余热发电水处理

时间：二O二一年七月二十九日

时间：二O二一年七月二十九日 余热发电水处置之阿布丰王创作

时间：二O二一年七月二十九日

1. 余热发电用水概述

1.1 余热发电中水的作用

余热发电中电能的发生实际上是一个能量转换的过程.余热发电将窑中煅烧后的废气的热能传给锅炉中的水,使水转酿成具有一定压力和温度的蒸汽,导入汽轮机；在汽轮机中,蒸汽膨胀做功,将热能转化为机械能,推动汽轮机转子旋转；汽轮机转子带动发机电转子一起高速旋转,将机械能转酿成电能送至电网.因此,在余热发电过程中,水的一个重要作用就是传递能量.

另外,水在余热发电的生产过程中,还担当着冷却介质的作用.例如,冷却汽轮机排出的蒸汽,冷却转念头械设备的轴瓦等等.

1.2 余热发电水、汽循环及损失

余热发电中,水进入锅炉后吸收燃料燃烧放出的热,转酿成具有一定压力和温度的蒸汽,送入汽轮机中膨胀做功,使汽轮机带动发机电转动.做完功的蒸汽排入凝汽器(蒸汽在凝汽器铜管的外侧,馆内通以冷却水)被冷却水冷却酿成凝结水.凝结水由凝结水泵送到高压加热器加热,加热后送至除氧器除氧.除氧后的水再由给水泵送至高压加热器加热,然后经省煤器进入锅炉汽包.这就是凝汽式发电厂水汽循环.

在水、汽循环的过程中,虽然管道都是密封的,但总免不了损失.造成水、汽损失的主要因素有以下几点：

锅炉部份：锅炉的排污放水,平安门和过热器放汽门向外排汽,蒸汽吹灰和燃油时采纳蒸汽雾化等.

汽轮机部份：汽轮机的轴封处窑向外排汽,抽气器和除氧器的排气口处也会随空气排出一些蒸汽.另外,用蒸汽加热或用蒸汽推动附属机械（如加热器、汽动给水泵）等,也会造成水、汽损失.

各种水箱：各种水箱（如疏水箱、给水箱等）有溢流和热水的蒸发等损失.

管道系统：各种管道系统中法兰盘结不严实和阀门泄露等原时间：二O二一年七月二十九日

时间：二O二一年七月二十九日 因,都造成水、汽损失.

为了维持余热发电热力系统的正常水、汽循环运行,就要不竭的用水来弥补这些损失,这部份水称为补给水.补给水必需经过沉淀、过滤、除盐（或软化）等水处置设备把水中有害的杂质去除后再补入除氧器.补给水量不超越锅炉额定蒸发量的2%-4%.

1.3 余热发电用水分类

由于水在余热发电的水、汽循环系统中所经历的过程纷歧样,所以其水质存在较年夜的分歧.余热发电用水主要包括以下几种：

生水：生水是未经处置的天然水（如江、河、湖泊、地下水等）.在余热发电中,生水是制取补给水的原料,或用来做冷却介质,以及供消防用等.

补给水：生水经过各种方法处置后,用来弥补发电水、汽循环系统中损失的水.补给水按其处置方法的分歧,又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等.

凝结水：在汽轮机中做功后的蒸汽经过凝汽器冷凝成的水,称作凝结水.

疏水：各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸汽凝结水,称为疏水.它经疏水器汇集到疏水箱或并入凝结水系统.

返回凝结水：热电厂向用户供热后,回收的蒸汽凝结水,称为返回凝结水（简称返回水）.其中又有热网加热器凝结水和生产返回凝结水之分.

给水：送往锅炉的水称为给水.凝汽式发电厂的给水,主要由汽轮机凝结水、补给水和各种疏水组成.热电厂的给水组成中,还包括返回凝结水.

锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水,称为锅炉水,简称炉水.

冷却水：作为冷却介质的水称为冷却水.在余热发电中冷却水主要是通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水.

1.4 余热发电水处置的重要性

余热发电热力系统中水、汽质量的好、坏,是影响发电热力设备（如锅炉、汽轮机等）平安、经济运行的重要因素之一.没有经时间：二O二一年七月二十九日

时间：二O二一年七月二十九日 过净化处置的天然水含有许多杂质,这种水是不允许进入水、汽循环系统的.为了保证热力系统中有良好的水质,必需对天然水进行适当的净化处置和严格的监督水、汽质量,否则就会引起下列危害：

1、 热力设备结垢

如果进入锅炉或其他热交换器中的水,含有杂质（特别是高价金属离子）,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.结垢对锅炉（或交换器）的平安、经济运行有很年夜危害.这是因为水垢的导热性能比金属差几百倍,而这些水垢又极易在热负荷很高的锅炉炉管中生成.这时,会使结垢部位的金属管壁温渡过高,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、发生鼓包,甚至引起爆管等严重事故.结垢不单影响到设备平安运行,而且还会年夜年夜降低发电厂的经济性.

2、 热力设备腐蚀

发电厂热力设备的金属经常和水接触,若水质不良,则会引起金属的腐蚀.发电给水管道、各种加热器、锅炉的省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器等,城市因水质不良而引起腐蚀.腐蚀不单要缩短设备自己的使用期限,造成经济损失,同时还由于金属的腐蚀产物转入水中,使给水中杂质增多,从而又加剧在高热负荷热面上的结垢过程,而结成的垢转而又会增进锅炉炉管的腐蚀.在此种恶性循环,会迅速招致锅炉爆管事故.另外,如金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机中沉淀下来,也会严重地影响汽轮机的平安,经济运行.

3、 过热器和汽轮机积盐

水质不良会使锅炉不能发生高纯度的蒸汽,随蒸汽带出的杂质就会聚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.过热器内积盐会引起金属管壁过热、变形、鼓包甚至爆管,汽轮机内积盐会年夜年夜降低汽轮机的出力和效率,特别是高温、高压年夜容量汽轮机,它的高压部份蒸汽流通的截面积很小,所以少量的积盐,也会年夜年夜增加蒸汽流通的阻力,使汽轮机的出力时间：二O二一年七月二十九日

时间：二O二一年七月二十九日 下降.当汽轮机内积盐严重是,还会使推力轴承负荷增年夜,隔板弯曲,造成事故停机.

发电厂水处置工作,就是为了保证热力系统各部份有良好的水、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,水处置工作对保证发电厂的平安、经济运行具有十分重要的意义.

1.5 水的基本处置方法

1.5.1 过滤

水的过滤是把浊度较高的水,通过一定厚度的粒状和非粒状资料,而有效地除去悬浮杂质,使水廓清的过程.这种过滤资料称为滤料.由滤料聚积起来的过滤层称滤层,起过滤作用的设备称为滤器或滤池.

用过滤方法除去悬浮固体是一个较复杂的过程.过滤过程主要取决于悬浮物和过滤介质的物理化学特征、过滤速度以及水的化学特性等因素.

粒状过滤除去悬浮物是基于下述两个过程的作用,既概况过滤（或薄膜过滤）和渗透过滤（或称接触混凝过滤）的综合过程.

首先,当带由悬浮物的水自上部进入过滤层时,在滤层概况由于吸附和机械阻留作用,悬浮物被截留下来,于是它们发生彼此重叠和架桥作用,其结果好像形成一层附加的滤膜,在以后的过滤过程中,此滤膜就起主要的过滤作用.这种过滤过程就叫概况过滤（又称薄膜过滤）.

当带有悬浮物的水流入滤层中间和下部时,也可以起到截留悬浮物的作用.这种过滤作用称为渗透过滤.渗透过滤的原理离子交换和混凝过程中用泥渣作为接触介质相似.由于滤层中的沙粒壁廓清池中悬浮颗粒排列的更紧密,所以当由悬浮物的水流经过过滤层中弯弯曲曲的空隙时,在水力学因素的作用下,有更多的机会和沙粒相接触,水中悬浮物接触时,由于彼其间具有一定吸力,彼此互相粘附,好像在砂层中进行了进一步混凝过程,故此过程又称接触混凝过程.

为了保证过滤的效果,滤料的选择十分重要.作为滤料的物质,时间：二O二一年七月二十九日

时间：二O二一年七月二十九日 应当化学性能稳定,不影响出水水质,机械强度良好,在使用中不至碎裂,粒度适中；还应当价格昂贵,便于取材等.

1.5.2 离子交换

离子交换处置,是用一种称作离子交换剂的物质来进行的.处置时,离子交换剂遇水,可将自己所具有的某种离子和水中同符号的离子相互交换,如钠型离子交换剂遇到含有Ca2+的水时,就发生如下交换反应：

Ca2++2RNa→R2Ca+2Na+

反应结果,水中的Ca2+被吸附在交换剂上,交换剂转酿成Ca型,而交换剂中原有的Na+进入水中,这样水中的Ca2+就被除去.转酿成Ca型的交换剂,可以用钠盐溶液（如NaCl）通过,使其Ca型的交换剂再酿成Na型,重新使用,反应如下：

R2Ca+2Na+→2RNa+Ca2+

离子交换剂是一种反应型的高分子电解质.内部含有活性基团,活性基团能离解出可交换离子.这种离子能够和溶液中的同符号的离子相互交换.所以凡含有可交换离子,具有离子交换能力的物质,均称为离子交换剂.

1.5.3 反渗透

反渗透是一种新兴的水处置工艺.目前,反渗透已经在城市用水、锅炉补给水、工业废水处置、海水淡化和各种溶液中溶质分离等方面获得广泛应用.

渗透是一种物理现象,当两种含有分歧浓度盐类的水,如用一张半渗透性（只允许水分子通过,而不允许盐类物质通过）的薄膜分开就会发现,含盐量少的一边水会透过膜渗到含盐量高的水中,而所含盐分其实不渗透,这样逐渐就有把两边的含盐浓度融和到均等的趋势.这一过程叫作自然渗透,简称渗透.

可是,在渗透过程中,由于盐水侧的液位越来越高,而海水侧的液位越来越低,招致两侧发生液位差,这一液位差发生的压力阻碍了海水的渗透,当这个压力到达一定水平,使得海水渗透倾向被抵消时,海水侧和盐水侧的液位都不再变动,渗透最终到达一个静态平衡,此时盐水侧和海水侧的高度差值称为渗透压. 时间：二O二一年七月二十九日

时间：二O二一年七月二十九日 根据半透膜的特性,我们可以在盐水侧施加一个外加压力,迫使盐水侧的水分子透过半透膜进入海水的一侧,这种渗透过程与正常的自然渗透方向相反,故称为反渗透.

渗透和反渗透的原理示意图如图1-1所示：

图1-1 渗透与反渗透原理示意图

2. 余热发电用水的处置

2.1 锅炉用水处置

2.1.1 锅炉用水的处置流程

为了防止锅炉结垢,锅炉用水必需经过严格的处置, 锅炉用水年夜致流程如图2-1所示：

图2-1 余热发电锅炉用水的流程示意图

其中软化器部份可以用反渗透和混床结合来取代.软化器只能除去水中的钙、镁离子；而反渗透和混床结合处置可以除去水中绝年夜部份的离子,比软化器处置水的水质好很多.

1、机械过滤器

机械过滤的作用是除去生水中的悬浮物、机械杂质、细菌等有害物质.机械过滤器的把持如下：反洗后,每次投运前必需进行正洗,合格后方可投运；开启正进门、空气门,空气门溢水后关空气门,开正排门,调整流量,出水廓清,无悬浮杂质时正洗合格；开出口门,关正排门,向活性炭过滤器供水,控制压力为0.2MPa；进出口压差为0.05MPa时判为失效,停止运行.

2、活性炭过滤器

活性炭过滤器的作用是吸附水中余氯、有机物、色度、悬浮物等杂质.活性炭过滤器的把持如下：反洗后,每次投运前必需进行正洗,合格后能投运；开进水门,空气门,空气门溢水时关空气门,开正排门,调整流量20t/h,压力为0.2MPa出水廓清时正洗合格；开出口门,关正排门,向清水箱供水；出口有机物超标,判为失效,停止运行.

3、软化器

软化器的作用是通过离子交换剂除去水中的钙、镁离子,降低