电厂化学专业培训教材.doc
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1、内蒙古岱海电厂一期2600MW机组化学培训教材第一章 化学在火力发电厂的作用第一节 水在火力发电厂中的作用 热力发电就是利用热能转变为机械能进行发电。现在我国用得比较普遍的热能来自各种燃料的化学能,此种发电称为火力发电。本书以火力发电为主,对其用水质量的处理加以探讨。 在火力发电厂中,水进入锅炉后,吸收燃料(煤、油或天然气)燃烧放出的热能,转变成蒸汽、导入汽轮机;在汽轮机中,蒸汽的热能转变成机械能;汽轮机带动发电机,将机械能转变成电能。所以锅炉和汽轮机为火力发电的主要设备.为了保证它们正常运行,对锅炉用水的质量有很严的要求,而且机组中蒸汽的参数愈高,对其要求也愈严。 在凝汽式发电厂中,水汽呈循
2、环状运行。锅炉产生的蒸汽经汽轮机后进入凝汽器,在这里它被冷却成凝结水,此凝结水经泵送到低压加热器,加热后送入除氧器,再由给水泵将已除氧的水送到高压加热器后进入锅炉。图11所示就是这类发电厂水汽系统的主要流程。图11 凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程 1一锅炉j 2一汽轮机;3一发电机;4一凝汽器;5一凝结水泵;6一冷却水泵;7一低压加热器;8一除氧器;9一给水泵;10一高压加热器;11一水处理设备在上述系统中,汽水的流动虽呈循环状,但这是主流,并非全部,在实际运行中总不免有些损失.造成汽水损失的主要原因有如下几个方面: (1)锅炉部分.锅炉的排污放水,锅炉安全门和过热器放汽门的向外排汽,用蒸汽
3、推动附属机械(如汽动给水泵),蒸汽吹灰和燃烧液体燃料(如油等)时采用蒸汽雾化法等,都要造成汽水损失. (2)汽轮机机组。汽轮机的轴封处要连续向外排汽,在抽气器和除氧器排气口处会随空气排出一些蒸汽,造成损失。 (3)各种水箱。各种水箱伯疏水箱等)有溢流和热水的蒸发等损失。 (4)管道系统。各管道系统法兰盘连接处不严密和阀门漏泄等原因,也会造成汽水损失。 为了维持发电厂热力系统的水汽循环运行正常,。就要用水补充这些损失这部分水称为补给水。“凝汽式发电厂在正常运行情况下,补给水量不超过锅炉额定蒸发量的24.例如额定蒸发量每小时为100t蒸汽的锅炉.其补给水量每小时不超过24t。第二节 火力发电厂中水
4、处理的重要性 长期的实践使人们认识到,热力系统中水的品质,是影响发电厂热力设备(锅炉、汽轮机等)安全、经济运行的重要因素之一.没有经过净化处理的天然水含有许多杂质,这种水如进入水汽循环系统,将会造成各种危害。为了保证热力系统中有良好的水质,必须对水进行适当的净化处理和严格地监督汽水质量。 现将热力发电厂中。,由于汽水品质不良而引起的危害,简述如下: (1)热力设备的结垢.如果进入锅炉或其他热交换器的水质不良,则经过一段时间运行后,在和水接触的受热面上,会生成一些固体附着物,这种现象称为结垢,这些固体附着物称为水垢。因为金属的导热性比水垢的高几百倍,而这些水垢又极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成,
5、所以结垢对锅炉(或热交换器)。的危害性很大。它可使结垢部位的金属管壁温度过高,引起金属强度下降,这样在管内压力的作用下,就会发生管道局部变形、产生鼓包,甚至引起爆管等严重事故。结垢不仅危害安全运行。而且还会大大降低发电厂的经济性。例如,火力发电厂锅炉的省煤器中,结有lmm厚的水垢时,燃料用量就比原来的多消耗1.52.0%.由于发电厂锅炉的容量一般都很大,每年使用的燃料量也很大(60万的机组煤耗为150160万吨/年,所以燃料的消耗率虽只有微小的增加,却会给电厂造成巨额的经济损失。另外,在汽轮机凝汽器内结垢会导致凝汽器真空度降低,从而使汽轮机的热效率和出力下降。加热器的结垢会使水的加热温度达不到
6、设计值,使整个热力系统的经济性降低。而且,热力设备结垢以后。必须及时进行清洗工作,这就要停止运行,减少了设备的年利用小时数,此外,还要增加检修工作量和费用等。 (2)热力设备的腐蚀。发电厂热力设备的金属经常和水接触,若水质不良,则会引起金属腐蚀。热力发电厂的给水管道、各种加热器、。锅炉省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器等,。都会因水质不良而腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限,造成经济损失,而且金属腐蚀产物转入水中,使给水中翻增多,从而加剧在高热负荷受热面上的结垢过程,结成的垢又会加速锅炉炉管腐蚀。此种恶性循环,会迅速导致爆管事故。此外,金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机中沉积下来后,也会严重
7、地影响汽轮机的安全、经济运行。 (3)过热器和汽轮机的积盐。水质不良会使锅炉不能产生高纯度的蒸汽,随蒸汽带出的杂质就会沉积在蒸汽通过的各个部位,如过热器和汽轮机,这种现象称为积盐.过热器管内积盐会引起金属管壁过热甚至爆管;汽轮机内积盐会大大降低汽轮机的出力和效率,特别是高温高压大容量汽轮机,它的高压部分蒸汽流通的截面积很小,所以少量的积盐也会大大增加蒸汽流通的阻力,使汽轮机的出力下降。当汽轮机积盐严重时,还会使推力轴承负荷增大,隔板弯曲,造成事故停机。 火力发电厂化学工作就是为了保证火力系统各部分有良好的水汽品质,以防止热力设备的结垢、积盐和腐蚀。因此,在火力发电厂中,化学工作对保证发电厂的安
8、全、经济运行具有十分重要的意义.火力发电厂的化学工作者,应主持或参与以下这些工作: (1)净化原水,制备力系统所需质量的补给水。它包括除去天然水中的悬浮物和胶体状态杂质的澄清、过滤等处理;除去水中溶解的钙、镁离子的软化处理;或除去水中全部溶解盐类的除盐处理。这些制备补给水的处理,通常称为炉外水处理。(2)对给水进行除氧、加药等处理。(3)对汽包锅炉进行锅炉水的加药处理和排污,这些工作称为锅内水处理.(4)对直流锅炉机组或某些亚临界压力、汽包锅炉机组进行 凝结水的净化处理。(5)在热电厂中,对生产返回水进行除油、除铁等净化处理。(6)对冷却水进行防垢、防腐和防止有机附着物等处理。(7)对热力系统
9、各部分的汽水质量进行监督。 此外,化学清洗热力设备以及机炉停运期间的保养工作,化学有直接关系,也应列入水处理工作。 第三节 岱海一期2600MW机组主要参数1锅炉 锅炉是北京巴布科克威尔科克斯有限公司生产的亚临界、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、全封闭布置、自然循环单汽包燃煤锅炉,其主要参数: 主蒸汽流量:20284 t/h给水温度:2803给水压力:175 M Pa 过热蒸汽温度:541 过热蒸汽压力:175MPa再热蒸汽出口温度:541再热蒸汽出口压力:33MPa2汽轮机 汽轮机是上海汽轮机厂生产的一次中间再热、单轴、四缸。四排汽、双背压凝汽式汽轮机,其主要参数如下:主汽门前蒸汽压力:16
10、70 MPa主汽门前蒸汽温度:538 额定进汽量:1757223 t/h3发电机 制造厂家: 上海汽轮机厂 额定功率: 600MW 冷却方式: 氢冷第四节 岱海一期2600MW机组原水水质全分析报告项目名称单位12#3阳离子K+Na+mg/L103.62101.40101。81Ca2+mg/L36。138。527。3Mg2+mg/L30。126.827.2Fe2+mg/L00.010.02Fe3+mg/L0。120。060。07Al3+mg/L000NH4+mg/L000。03Mn2+mg/L0。0020.0020。002Sr2+mg/L0.1120.1260.102mg/L197。05166
11、.89156.54项目名称单位#1#2#3阴离子CLmg/L19。020。043。5SO42mg/L31.028.054。0CO32mg/L000HCO3-mg/L256。28231。88286。79NO2mg/L00.0070.026NO3mg/L11.0811。067.27F-mg/L0。680.650.58PO43mg/L0.0320.0330。036S2-mg/L0。880.790。84mg/L318。04291。59404。14总固体mg/L312301414溶解固形物mg/L295292400悬浮性固体mg/L17914电导率410400520总硬度mg/L(CaCO3)214.2
12、198.2180.2碳酸盐硬度mg/L(CaCO3)210。2190。2180.2总碱度mg/L(CaCO3)210.17190.15255。20酚酞碱度mg/L(CaCO3)0020.20甲基橙碱度mg/L(CaCO3)210.17190。15235。19PH7。867.858。14游离二氧化碳mg/L35。2025.0828.50全硅mg/L19.0817。8017.82CODmg/L2.0100第五节 化学系统名词解释1、原 水 原水是指未经任何处理的天然水(如江河、湖、地下水等),也称为生水,它是热力发电厂中各种用水的来源。2、锅炉补给水原水经过各种方法净化处理后,用来补充热力发电厂汽
13、水循环系统汽水损失的水,称为锅炉补给水。锅炉补给水按其净化处理方法的不同,又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等.3、凝结水 在汽轮机中做功后的蒸汽经凝汽器冷凝成的水,称为凝结水。4、疏 水 各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽冷凝水,称为疏水.它经疏水器汇集到疏水箱或并入凝结水系统中。5、返回水 热电厂向热用户供热后,回收的蒸汽冷凝水,称为返回水.返回水又有热网加热器冷凝水和生产返回冷凝水之分。6、给 水 送进锅炉的水称为给水.凝汽式发电厂的给水,主要由凝结水、补给水和各种疏水组成.热电厂的给水组成中,还包括返回水。7、锅炉水 在锅炉本体的蒸发系统中循环流动着的水,称为锅炉水,习惯上简称炉水。8、冷却水
14、用作冷却介质的水称为冷却水。在电厂中,它主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。9、内冷水对于水氢-氢式发电机,内冷水指冷却发电机定子绕组的水。10、溶解固形物 溶解固形物是指水中除溶解气体之外各种溶解物的总量。它除了包括全部阴、阳离子外,还应加上非离子态的二氧化硅、铁铝氧化物和有机物的的含量。 11、含盐量含盐量表示水中溶解盐类的总和,它可通过水质全分析后将阴、阳离子全部相加而得.含盐量有两种表示方法:其一是摩尔表示法,即将水中各种阳离子(或各种阴离子)均按带一个电荷的离子为一个基本单元,计算其含量(mmol/L),然后将它们全部相加;其二是重量表示法,即将水中各种阴阳离子的含量换算成mg
15、/L,然后全部相加。12、碱度水的碱度是指水中含有能接受氢离子物质的量。天然水中碱度主要由重碳酸根所组成.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。 13、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。硬度可分为以下两种:1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,使碳酸盐
16、硬度消失,所以被称作暂时硬度。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.它在水沸腾时不能被除去,所以又被称为永久硬度,其值近似等于非碳酸盐硬度。14、电导率 在一定温度下,截面积为1平方厘米,相距为1厘米的两平行电极之间溶液的电导。衡量水中含盐量最简便和迅速的方法是测定水的电导率,因为组成天然水含盐量的主要物质为离子,而离子具有导电性。电导率的单位是S/m(S称为西,表示西门子)或us/cm。一般水质的电导率较小,电导率的常用单位是us/cm。实际测量中常用电导率表来测定。15、生物需氧量(BOD)生物需氧量表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量
17、。在氧化的第一阶段中,主要是有机物转化成二氧化碳、水和氨;第二阶段主要是氨转化成硝酸根和亚硝酸根。测定方法一般分为两种:BOD5和BOD21.目前常以20和黑暗条件下用微生物氧化有机物5天所需的氧量进行测定,以BOD5来表示.16、离子交换树脂离子交换树脂是本身带有活性基团的有机合成物质,由于其外形与松树分泌的树脂相象而得名.树脂在水中其本身带有的活性基团中的离子与水中同符号的离子进行交换,如H型强酸性离子交换树脂遇到含有Ca2+的水时,就会发生如下交换反应:2RH + Ca2+ R2Ca + 2H+ 交换的结果,水中Ca2+被吸附在树脂上,树脂原有的H+进入水中,水中Ca2+被除去。17、浓
18、缩倍率循环水中盐类的浓度与补充水中盐类浓度之比称为循环水的浓缩倍率。此盐类浓度若以含盐量表示,则因在浓缩过程中可能有盐类析出,不能代表实际的浓缩情况,所以通常是按不易沉淀的Cl(或用SiO2作为标准)浓度估算浓缩倍率: 式中: j-循环水中盐类的浓缩倍率; -分别为循环水和补充水中的Cl浓度。 18、极限碳酸盐硬度 如果将循环水的补充水,在其工作温度下进行蒸发,则通常可以发现在其浓缩的初期水中碳酸盐硬度随着升高,但当达到某一极限值时,它便不再升高,而是停留在某一数值上。这个值称为此循环水在此温度下的极限碳酸盐硬度,其所以有一个极限是因为在此后的浓缩过程中有CaCO3沉淀物析出,水中碳酸盐硬度不
19、再随着升高的关系。 19、溶液 一种物质分散在另一种物质之中的体系称做分散体系,均一的分散体系叫做溶液。溶液中被分散的物质叫做溶质,用以分散溶质的物质叫做溶剂,发生这种均匀分散的现象叫做溶解.水能溶解很多种物质,是最常用的溶剂,通常所说的溶液是指水溶液。除此之外,酒精、汽油等也可做溶剂。当两种溶液互相溶解而形成溶液时,一般情况下量多的一种叫溶剂,量少的叫溶质。还有一种体系是,被分散后的物质微粒是由较多的分子或离子所组成,由于它们的颗粒较小,肉眼观察不到,外观也表现为均一的透明状态,但在光线照射下,却能看见由这些颗粒所散射的光束,这种体系为胶体溶液。 如果分散体系在水中的颗粒很大,甚至用肉眼都能
20、观察出来的,从外观看它就是不均匀的,而且经过静置后,大部分分散物质会沉降下来,这种体系称之为悬浊液。 20、浓度 在水处理工作中,常常需要知道某溶液中含有溶质的量,或者要配制某种浓度的溶液。这些都涉及到溶质和溶剂的数量关系.所谓浓度就是指在一定量的溶剂或溶液里所含溶质的量。表示浓度的方法很多,如: (1)质量分数 用溶质的质量占全部溶液的质量百分比来表示。 在实际应用中,为了方便,有时将100毫升溶液中含有溶质的克数来表示百分浓度,这是重量比体积的百分浓度可写为A%(质量/体积). (2)物质的量浓度 在1升溶液中所含溶质的物质的量。其单位常以M表示. (3)用单位体积或单位质量溶液中含有溶质
21、质量表示的浓度。 在工业上有时用1升溶液中含有溶质的克数表示溶液的浓度(相应的单位为克/升、毫克/升、微克/升)。对于以水为溶剂的稀溶液每升的质量近似的等于1千克,所以,上述浓度单位和克/千克、毫克/千克、微克/千克可看作是相等的. ppm是指在一百万份质量的溶液中所含溶质质量的份数,它和毫克/千克的表示方法相同;ppb是表示在十亿份质量溶液中所含溶液的质量份数,它可看成是微克/千克。 21、电离 (1)电解质:在水溶液中或在加热熔融状态下能导电的物质。 (2)电离:电解质溶于水后,在水分子作用下,解离为带正电的和带负电的离子,它们能在水中自由移动,这种过程叫做电离。 (3)电离平衡:电解质可
22、分为强电解质和弱电解质。强电解质在溶液中几乎能完全电离成离子;而弱电解质在溶液中只有部分电离,并且有可逆的过程.弱电解质这种电离的正向速度等于其逆向速度的状态称为电离平衡. (4)水的pH 值:水是一种极弱的电解质,它只能微弱地电离为H+和OH- ,水的离子积为KSH = H+OH ,PH=lg H+ 25时,水的离子积KSH = H+OH=10-14 , H+=OH-=107 。22、酸能在水中电离释放出的阳离子只有氢离子的物质。23、碱能在水中电离释放出的阴离子只有氢氧根离子的物质。24、盐金属离子和酸根离子组成的化合物,并把含有H+的称为酸式盐,含有OH的称为碱式盐,其余的称为正盐,含有
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