1、660MW超臨界機組集控值班員理論培訓 660MW超臨界機組集控值班員理論培訓 學習內容v 緒論v第一章 電廠用水概述v第二章 水的預處理v第三章 水的預脫鹽（超濾、反滲透）v第四章 鍋爐補給水深度除鹽v第五章 凝結水精處理v第六章 超臨界機組熱力設備腐蝕概述v第七章 熱力設備的氧腐蝕和酸性腐蝕v第八章 超臨界機組的水化學工況v第九章 冷卻水系統(tǒng)的腐蝕與防護v第十章 熱力設備的化學清洗緒緒 論論v一、超臨界機組的工作特點一、超臨界機組的工作特點v二、超臨界機組對水質的要求二、超臨界機組對水質的要求v三、超臨界機組的化學工作三、超臨界機組的化學工作發(fā)電廠類型 能量轉化過程示意圖能量轉化過程示意圖

2、 鍋 爐汽輪機發(fā) 電 機 蒸 汽化學能(燃料)熱能機械能電能Power Plantv一、超臨界機組的工作特點一、超臨界機組的工作特點 蒸汽參數(shù)超過水的臨界狀態(tài)的壓力( 22.129MPa)和溫度(374.15)的機組稱超臨界機組。實際運行的超臨界機組的蒸汽參數(shù)大多在23MPa和538以上，我國600MW超臨界火力發(fā)電機組的參數(shù)范圍為24-25MPa，538-566。 超臨界鍋爐的典型水汽流程是： 給水省煤器螺旋水冷壁垂直水冷壁 汽水分離器頂棚和包覆過熱器低溫過熱器 屏式過熱器高溫過熱器集汽聯(lián)箱。 超臨界直流爐機組水汽流程如圖超臨界直流爐機組水汽流程如圖 600MW汽輪發(fā)電機組汽水循環(huán)流程水、汽

3、命名 v(1)原水：原水：未經任何處理的天然水(如江河、湖、泊、海洋、地下水等) 稱為原水，又稱生水。v(2)清水：清水：原水經過混凝澄清過濾后，去掉懸浮物的水稱為清水。v(3)鍋爐補給水：鍋爐補給水：原水經過各種方法凈化處理后，用來補充熱力發(fā)電廠汽水損失的水，稱為鍋爐補給水。可分為軟化水、蒸餾水、除鹽水和高純水等。v(4)凝結水：凝結水：在汽輪機中做功后的乏汽冷凝成的水稱為凝結水。 v(5)疏水：疏水：各種蒸汽管道和用汽設備中的蒸汽冷凝水稱為疏水。v(6)返回水：返回水：熱電廠向用戶供熱后，回收的蒸汽冷凝水稱為返回水。v(7)給水：給水：送進鍋爐的水稱為給水。發(fā)電廠的給水主要由凝結水，補給水

4、和各種疏水組成。v(8)鍋爐水：鍋爐水：在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為鍋爐水，習慣上簡稱爐水。v(9)冷卻水：冷卻水：用作冷卻介質的水稱為冷卻水，又稱循環(huán)水。主要是指通過凝汽器用以冷卻汽輪機排汽的水。v(10)飽和蒸汽：飽和蒸汽：爐水吸熱蒸發(fā)成為濕分較大的蒸汽。v(11)再熱蒸汽：再熱蒸汽：在汽輪機高壓缸做功后的蒸汽，重新抽出進入鍋爐再熱器加熱，然后再進入中壓缸繼續(xù)做功的蒸汽。v(12)過熱蒸汽：過熱蒸汽：飽和蒸汽經過熱器加熱后的干蒸汽。二、超臨界機組的水質二、超臨界機組的水質 水質不良還會引起熱力設備的金屬腐蝕，結垢和積鹽。 三、超臨界機組的化學工作三、超臨界機組的化學工作v (1)鍋

5、爐補給水的凈化處理。包括除去天然水中的懸浮物和膠體的澄清及過濾處理；反滲透預除鹽處理，以及離子交換深度除鹽處理。v (2)汽輪機凝結水的精處理。v (3)熱力設備的腐蝕與防護及水化學工況。思考題 1. 電廠如何將燃料的化學能轉換成電能? 2. 畫出凝汽式電廠汽水系統(tǒng)流程圖，并標出出各部分的設備名稱和水汽名稱。 3. 水質不良會引起什么現(xiàn)象?有什么危害?第一章 電廠用水概述v 第一節(jié) 電廠用水的水源及水質特點v 第二節(jié) 天然水中的雜質和天然水分類v 第三節(jié) 電廠用水的水質指標v 第四節(jié) 水質校核 第一節(jié) 電廠用水的水源及特點v一、水的結構v二、二、水的特性v三、水的自然分布v四、水的運動v五、天

6、然水中的雜質特性v六、鍋爐補給水凈化流程v一、水分子的結構一、水分子的結構v水的基本化學式為H2O。兩個氫原子核排列成以氧原子核為頂?shù)牡妊切巍Ｋ肿邮且粋€極性很強的分子。在正極一方有兩個裸露的氫核，在負極一方有氧的兩對孤對電子，五個水分子之間形成四個氫鍵，其中每一個外圍分子又再與另外的分子繼續(xù)生成氫鍵。這種現(xiàn)象稱為水分子的締合現(xiàn)象，所以水是單個分子H2O和(H2O)n的混合物，(H2O)n稱為水子的集聚體或聚合物。v二、水的特性二、水的特性v1、水的狀態(tài)、水的狀態(tài) 水在常壓下有汽、液、固三態(tài)。在常壓下，水的冰點為0，沸點為100。在自然環(huán)境中可以固體存在，也可以液體存在，并有相當部分變?yōu)樗?/p>

7、蒸汽。火力發(fā)電廠的生產工藝就是利用水的這種三態(tài)變化來轉換能量的。v2、水的密度、水的密度 水的密度是3.98時最大為1g/cm3。高于或低于此溫度時，其密度都小于1g/cm3。v 3、水的比熱容、水的比熱容 在所有的液體和固體物質中，水的比熱容最大（4.1868J/g）同時水也有很大的蒸發(fā)熱和溶解熱。這是因為水加熱時，熱量不僅消耗于水溫升高，還消耗于水分子聚合物的解離(氫鍵)。4、水的溶解能力、水的溶解能力 水是一種優(yōu)良極性溶劑。能溶解大量雜質。鍋爐補給水凈化的任務就是將水在自然界中所溶解的雜質除去。5、水的電導、水的電導 因為水是一種很弱的兩性電解質，能電離出少量的H+和OH-，所以即使是理

8、想的純水也有一定的導電能力，這種導電能力常用電導率來表示。 電阻率是對斷面為lcmlcm、長lcm體積的水所測得的電阻，單位是歐姆厘米(cm)。 電導率是電阻率的倒數(shù)。電導率的單位是西門子/厘米(S/cm或S/cm)。 25時純水的電導率為0.0546微西門子/厘米(S/cm)。 v6、水的沸點與蒸汽壓、水的沸點與蒸汽壓 蒸發(fā) H2O(l) H2O（g） 凝結v 在溫度一定的情況下，達到動態(tài)平衡時的蒸汽稱為該溫度下的飽和蒸汽，這時的蒸汽壓力稱為飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓。 當水的溫度升高到一定值，其蒸汽壓力等于外界壓力時，水就開始沸騰，這時的溫度稱為該壓力下的沸點。v 當氣體高于某一溫度時，不管加

9、多大壓力都不能將氣體液化，這一溫度稱為氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化的壓力稱為臨界壓力。水蒸汽的臨界溫度為374.15，臨界壓力為22.129MPa。 v7、水的化學性質v（1）水能與金屬和非金屬作用放出氫 2Na+2H2O2NaOH+H2 Mg+2H2OMg(OH)2+H2 3Fe+4H2O Fe3O4+4H2 3Fe+4H2O Fe(OH)2+4H2 C+H2OCO+H2v（2）水還能與許多金屬和非金屬的氧化物反應，生成堿和酸。 CaO+H2OCa(OH)2 SO3+H2OH2SO4 CO2+H2OH2CO3v（3）水有很強的穩(wěn)定性，加熱到2000時，才有0.588%的水分解：

10、2H2O=H2+O2 水具有以上的特性，是水用來做熱力發(fā)電廠能量轉換的介質的先決條件。v三、水的自然分布三、水的自然分布1、生物圈、生物圈 生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物(包括人類)及其生存環(huán)境的總體。它是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，其劃分的范圍在海平面以上9km到海平面以下10km，它包括了上千萬種物種。生物圈中所有的生物都離不開水，水是生命最基礎的物質，沒有水就沒有生命。v2、水圈（水的分布）、水圈（水的分布） 地球是一個水量極其豐富的天體。海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構成了一個連續(xù)的圈層，覆蓋著3/4以上的地球表面，稱為水圈，它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、淺層與深層

11、地下水以及兩極冰帽和高山冰川的冰，還包括大氣中的水滴和水蒸汽。水水 的的 分分 布布 比比 例例四、水的運動：四、水的運動： 自然循環(huán)運動：水的社會循環(huán) 五、 水中雜質的綜合特性粒 徑（mm）10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 0.1分 類真溶液膠 體懸浮物成 分主要離子溶解氣體無 機有 機下沉物（無機）漂浮物（有機）陰陽主要維量Cl-SO42-HCO3-CO32-HsiO3-Na+K+Ca2+Mg2+O2CO2N2H2SCH4SiO2H2OFe(OH)3H2OAl2O3H2O腐殖質富里酸硅鋁酸鹽顆粒、沙礫、粘土動植物殘枝碎片危 害結垢、積鹽、腐蝕污

12、染強堿性陰離子交換樹脂、硅垢堵塞管路污染陽樹脂特 征透明光照下混濁渾濁肉眼可見分辨工具質子顯微鏡超顯微鏡顯微鏡沉降1M的時間200a2a7d2min常用處理方法蒸餾、電滲析、反滲透、閃蒸、離子交換超 濾精密過濾自然沉降、過濾混凝、澄清、過濾六、火電廠用水特點六、火電廠用水特點 v1、地表水（江河湖泊）地表水（江河湖泊）v（1）江河水：因季節(jié)河流域不同水質有所不同。v低含鹽量水(500mg/L)為硫酸鹽型水質，陽離子以Na+為主；v高含鹽量水(1000mg/L)為氯化物型水質，陽離子也以Na+為主。 v（2）湖泊水：v淡水湖的離子總量為小于1000mg/L；v咸水湖的離子總量為100025000

13、mg/L；v鹽水湖的離子總量為大于25000mg/L。 v五大淡水湖，即鄱陽湖、洞庭湖、太湖、洪澤湖、巢湖。青海湖為咸水湖。v2、地下水：、地下水：v埋藏在地表以下的所有天然水都稱為地下水。按其埋藏的條件分為潛水(淺層地下水)和承壓水(深層地下水)兩種。淺層地下水是指分布在第一個隔水層以上靠近地表面的沉積物孔隙內水、風化巖石裂縫內水、碳酸鹽巖溶洞內水等。深層地下水是指隔水層之間的水。v3、海水：、海水：v海水是天然水體的主要組成部分，它覆蓋的面積約占地球表面的71。含鹽量特別高，約為35g/L左右。七、地表水和地下水的差異：七、地表水和地下水的差異：v1、地表水江、河、湖水的特點是：v (1)

14、 懸浮物含量高。v (2)含鹽量較低，硬度和CO2含量較低。v (3) 地表水中的含氧量呈飽和狀態(tài)。v (4)地表水易被污染。v2、地表水海水的特點是：v (1) 懸浮物含量高。v (2)含鹽量很高，氯化物含量最高。v (3) 含氧量呈飽和狀態(tài)。v (4)海生動植物較多，尤其是貝類、藻類 等有機物含量很高。v3、地下水的特點v (1) 懸浮物和菌類含量低，水質清澈。v (2)水質和水溫較穩(wěn)定。v (3)溶解氧含量較低，游離二氧化碳含量較高。v (4) 含鹽量和硬度較地表水高（海水除外）。v (5)含有廣泛的鐵質。v (6)不易被污染。 八、鍋爐補給水凈化及處理八、鍋爐補給水凈化及處理 v例例1

15、、某電廠取自黃河灘地地下水：、某電廠取自黃河灘地地下水：第四系全新潛水水井24眼，第四系上更新統(tǒng)淺層承壓水5眼，設計水質按潛水與淺層承壓水10:1比例混。工藝流程為：v 由循環(huán)水弱酸樹脂處理系統(tǒng)來水軟水箱軟水泵保安過濾器超濾裝置超濾水箱高壓泵反滲透裝置淡水箱淡水泵逆流再生陽離子交換器逆流再生陰離子交換器混床除鹽水箱除鹽水泵主廠房熱力系統(tǒng)。v 出水水質量標準：v 電導率：0.15S/cm(25)v 二氧化硅：10g/Lv例例2、某火電機組，以長江水為水源。補給水處理流程為：v例例3、寶二、寶二4X300MW電機組采用水庫水為水源，電機組采用水庫水為水源，屬地表水，含鹽量為302.16mg/L，經

16、混凝澄清后作為化學除鹽水，鍋爐補給水凈化除鹽工藝流程如下：v水庫水1330m/h機加速澄清池（投加堿式氯化鋁或聚丙烯酰胺）蓄水池生水加熱器高效過濾器陽雙室固定床除碳器中間水箱陰雙室固定床混床除鹽水箱凝結水貯水箱。v系統(tǒng)出水質量標準：v 硬度：0umol/l； 二氧化硅：20g/L；v 電導率：0.3s/cm。v國電寶二國電寶二660MW超臨界機組補給水處理系統(tǒng)超臨界機組補給水處理系統(tǒng)工藝流程如下工藝流程如下：v 主廠房生水加熱器的來水原水箱超濾給水泵精密過濾器（100）超濾裝置超濾水箱升壓泵精密過濾器（5）高壓泵反滲透裝置淡水箱淡水泵逆流再生陽離子交換器除碳器中間水箱中間水泵逆流再生陰離子交換

17、器混床除鹽水箱除鹽水泵主廠房凝水補水箱。九、天然水中的主要幾種化合物 1、水中的碳酸化合物、水中的碳酸化合物 K1 K2 CO2(aq)+H2O H+HCO3- 2H+CO32- 根據平衡關系式得： PH=6.35+lgHCO3-lgCO2 PH=10.33+lgCO32-lgHCO3- 1=CO2/C+HCO3-/C+CO32-/C 由方程組繪成碳酸鹽的電離度和PH的關系圖：從上圖可以看出：(1)當PH4.3時時，碳酸鹽化合物全部轉化為CO2；(2)當PH值升高時， CO2降低，(HCO3-)增大，當pH8.38.4時，碳酸化合物全部轉化為HCO3-；(3)PH值再繼續(xù)升高(大于8.3時)，

18、CO2消失，HCO3-和CO32-同時存在，HCO3-含量降低，CO32-含量增大，當pH=12時，水中碳酸化合物幾乎完全以CO32-的形態(tài)存在。2、硅酸化合物 K1 K2 H2SiO3 H+HSi03- 2H+Si032- (固體) 不同PH值時水中各種硅酸化合物的百分 硅酸形式PH值567891011H2SiO310099.999.099.950.08.90.8HSiO3-0.11.09.150.091.098.2SiO32-0.11.0十、天然水的分類1、按水質指標分類、按水質指標分類（1）按含鹽量分類）按含鹽量分類 天然水按含鹽量分四類 （2）按硬度分類）按硬度分類 按水中硬度的含量，

19、可將天然水分為五種類型 低含鹽量水中等含鹽量水較高含鹽量水高含鹽量水200mg/L200500mg/L 5001000mg/L1000mg/L極軟水軟 水中等硬度水硬 水極硬水9.0mmol/L2、按水處理工藝學 離子的結合順序為：Ca2+、Mg2+、Na+K+ HCO3-、SO42-、C1-（1）堿性水(BH) （2）非堿性水非堿性水(HB)12Ca2+12Mg2+Na+ + K+HCO3-12SO42-C1-12Ca（HCO3）212Mg（HCO3）2NaHCO3+KHCO3Na2SO4+K2SO4NaC1+ KC11/2Ca2+1/2Mg2+Na+ + K+HCO3- 1/2SO42-C

20、1-1/2Ca（HCO3）21/2CaSO41/2MgSO4Na2SO4+K2SO4NaC1+ KC11/2Ca2+1/2Mg2+Na+ + K+ HCO3- 1/2SO42-C1-1/2Ca（HCO3）21/2Mg（HCO3）21/2MgSO4Na2SO4+K2SO4NaC1+ KC1十一、天然水中的堿度 天然水中主要為： B=OH-+HCO3-+ 1/2CO32-+H3SiO4-+B(OH)4-+1/2HPO42-+NH3 OH-+ 1/2CO32- +HCO3-酚酞堿度： P= OH-+1/2 1/2CO32- 甲基橙堿度M： M= OH-+ 1/2CO32- +HCO3-存在形式堿度成

21、分含量P與M與的關系OH-CO32-HCO3-OH-P=M00P=MOH-、CO32-2P-M2（PM）0M2PHCO3-00MP=0，M=H CO3-十二、天然水的特點1地表水（江、河、湖、泊）：(1) 懸浮物和膠體含量較多，濁度較高。(2)含鹽量較低，硬度和CO2含量較低。(3) 含氧量呈飽和狀態(tài)。 (4)地表水易被污染；含有藻類，并具有色、臭、味。2地下水： (1) 經土壤和砂礫的過濾去除了水中大部分懸浮物和菌類，水質清澈。 (2)水質和水溫較穩(wěn)定。 (3)溶解氧含量較低，游離CO2含量較高。 (4)含鹽量和硬度較高。 (5)含有廣泛的鐵質。 (6)不易被污染。 3、海水：（1）含鹽量特

22、高，約35g/L左右。（2）藻類和有機物含量很高。（3）懸浮物含量很高。 海水的化學組分通常用鹽度和氯度表示。鹽度是表示海水含鹽量的指標，一般為35左右；氯度是表示海水中氯化物含量的指標，一般為20左右。 十三、水質校核（一）、水中陽離子與陰離子（一）、水中陽離子與陰離子（二）、含鹽量和溶解固體（二）、含鹽量和溶解固體 含鹽量100mg/L的水樣，a應5。 （三）、硬度（三）、硬度 （四）、（四）、 pH與碳酸鹽化合物的關系：與碳酸鹽化合物的關系： 在pH8.3的水中，25時CO2、HCO3-與pH的關系應符合式 實測pH值與上述計算pH值的誤差a應0.2 v例例 某600MW火電廠采用地下水為水源的水質： Ca2+=69.05mg/L，Mg2+=26.3mg/L，HCO3-=298.87mg/L， SO42-=82.04mg/L，Na+K+=63.9mg/L，Cl-=61.04mg/L， 游離CO2=10.2 mg/L，PH=7.47.6,可溶硅為：15.79 mg/L （1）按水處理工藝這種水屬哪類？可以形成哪些化合物，含量 為多 少mmol/L? （2）該種水質的硬度、堿度和含鹽量各為多少mg/L(或mmol/L)? v解：