸浮物、鐵離子及膠體物等有較好的過濾作用。,1.2 超濾,超濾膜技術(shù)是以壓力為推動力的篩分 過程，其孔徑大約在0.001至0.1微米范圍內(nèi)。對于水中懸浮，固體、膠體、大分子物質(zhì)、細(xì)菌有較高的去除率，對BOD和COD有部分的去除率。,作為一種新的水處理技術(shù)，超濾膜有各種各樣的形式，目前產(chǎn)品還沒有標(biāo)準(zhǔn)化。從運行方式上分，有浸沒式、外壓式、內(nèi)壓式；從材料上，有PVDF、PES等；從安裝方式上，有豎直安裝、水平安裝。,超濾膜組成,6000多根膜絲（PVDF），

3、膜元件表面積約為340平方英尺（31.6m2）。 膜孔徑為0.10.01m 耐氯 1,000,000 ppm 正常運行pH5 9.5 化學(xué)清洗pH 2 11 最大運行溫度 40 C 單支產(chǎn)水約22.5t/h.,典型工藝流程說明,超濾產(chǎn)水經(jīng)由透過液泵產(chǎn)生的負(fù)壓投過超濾膜表面。 超濾濃水由排放液泵連續(xù)排出。 根據(jù)情況每1560分鐘反洗一次膜，時間為3060秒。 膜表面進(jìn)行空氣擦洗。 因產(chǎn)水管道呈微負(fù)壓，在產(chǎn)水管道上裝設(shè)抽真空泵，把水中析出的氣體抽出。 恢復(fù)膜通量，化學(xué)清洗,現(xiàn)場圖片,1.3 反滲透,滲透：是指稀溶液中的水分子自發(fā)地透過半透膜進(jìn)入濃溶液的過程。 滲透壓：是指某溶液在自然滲透過程中，濃

4、溶液液面不斷升高，稀溶液液面相應(yīng)降低，直到兩側(cè)形成的水柱壓力抵消了水分子的遷移，溶液兩側(cè)的液面不再變化，滲透達(dá)到平衡點，此時的液柱高差稱為該溶液的滲透壓。 反滲透：滲透平衡時，如果在濃溶液側(cè)施加一個壓力，那么濃側(cè)的溶劑會在壓力作用下向淡水一側(cè)滲透，這個滲透由于與自然滲透相反，故叫反滲透。 是以壓力為推動力的篩分過程，它可以除去水中的大部分溶解鹽類，其除鹽率可達(dá)98以上，延長后續(xù)除鹽系統(tǒng)運行周期，大大節(jié)約水處理成本。,膜元件結(jié)構(gòu)示意圖,反滲透組合方式,反滲透組合方式,現(xiàn)場圖片,反滲透膜分離透過特性主要指標(biāo),脫鹽率：進(jìn)水中總?cè)芙夤绦挝镏械奈赐高^膜的百分?jǐn)?shù) 脫鹽率 = （1-產(chǎn)品水總?cè)芙夤绦挝?/

5、給水中總?cè)芙夤绦挝铮 100% 系統(tǒng)回收率 ： 系統(tǒng)回收率 = 總的產(chǎn)水流量/總的給 水流量 X 100% 水通量 ：單位面積的膜在單位時間內(nèi)的產(chǎn)水量 水通量衰減系數(shù) ：水通量隨時間的衰減速度,影響反滲透膜運行的主要因數(shù),壓力 ：壓力是反滲透脫鹽的推動力 。研究表明，給水壓力升高膜的水通量增大，鹽透過量不變，脫鹽率提高。 溫度 ：在其它運行參數(shù)不變時，溫度增加，產(chǎn)品水通量和鹽透過量 均增加。水通量的增加與水的黏度系數(shù)的降低成比例關(guān)系，一般溫度每增加1，產(chǎn)水量增加1.5%3%。 為保證系統(tǒng)在冬季低溫環(huán)境下的出力，我公司反滲透進(jìn)水高壓泵采用變頻控制，通過提高壓力來維持出力，不設(shè)進(jìn)水加熱裝置。 回

6、收率 ：與進(jìn)水水質(zhì)有關(guān)?；厥章蔬^高在濃水側(cè)容易產(chǎn)生濃差極化，在運行中應(yīng)予以注意。 PH值 ：碳酸鹽垢及膜水解均與PH值有關(guān) 。一般芳香聚酰胺膜要求PH值在211之間，運行時PH值的控制，應(yīng)以不生成CaCO3垢和膜水解穩(wěn)定性好為依據(jù)。,超濾反滲透系統(tǒng)管理,記錄全、保存好原始操作數(shù)據(jù) ，為技術(shù)診斷提供數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)監(jiān)測按時、及時，監(jiān)測儀表定期校驗 嚴(yán)格在膜元件的操作允許條件內(nèi)運行。 反滲透系統(tǒng)在停運和剛啟動時進(jìn)行低壓沖洗。 進(jìn)行停運保護(hù) 膜污染后進(jìn)行化學(xué)清洗。 加強(qiáng)對運行人員的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。,1.4 離子交換器,陽離子交換器 陰離子交換器 混合離子交換器 離子交換樹脂對溶液中的不同離子有不同的親和力，對

7、它們的吸附有選擇性。主要規(guī)律如下： 陽離子交換順序： Fe3+ Al3+ Pb2+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+ H+ 強(qiáng)堿性陰離子樹脂： SO42 NO3 Cl HCO3 硅酸根 OH,離子交換器基本工作原理,樹脂層中的離子交換過程是在離子交換器中進(jìn)行的。 工作中樹脂層可分為三個區(qū)： 上面：飽和層（失效層） 中間：工作層（也稱交換帶） 下面：保護(hù)層（未交換的樹脂） 再生的方式分為順流、對流、和分流三種。,陽、陰床,逆流再生強(qiáng)酸陽離子交換器 設(shè)備內(nèi)徑：DN2800 內(nèi)部裝填0017型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂，裝填高度為1600mm，設(shè)200 mm的壓脂層。 出水指標(biāo)： Na+： 100 g/L

8、 逆流再生強(qiáng)酸陰離子交換器 設(shè)備內(nèi)徑：DN3000 內(nèi)部裝填213凝膠強(qiáng)堿陰離子交換樹脂，裝填高度為2500mm，設(shè)200 mm的壓脂層。 出水指標(biāo)： SiO2 100 g/L,混床,設(shè)備內(nèi)徑：DN2000 內(nèi)部裝填0017型強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂和2017型強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂，陰陽樹脂裝填比例為2：1，陰樹脂層高為1000mm，陽樹脂層高為500mm。 為何2：1 ？ 陽樹脂的交換容量約為陰樹脂的2倍，為保持陰陽有同樣的運行周期。 陽樹脂的濕視密度大于陰樹脂的濕視密度，因此再生反洗分層時，陰樹脂在上面，陽樹脂在下面。與此對應(yīng)，進(jìn)堿管道設(shè)在上部，進(jìn)酸管道設(shè)在下部。 出水指標(biāo)： DD 0.15

9、s/cm Na+ 5 g/L SiO2 15 g/L,混床工作原理,混床再生時將它們分層，分別再生成OH型和H型，然后混合均勻，投入運行制水，混床可以看作是有許許多多陰陽樹脂交錯排列而成的多級復(fù)床。在其中，混合好的陰、陽樹脂的離子交換反應(yīng)幾乎是同時進(jìn)行的。H型樹脂交換所產(chǎn)生的H+和OH型交換樹脂交換生成的OH-立即中和生成水，使交換反應(yīng)進(jìn)行的十分徹底，因此混床出水水質(zhì)非常好。,1.5 EDI,EDI（Electrodeionization）又稱連續(xù)電除鹽技術(shù)，它科學(xué)地將電滲析技術(shù)和離子交換技術(shù)融為一體，通過陽、陰離子膜對陽、陰離子的選擇透過作用以及離子交換樹脂對水中離子的交換作用，在電場的作用

10、下實現(xiàn)水中離子的定向遷移，從而達(dá)到水的深度凈化除鹽，并通過水電解產(chǎn)生的氫離子和氫氧根離子對裝填樹脂進(jìn)行連續(xù)再生，因此EDI制水過程不需酸、堿化學(xué)藥品再生即可連續(xù)制取高品質(zhì)超純水，它具有技術(shù)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡便的優(yōu)點，是水處理技術(shù)的綠色革命。,EDI 原理,結(jié)構(gòu) EDI由電極、淡水通道、濃水通道構(gòu)成。交替排列的陰陽離子交換膜分別構(gòu)成淡水和濃水流道，離子交換樹脂以一定的方式填充于淡水室(顆粒、纖維或編織物)，和陰陽電極一起組成了EDI單元。 原理 待處理的原水通過淡水室,該室包含陰陽離子交換樹脂,陰、陽離子交換膜，離子交換樹脂把原水中的陰陽雜質(zhì)離子交換掉，從而可以產(chǎn)和高品質(zhì)的水。在模塊的兩端各

11、有一個電極，一端是陽極，另一端是陰極，通入直流電后，在濃水室、淡水室和極水室中都有電流通過。陰極吸引離子交換樹脂中的陽離子，陽極吸引離子交換樹脂中的陰離子，這樣離子就通過樹脂而產(chǎn)生了遷移，在電勢的作用下離子通過相應(yīng)的離子交換膜而進(jìn)入濃水室。一旦離子進(jìn)入濃水室后就無法遷回到淡水室了。濃水室由陰膜和陽膜構(gòu)成，陽膜只許陽離子通過，陰膜只許陰離子通過。在電勢的作用下，陽離通過陽膜進(jìn)入濃水室后，無法通過陰膜只能留在濃水室中，從而陰離子也只能留在濃水室中，從而達(dá)到了凈化水質(zhì)的作用。 同時，在一定的電流密度下，樹脂、膜、水之間的界面處因產(chǎn)生濃差極化而迫使水分解成H+和OH，從而再生了樹脂。,模擬流程 ,2、

12、凝結(jié)水精處理系統(tǒng),凝結(jié)水的組成：汽輪機(jī)內(nèi)蒸汽做功后的凝結(jié)水、各種疏水和鍋爐補(bǔ)給水 處理目的：去除凝結(jié)水中污染物。其主要來源： a) 凝汽器滲漏或泄漏 b) 熱力系統(tǒng)金屬腐蝕產(chǎn)物的污染 c) 鍋爐補(bǔ)給水帶入少量雜質(zhì) 對于超臨界參數(shù)直流機(jī)組而言，由于其對給水水質(zhì)的要求很高（氫電導(dǎo)0.15 s /cm ，SiO210g/L，Na+3g/L，全Fe3g/L），所以需要進(jìn)行凝結(jié)水的更深程度的凈化，即凝結(jié)水精處理 。 處理的重要性： a) 提高汽水品質(zhì)，縮短機(jī)組啟動時間，提高機(jī)組安全性。 b) 當(dāng)凝汽器泄漏時保護(hù)熱力系統(tǒng)，保證機(jī)組有足夠的時間檢漏或停運 c) 延長熱力設(shè)備的使用壽命 d)加氧處理的必要前提

13、條件：凝結(jié)水100的處理，并運行正常,凝結(jié)水精處理系統(tǒng)介紹,采用中壓凝結(jié)水混床系統(tǒng)：每臺機(jī)組設(shè)置250前置過濾器和433 高速混床；混床樹脂失效后采用高塔法體外再生系統(tǒng)，兩臺機(jī)組共用一套再生裝置。再生系統(tǒng)主要包括分離塔、陰塔和陽塔。 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)流程： 凝結(jié)水精處理體外再生系統(tǒng)樹脂流程 ：,2.1 前置過濾器,除去凝結(jié)水中懸浮物、膠體、腐蝕產(chǎn)物和油類等物質(zhì)。它主要用在機(jī)組啟動時對凝結(jié)水除鐵、洗硅，縮短機(jī)組投運時間，延長樹脂運行周期和使用壽命。 前置過濾器整體為直筒狀，采用碳鋼結(jié)構(gòu)。內(nèi)部濾元為管式，豎著固定在前置過濾器上下端之間。 濾料是一種高分子化學(xué)纖維材料聚丙烯纖維（丙綸纖維），具有濾料

14、直徑小，濾料比表面積和比表面自由能大的優(yōu)點，增加了水中雜質(zhì)顆粒與濾料的接觸機(jī)會和濾料的吸附能力。,前置過濾器,2.2 高速混床,主要作用： 主要除去水中的鹽類物質(zhì)（即各種陰、陽離子）及除去前置過濾器漏出的懸浮物和膠體等雜質(zhì)。 混床結(jié)構(gòu)及工作原理 ： 直徑為3000mm的球形混床，進(jìn)水配水裝置為三級配水裝置。出水裝置設(shè)計為蝶型多孔板加水帽，共有176只水帽 。 混床內(nèi)裝有強(qiáng)酸陽樹脂（S200H）和強(qiáng)堿陰樹脂的混合樹脂（M800 ）。 混床投運時需經(jīng)再循環(huán)泵循環(huán)正洗，出水合格后方可投入運行。,2.3 凝結(jié)水精處理再生系統(tǒng),采用體外再生的原因：1、簡化高速混床內(nèi)部結(jié)構(gòu)，便于高速運行 2、再生效果好，

15、提高再生度 3、避免因誤操作漏酸堿進(jìn)入水汽系統(tǒng)種,樹脂分離過程,3、水汽加藥及取樣系統(tǒng),水汽監(jiān)督的目的是通過對熱力系統(tǒng)進(jìn)行水汽品質(zhì)化驗，準(zhǔn)確地反映熱力系統(tǒng)水汽質(zhì)量變化程度，掌握運行規(guī)律，及時地進(jìn)行調(diào)整處理，確保水汽質(zhì)量合格，防止在熱力系統(tǒng)中產(chǎn)生腐蝕、結(jié)垢、積鹽，確保機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)地運行。目前全部采用汽水集中取樣分析裝置實現(xiàn)對熱力系統(tǒng)的水汽品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督分析。并采用凝汽器檢漏系統(tǒng)監(jiān)視凝汽器的運行工況，判斷凝汽器是否發(fā)生滲漏現(xiàn)象。 鍋爐給水系統(tǒng)中流動著的水雖然較純凈，但其中往往含有氧和二氧化碳。它們常常是引起給水系統(tǒng)金屬腐蝕的主要因素。若同時含有O2和CO2時，則金屬的腐蝕更嚴(yán)重，腐蝕速度更快。 O2

16、的電極電位高，易形成陰極，侵蝕性強(qiáng)。CO2使水呈微酸性，破壞保護(hù)膜。 為了防止給水系統(tǒng)金屬的腐蝕，主要的方法是減少水中的溶解氧，或在一定條件下增加溶解氧，減緩氧腐蝕；并提高給水的PH值，消除CO2腐蝕。 采取措施：加氨來提高來去除CO2，提高水的PH值； 加聯(lián)胺消除水中的氧； 加氧氣或雙氧水，以提高水中的溶解氧。,3.1 加藥原理,加氨消除酸腐蝕原理 氨（NH3）溶于水，呈堿性，反應(yīng)式如下： NH3 + H2O NH4OH NH4OH + H2CO3 NH4HCO3 + H2O NH4OH + NH4HCO3 （NH4）2CO3 + H2O 加氨以使給水PH值調(diào)節(jié)到89來防止游離CO2的腐蝕。

17、 加聯(lián)胺原理 聯(lián)胺在堿性水溶液中，是一種很強(qiáng)的還原劑，可將水中的溶解氧還原 N2H4 + O2 N2 +2H2O 在高溫（t200）水中，N2H4可將Fe2O3還原成Fe3O4以至Fe ，將CuO 還原成Cu2O或Cu ，聯(lián)胺可用來防止鍋內(nèi)結(jié)鐵垢和銅垢。 給水加氨加聯(lián)氨處理方式（AVT）： 碳鋼表面生成是磁性四氧化三鐵保護(hù)膜,加藥原理,聯(lián)合加氧原理： AVT處理方式的缺點：磁性四氧化三鐵層呈微孔狀，在高溫純水中有較高的溶解度， 特別在高速流動的純凈給水中磁性四氧化三鐵容易被溶解，從而使碳鋼制高壓加熱器、給水管和省煤器發(fā)生流動加速腐蝕現(xiàn)象，給水的含鐵量高。 研究表明：當(dāng)水的純度達(dá)到一定要求后（一

18、般陽離子電導(dǎo)率小于0.2S/cm），一定濃度的氧（20200ppb）不但不會造成碳鋼的腐蝕，反而能使碳鋼表面形成一層均勻致密的三氧化二鐵保護(hù)膜，從而阻止碳鋼制高壓加熱器、給水管和省煤器發(fā)生流動加速腐蝕。 聯(lián)合加氧處理（CWT）：在加氧的同時，在水中加入氨，提高PH值，一方面能增強(qiáng)它對水中偶爾出現(xiàn)的、能形成酸的雜質(zhì)的緩沖能力；另一方面將鋼鐵的電位升高，使鋼鐵進(jìn)入鈍化區(qū)而免受腐蝕。,加氧處理和全揮發(fā)處理鍋爐受熱面表面狀態(tài)對比,照片1、AVT運行3年內(nèi)表面100倍,照片2、AVT運行3年內(nèi)表面1000倍,照片3、加氧處理運行3年內(nèi)表面100倍,照片4、加氧處理運行3年內(nèi)表面1000倍,熱力系統(tǒng)及加藥

19、點布置流程,加藥系統(tǒng)圖,3.2 汽水取樣系統(tǒng),每臺機(jī)組設(shè)置一套汽水取樣裝置，水汽取樣裝置包括降溫減壓架（高溫盤）、取樣儀表屏（低溫盤）；水汽取樣裝置高溫取樣架和儀表屏分室布置,分別布置在主廠房集控樓0.00米層和4.2米層。每 降溫減壓架： 為完成高壓高溫的水汽樣品減壓和初冷 ，冷卻后的樣品經(jīng)減壓閥減壓后送至人工取樣和儀表屏。 取樣儀表屏： 由低溫儀表盤和人工取樣架兩部分合二為一。從降溫減壓架送來的樣品，按照各點需要監(jiān)測的項目進(jìn)行分配。一路送至人工取樣屏，供人工取樣分析；其余分支樣品分別引人相應(yīng)的化學(xué)分析儀表，進(jìn)行在線測量。分析結(jié)果由微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示和打印制表。正常情況下，該系統(tǒng)對各

20、取樣點在線儀表進(jìn)行連續(xù)檢測，并將各儀表檢測信號通過精處理PLC控制系統(tǒng)送入水網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。,3.2 汽水取樣系統(tǒng),每臺機(jī)組設(shè)置一套汽水取樣裝置，水汽取樣裝置包括降溫減壓架（高溫盤）、取樣儀表屏（低溫盤）；水汽取樣裝置高溫取樣架和儀表屏分室布置,分別布置在主廠房集控樓0.00米層和4.2米層。每 降溫減壓架： 為完成高壓高溫的水汽樣品減壓和初冷 ，冷卻后的樣品經(jīng)減壓閥減壓后送至人工取樣和儀表屏。 取樣儀表屏： 由低溫儀表盤和人工取樣架兩部分合二為一。從降溫減壓架送來的樣品，按照各點需要監(jiān)測的項目進(jìn)行分配。一路送至人工取樣屏，供人工取樣分析；其余分支樣品分別引人相應(yīng)的化學(xué)分析儀表，進(jìn)行在線測量。

21、分析結(jié)果由微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、顯示和打印制表。正常情況下，該系統(tǒng)對各取樣點在線儀表進(jìn)行連續(xù)檢測，并將各儀表檢測信號通過精處理PLC控制系統(tǒng)送入水網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。,汽水取樣系統(tǒng)圖,4、制氫系統(tǒng),氫氣的性質(zhì) 1）氫氣的導(dǎo)熱系數(shù)很大，其導(dǎo)熱能力是空氣的7倍。 發(fā)電機(jī)采用水氫氫冷卻方式，即發(fā)電機(jī)定子繞組采用水冷卻，定子鐵芯和轉(zhuǎn)子繞組采用氫氣冷卻. 2）氫氣是一種易燃、易爆的氣體 在純氧中氫氣的爆炸范圍是：4%94%；氫氣在空氣中的的爆炸范圍是4%74.2% 我公司發(fā)電機(jī)內(nèi)殼氫氣純度95%,補(bǔ)氫露點-50。 制氫設(shè)備氫氣品質(zhì)：純度： 99.99% 。 制氫設(shè)備概述 1）一臺機(jī)組啟動一次至少需要氫氣72

22、5Nm3 2）氫氣由制氫站集中供給，制氫站設(shè)有兩套10Nm3/H的制氫設(shè)備，運行氫壓3.2MPa 。設(shè)6個13.9m3的氫氣儲罐，供機(jī)組啟動和正常補(bǔ)氫。,制氫原理,將直流電通入加入NaOH水溶液的電解槽中，使水電解成為氫氣和氧氣。其反應(yīng)式為： 電離反應(yīng)： H2O = H+ + OH- 陰極反應(yīng)： 2H+ + 2e H2 陽極反應(yīng)： 2OH- 2e H2O + 1/2O2 總反應(yīng)式： 2H2O 2H2+ O2 為了增加水的導(dǎo)電能力，常用2530%氫氧化鉀作為電解液。,設(shè)備工藝流程,1.5 氨站系統(tǒng),常態(tài)下氨氣是一種無色氣體, 有強(qiáng)烈的明顯刺激性惡臭味。 氨分子式NH3, 分子量17.03, 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)