电厂化学水处理系统分析（毕业论文）.doc
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华北水利水电学院继续教育学院毕业论文
分类号编号
华北水利水电学院
继续教育学院
NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower
毕业论文
题目鸭河口电厂2X350MW
化学水处理系统分析
专业热能与动力工程
层次
学习形式
姓名
学号
指导教师
年月日
分类号编号
华北水利水电学院
继续教育学院
NorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPower
毕业论文
题目鸭河口电厂2X350MW
化学水处理系统分析
专业热能与动力工程
层次
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指导教师
关键词：
水处理系统设备及运行水质分析故障处理
摘要：
介绍南阳鸭河口发电有限责任公司的水处理系统的选择、系统流程、所用设备的主要型号和主要特点，以及运行时易出现的异常情况及其处理方法，并对水处理设备运行中出现的一些问题进行了较为深入的分析。
目录
第一章概述4
第一节鸭电公司装机概述4
第二节水源及水质概述5
第三节电厂水汽损耗及水处理设备出力确定8
第四节电厂水处理系统选择及工艺流程9
第二章水的预处理10
第一节加药装置的设备及其运行11
第二节机械加速澄清池的设备及其运行12
第三节生水加热器的设备及其运行13
第四节高效过滤器的设备及其运行14
第三章纯水制备17
第一节离子交换树脂18
第二节离子交换设备及其运行21
第三节对离子交换设备运行中出现问题的分析解决方法25
正文
第一章概述
第一节鸭电公司装机概述
南阳鸭河口发电有限责任公司一期工程安装350MW亚临界凝汽式发电机组两台，配装2台1081.2t/h蒸发量的锅炉，主机参数如下：
锅炉：
型式：
亚临界中间再热强制循环汽包炉
过热蒸汽流量：
1081.2t/h
过热蒸汽温度：
542.7℃
过热蒸汽压力：
17.566MPa
再热蒸汽出口流量：
991.2t/h
再热蒸汽进口温度：
338.5℃
再热蒸汽出口温度：
540.8℃
再热蒸汽进口压力：
4.264MPa
再热蒸汽出口压力：
４.０４６MPa
省煤器进口水温度：
２５２.４０℃
汽轮机：
型号：
D3Y---241
压力：
１６.９MPa
温度：
５４０／５４０℃
额定功率：
３５０.７８MW
发电机：
型号：
50WT21E--106
电压：
２２０００V
转数：
３０００rpm
最大功率：
３７０.７８MW
冷却方式：
水、氢、氢
第二节水源及水质概述
一、水质
鸭电公司水源为鸭河口水库水，属地表水，其水质分析项目如下：
表１－１：
鸭河口水库水质分析（此数据为2003年一季度数据）
项目
单位
分析结果
项目
单位
分析结果
外观
清澈透明
ＣＬ－
mg/l
4.50
浊度
0.5NTU
SO42-
mg/l
21.19
ＰＨ值
7.97
全硅
mg/l
5.0
游离ＣＯ２
mg/l
2.64
活性硅
mg/l
0.21
全固形物
mg/l
142.85
胶硅
mg/l
4.79
溶解固形物
mg/l
138.75
硝酸盐
mg/l
0.60
悬浮物
mg/l
4.10
亚硝酸盐
mg/l
―――
灼烧减量
mg/l
57.90
钙
mg/l
32.55
全碱度
mmol/l
1.86
镁
mg/l
6.88
氢氧根
mg/l
―――
铁
mg/l
0.00547
碳酸根
mg/l
―――
铝
mg/l
―――
重碳酸根
mg/l
１５２.５
铁铝氧化物
mg/l
―――
全硬度
mmol/l
２.５７
磷酸盐
mg/l
0.40
暂硬
mmol/l
２.５０
耗氧量
mg/l
1.80
永硬
mmol/l
０.０７
钠
mg/l
4.20
负硬
mmol/l
―――
钾
mg/l
1.02
腐殖酸盐
mmol/l
―――
由表中可以看出，鸭河口水中含有多种杂质，这是因为水是一种溶解能力很强的溶剂。
天然水在自然界循环过程中，无时不与大气、土壤、岩石接触，所以自然界的任何水体都不同程度地溶解各种杂质。
而且，按天然水主要指标分类方法：
鸭河口水库水属于中等含盐量水200~500mg/l），按硬度分类为软水（1.0~3.0mmol/l）。
二、某些技术指标的意义：
１、含盐量和溶解固形物
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。
溶解固形物则除了包括全部阴阳离子外，还应加上非离子态的SiO2，铁铝氧化物和有机物的含量。
２、硬度：
水中的硬度表示水中的钙镁离子之和。
碳酸盐硬度：
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浓度非常小，所以一般将碳酸盐硬度看作钙镁的碳酸氢盐。
碳酸盐硬度又叫暂时硬度。
非碳酸盐硬度：
水的总硬度和碳酸盐硬度之差称为非碳酸盐硬度，它是钙镁的氯化物和硫酸盐等，又被称为永久硬度。
３、酸度和碱度
碱度：
是指水中含有能接受氢离子的物质的量，天然水中的碱度主要由重碳酸根组成，当用酚酞做指示剂时，终点ＰＨ为8.1~8.3，水中的氢氧根中和成水，碳酸根中和成重碳酸根，此时滴定出的碱度为酚酞碱度。
当用甲基橙做指示剂时，终点PH为4.3~4.5，水中的氢氧根中和成水，碳酸根中和成碳酸；此时滴定出的碱度称为甲基橙碱度或全碱度。
酸度：
指水中含有能接受氢氧根离子的物质的量。
４、有机物
有机物的组成复杂，无论是对某些有机物的量或是对有机物的总量都难以测定，因此采用了各种相对表示有机物含量的指标。
化学耗氧量：
表示利用化学氧化剂氧化有机物所需的氧量。
生化需氧量：
表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量。
５、电导率和含盐量的关系
电导率的大小和水中含有例子的量有关，但由于各种阴阳离子的浓度大小不一，所以不能单凭电导率来计算水中的含盐量，对于同一水源或同一类水，即当水中各种离子的相对量一定时，则离子总浓度愈大，电导率愈大。
在实际应用中，可在一定的温度下直接以电导率反映水中含盐量的大小。
第三节电厂水汽损耗及水处理设备出力确定
水处理设备的全部处理应是电厂正常运行时的水汽损耗及机组启动或事故需要增加的损失之和。
鸭电公司一期工程两台350MW机组，则补给水量计算如下：
一、除盐系统
正常水汽损失率按1.5%，排污率按1.0%
锅炉连续蒸发量为：
1081.2×22162.4t/h
正常汽水损失为：
2162.4×1.5%＝32.4t/h
正常排污损失为：
2162.4×1.0%＝21.6t/h
锅炉吹灰用汽：
17.5t/h
油罐加热用汽：
2t/h
电除尘用汽：
3t/h
暖通用水汽量：
10t/h
启动及事故增加损失：
1081.2×6%＝64.9t/h
系统正常供水量：
32.4+21.6+17.5+2+2+10＝86.5t/h
所以设计系统正常出力为：
90t/h
系统最大需供水量：
86.5+64.9＝151.4t/h
二、预处理系统
除盐系统需水量（自用水率按10%计）：
90+90×10%99t/h
生活饮用水：
40t/h
系统正常处理水量：
99+40＝139t/h
系统最大处理水量：
151.4+151.4×10%+40＝207t/h
第四节电厂水处理系统选择及工艺流程
一、系统选择：
根据水源水质分析资料和机组对给水品质的要求，锅炉补给水需进行预处理及除盐处理。
预处理：
包括混凝、澄清、过滤三个过程。
锅炉补给水除盐部分采用一级除盐加混床系统。
阴阳离子交换器为逆流再生式。
系统中澄清器及混床为母管制联接，清水泵、过滤器及一级除盐设备为单元制联接。
经处理后除盐水品质可达到下列指标：
硬度：
0mmol/l
SiO2：
＜20ug/l
电导率：
＜0.2us/cm
二、水处理系统流程
鸭河口水库水循环水泵生水池生水加压泵生水加热器空气分离器机械搅拌澄清池澄清水箱 清水泵高效过滤器阳离子交换器除碳器中间水箱中间水泵阴离子交换器混合离子交换器树脂捕捉器除盐水箱除盐水泵供机组使用
共设计两套除盐系列，正常时，一套运行，一套再生或备用，启动或事故时，可两套同时运行。
第二章水的预处理
锅炉补给水在进行离子交换除盐之前，需预先将水中影响离子交换过程或有害离子交换剂的杂质除掉。
这种水处理工艺通常称为预处理。
对地表水的预处理的目的，主要是除掉原水中的悬浮物、胶体及大分子有机物等，因为这些杂质一旦进入离子交换器内，不仅使树脂层阻力增大，而且易被吸附在树脂表面，影响树脂的交换能力，有机物还能造成阴树枝有机物污染，而且有些有机物会在树脂层中滋生微生物，堵塞树脂孔隙，增加水流阻力，降低出水质量，离子交换树脂对胶体SiO2的去除能力较弱。
如果进水中胶体SiO2的含量较高，则可能使除盐水含SiO2量超标。
水中铁和锰的化合物常常在离子交换树脂上形成永久性附着，降低树脂的交换容量。
地表水的预处理，通常采用混凝、沉淀和过滤的方法。
鸭河口电厂预处理所用设备规范如下：
机械加速澄清池：
2台Q=200t/h
LLY高效过滤器：
2台Q=100~120m3/h
凝聚剂加药装置：
1套NZJY型Q=96L/HP=1.0Mpa
助凝剂加药装置：
1套NZJY—1型Q=96L/HP=1.0Mpa
澄清水箱：
钢筋混凝土结构V=150m32个
清水泵：
2台型号：
IS100—65—200
配备电机型号：
Y180M—2最大流量120t/h
电机功率：
22KW扬程：
47—54mH2O
饮用水泵：
2台型号：
IS80—65—160
电机型号：
Y132S—2功率：
7.5KW
最大流量：
60t/h扬程：
29—36mH2O
第一节加药装置的设备及其运行
加药装置为一钢制组装架，其中包括加药泵，加药平台，梯子，花纹钢板，药液箱等。
凝聚剂和助凝剂加药装置各有两个储药罐V=1.0m3，罐体材质为A3钢，内衬3mm橡胶一层，每个罐上带就地液位计，以显示药液液位，罐内有电动搅拌器以使药液混合均匀，加药泵前为Y型管式过滤器以过滤药液中的杂质，加药泵型号为FZM—96/1.0—03，正常运行时，一台运行，一台备用，每套加药装置配有EAX型自动加药调节装置一台，可根据原水流量来自动调节加药量。
第二节机械加速澄清池的设备及其运行
机械加速澄清池也属于泥渣循环型澄清池，一般由钢筋混凝土构成，横断面为圆形，内部有搅拌装置和导流隔墙。
这种澄清池的工作特点，是利用机械搅拌叶轮的提升作用来实现泥渣的循环和接触絮凝。
原水进入澄清池后与混凝剂在环形进水槽内混合均匀，然后进入第一反应室与几倍原水的循环泥渣在叶片的搅拌下，进行接触絮凝，再经叶轮提升至第二反应室，继续反应以形成较大的絮凝颗粒，最后通过导流室进行分离室沉淀分离。
沉淀分离出的泥渣大部分随回流进入第一反应室参加接触絮凝，过剩泥渣进入泥渣浓缩室经浓缩后定期排出。
澄清水上升至清水区，最后通过集水槽送出。
混凝剂一般加在进水管道中，絮凝剂加在第一反应室或第二反应室或者也加在进水管道中，但加药点应在混凝剂加药点后。
一、机械加速澄清池和其他澄清池相比有以下优点：
1、澄清效率高，单位面积产水量大。
2、适应性强，澄清效果稳定。
3、选择好合适的药剂，对低温低浊度水的处理有较强的适应性，但需要机械搅拌装置，维修较麻烦。
二、机械加速澄清池的使用条件为：
1、进水悬浮物含量小于1000mg/l，较短时间内悬浮物也可以达到30001000mg/l，悬浮物含量再升高则处理效果差。
2、水温波动幅度，每小时不应大于1℃。
三、机械加速澄清池的主要工艺参数：
1、机械加速澄清池在运行中，由于排泥，配制混凝剂溶液等要消耗水量，这部分水为自用水，一般自用水量约占出水量的5%—10%。
2、上升流速：
第二反应室和导流室中流速为45—60mm/s，在分离室中为1.0mm/s左右。
3、流经时间：
水在池中总停留时间为1.2—1.5小时，第一反应室中为15min，第二反应室中为2—2.5min，导流室中为2.25min，分离室中为50—70min。
4、高度：
清水区1.5—2.5m，底部锥体为0.5—3.0m，总高为3—8m。
5、容积比：
第一反应室：
第二反应室：
分离室=2：
1：
7
6、搅拌器：
叶轮提升水量为3—5倍进水量。
7、集水槽中流速为0.4m/s，孔眼流速为0.6m/s左右。
8、进出水管中流速为1m/s左右。
第三节生水加热器的设备及其运行
鸭河口水库水通过循环水泵到原水池，生水泵把原水打到生水加热器内，生水加热器是表面式加热器，生水和主厂房来的加热蒸汽进行热交换后，温度得到提高。
生水加热器出水温度控制在30+1℃，进澄清池的生水温度是靠两个电动门来控制的，当温度较低时，蒸汽管道上的电动门自动打开，温度高时，蒸汽管道上的电动门自动关小。
另外，当生水温度高而蒸汽管道上的电动门关小仍不能迅速降低温度时，生水旁路电动门将开启，待温度降至30℃时，旁路电动门将自动关闭，蒸汽经热交换后冷却为疏水，进入澄清水箱中。
第四节高效过滤器的设备及其运行
一、高效过滤器结构及原理：
LLY高效过滤器是以纤维束为滤料,若干纤维束以一定的密度排布于过滤器中，构成一松散的,易于清洗的滤层。
为调节滤层的密度，在内部设置由不透水的柔性材料（胶囊）构成的加压室。
过滤时，在加压室内充入一定体积的水，使纤维处于一定的压实状态，待过滤水在压力作用下，沿纤维束的伸展方向流过，悬浮物及大分子有机物被压实的纤维束截留，即水得到了过滤。
当过滤器失效后清洗时，排出加压室内的水，纤维束被放松，用水沿纤维束伸展方向流过，并同时伴有空气，截留物被清洗下来，过滤器得到了清洗再生。
二、高效过滤器的主要技术特性及性能
1、高效过滤器的技术参数：
工作压力：
0.6MPa试验压力：
0.75MPa
工作温度：
＜60℃
过滤流速：
20—50m/h（通常为30m/h）
滤前水质：
悬浮物≤20mg/l浊度：
20FTU
滤后水质：
悬浮物≤1mg/l浊度：
1FTU
截污容量：
5—10kg/m3（滤料）
最大运行压差：
＜0.2MPa
2、高效过滤器的清洗参数：
清洗水压力：
≥0.1MPa
上向洗强度：
3—5L/m2·s
下向洗强度：
6---10L/m2·s
空气吹洗压力：
0.05MPa（不能超过0.1MPa）
空气吹洗强度：
40---60L/m2·s
清洗时间：
上下向洗时间之和35—60min且下向洗比上向洗时间要长。
3、高效过滤器与砂滤器相比的优点：
（1）高效过滤器的过滤精度，截污容量，过滤阻力可通过改变加压室的充水量进行调节。
（2）截污容量大，过滤效率高，出水水质好。
（3）易于清洗，且反洗时不会象石英砂滤料随水流漏出。
（4）去除悬浮物，有机物及胶体物质的能力高于石英砂过滤器。
三、高效过滤器出水水质不良的原因及处理方法
1、可能使出水水质不良的原因：
（1）过滤器失效
（2）冲洗不彻底
（3）进水带气
（4）胶囊水泄露
（5）负荷波动大
（6）下向洗进水阀不严
（7）浊度计不准
2、处理方法
（1）对过滤器进行清洗
（2）重新对过滤器进行清洗（检查清洗效果的方法：
关闭上向洗进水阀，用压缩空气搅动1—2分钟后，若上向洗排水不变浑浊，说明滤层已清洗干净）。
（3）查出进水带气的原因，消除进气的因素，检修压缩空气入口门，使之严密。
（4）修补胶囊或更换胶囊
（5）稳定负荷。
（6）检查关严下向洗进水阀，或者更换一只严密的阀门。
（7）取样分析，联系热工进行处理。
第三章纯水制备
原水经过预处理后，已除去了水中悬浮杂质而成为清水。
要制备纯水，还要除去水肿离子态杂质，我们把除去水中离子态杂质的过程，称为水的除盐处理。
现在普遍采用离子交换处理来除去水中离子态杂质，这种方法可将水中离子态杂质清除得比较彻底，制备很纯的水。
鸭河口电厂除盐处理采用一级除盐加混床系统，所用设备规格如下：
逆流再生阳离子交换器：
2台直径：
2500HR=1600mm
逆流再生阴离子交换器：
2台直径：
2500HR=2400mm
除碳器（大气式）：
2台直径：
1500HL=3200mm
中间水泵：
2台IH100-65-200
中间水箱：
2台V=15m3
体内再生混合离子交换器：
2台直径：
1800HR=500/1000mm
树脂捕捉器：
2台直径：
150
阳树脂储存罐：
1台直径：
2500
阴树脂储存罐：
1台直径：
2500
酸储存罐：
2台V=20m3
碱储存罐：
2台V=20m3
阳床用酸计量箱：
1台V=0.63m3
混床用酸计量箱：
1台V=2.0m3
阴床用碱计量箱：
1台V=2.0m3
混床用碱计量箱：
1台V=0.63m3
除盐水箱：
2个V=1000m3
除盐水泵：
3台IH100-80-1602台
IH150-125-3151台
再生水泵：
3台IH65-50-160
废水泵：
2台IH80-65-160
废水池：
2个V=150m3
泥浆池：
1个V=150m3
泥浆泵：
2台50QW45-30
罗茨风机：
2台R222型
压缩空气储罐：
2台V=12.5m3
混床酸碱喷射器：
2个BPS-1500
阳阴床酸碱喷射器：
2个BPS-2000
第一节离子交换树脂
离子交换处理需用一种称作离子交换剂的物质来进行，这种物质遇水时，可将其本身所具有的某种离子和水中同符号的离子之间相互交换，而本身不溶于水。
离子交换剂种类很多，现在多用离子交换树脂，鸭河口电厂所采用的离子交换树脂为：
强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂（001×7）
强碱性季胺Ⅰ型阴离子交换树脂（201×7）
一、离子交换树脂的结构
离子交换树脂的结构可分为三部分：
1、高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯乙烯、聚丙烯酸等。
2、离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子（称为反离子）的离子型官能团或带有极性的非离子型官能团。
3、空穴：
它是在干态或湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构之间的空间（不包括高分子链之间的空隙），无空穴的结构属于凝胶型，有空穴结构的属于大孔型。
二、离子交换树脂的主要性能
1、含水率：
离子交换树脂中的水分一部分是和活性基团相结合的水，称为化合水，一部分是吸附在表面上或滞留在孔眼中的游离水（非化合水），后者能用离心法除去，与树脂性能无关。
含水量通常以每克湿树脂（除去表面水分后）所含水的百分数表示，因此也称为含水率。
树脂的含水率与交联度有密切关系，交联度愈低，含水率就愈大，一般树脂交联度在7%时，含水率在45~55%，对于凝胶型树脂，其含水率可反映树脂的孔隙率，即含水率愈大，树脂孔隙愈大，树脂在使用过程中，如含水率发生变化，说明树脂结构可能遭到破坏，如树脂发生链的断裂，孔结构变化，交换容量下降时，含水率也会随之发生变化。
2、密度：
树脂密度有以下几种表示法：
（1）湿真密度：
指树脂在水中经充分膨胀后的质量与本身所占真实体积（不包括树脂间的空隙）之比。
（2）湿视密度：
指树脂在水中充分膨胀后的质量与其堆积体积之比，也称堆积密度。
3、溶胀性
于树脂浸泡于水中，体积变大成为湿树脂；湿树脂转型时，体积也有变化，树脂的这种性质称为溶胀性，前一种发生的体积变化称为绝对溶胀度，后一种发生的体积变化称为体积溶胀度（相对溶胀度）或转型膨胀。
树脂的运行和再生，经历成百上千次的缩胀变化，会促使树脂颗粒破碎，在生产中，减少树脂的再生次数，可延长树脂的使用寿命。
4、耐磨性
它是树脂机械强度的指标，因树脂在使用过程中，由于相互摩擦和胀缩作用，会产生破裂现象。
耐腐性常用耐磨率和磨后圆球率来表示。
5、可逆性
离子交换反应具有可逆性，这是离子交换树脂可用于水处理的重要性能。
6、选择性
离子交换反应与溶液中离子浓度和离子种类有很大关系。
在稀溶液中离子浓度相同的条件下，对不同种类的反离子，树脂的交换能力也不相同，这种性能称为树脂的选择性。
离子交换树脂对水中不同离子的选择性与树脂的交联度、交换
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