電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)
火電廠集控運(yùn)行
火電廠集控運(yùn)行知識(shí)
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零基礎(chǔ)學(xué)習(xí)火電廠集控運(yùn)行知識(shí)！
一、火力發(fā)電廠生產(chǎn)流程
燃料進(jìn)入爐膛后燃燒，產(chǎn)生的熱量將鍋爐里水加熱，鍋爐內(nèi)的水吸熱而蒸發(fā)，最后變成具一定溫度、壓力的過熱蒸汽，這種高溫高壓蒸汽經(jīng)管道送往汽輪機(jī)，使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子一同高速旋轉(zhuǎn)，從而發(fā)出電來。 所以火力發(fā)電廠的生產(chǎn)過程主要就是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過程，即燃料化學(xué)能---熱能—機(jī)械能--電能。最終將電發(fā)送出去。
高溫高壓蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)膨脹做功后，壓力和溫度降低，由排汽口排入凝汽器并被冷卻水冷卻，凝結(jié)成水，凝結(jié)水集中在凝汽器下部由凝結(jié)水泵打至低壓加熱器和除氧器，經(jīng)除氧后由給水泵將其升壓，再經(jīng)高壓加熱器加熱后送入鍋爐，如此循環(huán)發(fā)電。
由于水在熱力發(fā)電廠中水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過程不同，水質(zhì)有較大的差別。根據(jù)實(shí)際需要，我們常給予不同的名稱。
1、原水：是指未經(jīng)過任何處理的天然水（包括江河、湖、地下水，等等），它是熱力發(fā)電廠中各種水的來源。
2、鍋爐補(bǔ)給水：原水經(jīng)過各種處理方法凈化處理后，用來補(bǔ)充熱力發(fā)電廠中汽水損失的水。
3、凝結(jié)水：在汽輪機(jī)中做功后的蒸汽經(jīng)冷凝成的水。
4、疏水：各種蒸汽管道和用汽設(shè)備中的蒸汽冷凝水。
水是地面上分布最廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三。存在于地球表面的江河、湖泊和海洋的水稱為地表水；存在于土壤和巖層中的水，稱為地下水。天然水分為地下水和地表水。
天然水中雜質(zhì)多種多樣，但多種情況下，都是有一些元素組成的酸堿鹽之類的化合物，只有少量單質(zhì)和其它復(fù)雜化合物的形態(tài)
水中雜質(zhì)分類按粒徑大小可分為三類：懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)
1、懸浮物：是指顆粒直徑在100nm~1μm以上的顆粒物質(zhì)。
水發(fā)生渾濁現(xiàn)象都是由此類物質(zhì)造成的。
2、膠體：是指顆粒直徑大約在1—100nm之間的顆粒。
這些微粒的比較面積很大，具有明顯的表面活性，因吸附多量離子而帶電，由于同性相斥能在水中長(zhǎng)期保持分散狀態(tài)不會(huì)自然沉降，天然水中的礦物質(zhì)膠體主要是鐵、鋁和硅的化合物，其次是水生動(dòng)植物膠體腐爛和分解而成的有機(jī)膠體，它是使水體產(chǎn)生色、臭、味的主要原因之一。
3、溶解物質(zhì)：是指顆粒直徑小于1nm的微粒。
天然水中的溶解物質(zhì)大都為離子和一些溶解氣體。離子態(tài)物質(zhì)陽離子主要是鈣、鎂、鈉和鉀；陰離子主要有碳酸氫根、硫酸根、氯根、及其它少量硅酸根、硝酸根。氣體雜質(zhì)主要是O2 、 CO2。
水中有許多雜質(zhì)這就需要有一些特定的指標(biāo)表示水質(zhì)的好壞。通常分為兩類：一類是反映水中某種雜質(zhì)含量的成分指標(biāo)；例如，溶解氧、鈣離子等等。另一類是為了技術(shù)上的需要而人為擬定的，反映水中某一方面特性的技術(shù)指標(biāo)；例如：硬度、酸度等等。
地下水：含鹽量高、有機(jī)物少、水質(zhì)清澈，濁度低
地表水：含鹽量低、有機(jī)物含量高、水質(zhì)渾濁，濁度高
六、水質(zhì)不良對(duì)熱力發(fā)電廠造成的危害
熱力設(shè)備的結(jié)垢、浪費(fèi)燃料、受熱面損壞、降低機(jī)組效率、增加化學(xué)清洗次數(shù)、熱力設(shè)備的腐蝕、過熱器和汽輪機(jī)積鹽
混凝、澄清、過濾去除；亦即電廠中的預(yù)處理系統(tǒng)，水的預(yù)處理是在水除鹽處理之前，預(yù)先進(jìn)行初步處理，以便在水的精處理時(shí)取得良好效果。
天然水中的懸浮物大小不一，靜置時(shí)間很長(zhǎng)仍有一部分微小的顆粒殘留在水中。通常的單獨(dú)過濾很難清除水中微小懸浮物更不能清除膠體，而必須依靠混凝后在過濾?；炷幚砭褪窍蛩型都右环N名為混凝劑的化學(xué)藥品，他會(huì)使水中細(xì)小微粒變成大顆粒而下沉，混凝劑與水中膠體帶相反電荷，利用投加的混凝劑與水中原有的膠體發(fā)生吸附電中和作用使水中原有膠體長(zhǎng)大沉降下來。
主要的處理設(shè)備是澄清池：常用的有水力加速澄清池、機(jī)械攪拌澄清池等。
天然水經(jīng)過混凝處理后，雖然已經(jīng)將其大部分懸浮物除掉，從外觀上看也常常是清澈透明的，但在實(shí)際上水中免不了殘留少量的懸浮顆粒所以還需進(jìn)一步對(duì)懸浮物進(jìn)行處理，否則，當(dāng)進(jìn)行離子交換處理時(shí)，會(huì)污染交換劑，妨礙運(yùn)行。
亦即電廠中的除鹽系統(tǒng)。補(bǔ)給水處理系統(tǒng)=預(yù)處理系統(tǒng)+除鹽系統(tǒng)
為了除去水中的離子態(tài)雜質(zhì)，現(xiàn)在采用的最普遍的方法是離子交換。這種方法可以將水中的離子態(tài)雜質(zhì)清除的比較徹底，因而能制得很純的水（純水25℃時(shí)電導(dǎo)率為0.055μs/cm，混床出水可以達(dá)到0.06μs/cm）。所以，在熱力發(fā)電廠中鍋爐用水的制備工藝中，它是一個(gè)必要的步驟。離子交換處理，必須用一種稱作離子交換劑的物質(zhì)來進(jìn)行。這種物質(zhì)遇到水時(shí)，可以將其本身所具有的某種離子和水中同符號(hào)的離子相互交換。如H型離子交換劑遇到含有的Na+水時(shí)，就會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)R—H+ Na+→R—Na+H+ 反應(yīng)結(jié)果，水中的Na+被吸著到交換劑上，交換劑變成Na型，而交換劑上原有的H+跑入水中，水中的Na+被除去了。轉(zhuǎn)換成Na型的交換劑，可以用酸溶液通過的方法，使其變成H型離子交換劑，以便重復(fù)使用。
2.1.1離子交換樹脂：用來進(jìn)行離子交換的高分子化合物。
主要有兩部分組成：一部分具有高分子結(jié)構(gòu)形式稱為離子交換劑骨架，另一部分是帶有可交換離子的基團(tuán)（活性基團(tuán)），它們化合在高分子骨架上。所謂骨架是因?yàn)樗哂旋嫶蟮目臻g結(jié)構(gòu)，支持著整個(gè)化合物，就像動(dòng)物的骨架支持著肌體一樣。高分子化合物一般是由許多低分子化合物頭尾相結(jié)合、連成一大串而成的，此化合過程稱為聚合。根據(jù)引入的活性基團(tuán)不同，可將樹脂分為陰、陽離子交換樹脂。
用普通聚合法制成的離子交換樹脂都是由許多不規(guī)則的網(wǎng)狀高分子構(gòu)成的，類似凝膠，故稱為凝膠型樹脂。這種樹脂的缺點(diǎn)是抗氧化性和機(jī)械性較差，易受有機(jī)物污染等。一般孔徑為1—2nm，現(xiàn)在有大孔樹脂，超凝膠樹脂， 均粒樹脂。
物理性能 外觀、粒度、密度、含水率、溶脹性、耐磨性、溶解性、耐熱性、抗凍性、耐輻射性、導(dǎo)電性
化學(xué)性能 離子交換反應(yīng)的可逆性、 酸、堿性、 中和與水解、離子交換樹脂的選擇性、交換容量裝有陽樹脂的設(shè)備稱為陽床。裝有陰樹脂的設(shè)備稱為陰床。裝有陰、陽樹脂的設(shè)備稱為混床。
再生過程為上述過程的逆過程，再生出來的廢酸、堿進(jìn)入中和池排掉。
陽樹脂失效時(shí)首先漏Na，陰樹脂失效時(shí)首先漏硅，判斷陽、陰床失效主要是以監(jiān)督硅、鈉為主，另外導(dǎo)電度作為一個(gè)判斷指標(biāo)能迅速反映出設(shè)備運(yùn)行狀況。
除鹽設(shè)備的再生步驟一般分為：反洗、進(jìn)再生液、置換、沖洗
對(duì)透過的物質(zhì)具有選擇性的薄膜稱為半透膜，一般將只能透過溶劑而不能透過溶質(zhì)的薄膜稱之為理想半透膜。當(dāng)把相同體積的稀溶液（例如淡水）和濃溶液（例如鹽水）分別置于半透膜的兩側(cè)時(shí)，稀溶液中的溶劑將自然穿過半透膜而自發(fā)地向濃溶液一側(cè)流動(dòng)，這一現(xiàn)象稱為滲透，當(dāng)滲透達(dá)到平衡時(shí)，濃溶液側(cè)的液面會(huì)比稀溶液的液面高出一定高度，即形成一個(gè)壓差，此壓差即為滲透壓。
反滲透是滲透的一種反向遷移運(yùn)動(dòng)，是一種在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助于半透膜的選擇截流作用將溶液中的溶質(zhì)與溶劑分開的分離方法，它已廣泛應(yīng)用于各種液體的提純與濃縮，其中最普遍的應(yīng)用實(shí)例便是在水處理工藝中，用反滲透技術(shù)將原水中的無機(jī)離子、細(xì)菌、病毒、有機(jī)物及膠體等雜質(zhì)去除，以獲得高質(zhì)量的純凈水。
2.2.1滲透壓的大小取決于溶液的固有性質(zhì)，即與濃溶液的種類、濃度和溫度有關(guān)而與半透膜的性質(zhì)無關(guān)。
2.2.2按膜材料的化學(xué)組成大致可分為：醋酸纖維膜、芳香聚酰胺膜和復(fù)合膜。
回收率—指膜系統(tǒng)中給水轉(zhuǎn)化成為產(chǎn)水或透過液的百分率。膜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于預(yù)設(shè)的進(jìn)水水質(zhì)而定的，設(shè)置在濃水管道上的濃水閥可以調(diào)節(jié)并設(shè)定回收率?；厥章食３ＯＭ畲蠡员惬@得最大的產(chǎn)水量，但是應(yīng)該以膜系統(tǒng)內(nèi)不會(huì)因鹽類等雜質(zhì)的過飽和發(fā)生沉淀為它的極限值。
脫鹽率—通過反滲透膜從系統(tǒng)進(jìn)水中除去總可溶性的雜質(zhì)濃度的百分率。
透鹽率—脫鹽率的相反值，它是進(jìn)水中溶解性的雜質(zhì)成分透過膜的百分率。
流量—流量是指進(jìn)入膜元件的進(jìn)水流率，常以每小時(shí)立方米數(shù)(m3/h)或每分鐘加侖數(shù)表示(gpm)。濃水流量是指離開膜元件系統(tǒng)的未透過膜的那部分的“進(jìn)水”流量。這部分濃水含有從原水水源帶入的可溶性的組份，常以每小時(shí)立方米數(shù)(m3/h)或每分鐘加侖數(shù)表示(gpm)。
通量—單位膜面積上透過液的流率，通常以每小時(shí)每平方米升數(shù)(L/m2h)或每天每平方英尺加侖數(shù)表示(gfd)。
濃 水—未透過膜的那部分溶液，如反滲透系統(tǒng)的濃縮水。
離子交換樹脂制作成膜狀，則有如下特性：陽離子交換膜（其不可移動(dòng)的內(nèi)層離子為負(fù)離子，由此陽膜中產(chǎn)生負(fù)電場(chǎng)，溶液中負(fù)離子受到排斥），只容許陽離子透過，陰離子交換膜只容許陰離子透過；將膜做成電解槽的隔膜，即在膜片兩端加兩個(gè)電極（陽膜靠近陰極，陰膜靠近陽極），則離子就會(huì)發(fā)生遷移（陰離子透過陰膜到陽極處，陽離子透過陽膜到陰極處），這就是電滲析。
假設(shè)電解質(zhì)為食鹽水溶液，則陽極室（氯離子得到電子變?yōu)槁葰?、OH根變?yōu)檠鯕猓⒆優(yōu)樗嵝浴㈥帢O室（陰極反應(yīng)氫離子失去電子變?yōu)闅錃猓⒆優(yōu)閴A性。應(yīng)注意陽極和陽極室附近膜的腐蝕問題
它的價(jià)格便宜，但脫鹽率低。它廣泛被用于海水與苦咸水淡化；制備純水時(shí)的初級(jí)脫鹽以及鍋爐、動(dòng)力設(shè)備給水的脫鹽軟化等。
EDI(電滲析)除鹽，是利用混合離子交換樹脂吸附給水中的陰、陽離子，同時(shí)這些被吸附的離子又在直流電壓的作用下，分別透過陰、陽離子交換膜而被去除的過程。這一過程中離子交換樹脂是被電連續(xù)再生的，因此不需要使用酸和堿再生。EDI裝置應(yīng)用于反滲透系統(tǒng)之后，取代了傳統(tǒng)的混合離子交換裝置，能生產(chǎn)穩(wěn)定的去離子水。
EDI工藝采用一種離子選擇性膜和離子交換樹脂夾在直流電壓下兩個(gè)電極之間，在兩極間的直流電源電場(chǎng)從反滲透預(yù)處理過的水中去除離子。
離子選擇性膜同離子交換樹脂有著相同的工作原理和原材料，它們用于將某種特定的離子進(jìn)行分離。如圖4所示,陰離子選擇性膜只允許陰離子透過而不能透過陽離子，陽離子選擇性膜只允許陽離子透過而不能透過陰離子。通過在一個(gè)層狀、框架式的組件中放置不同的陰離子選擇性膜和陽離子選擇性膜，就建立了并列交替的淡水室和濃水室。離子選擇性膜被固定在一個(gè)惰性的聚合體框架上，框架內(nèi)裝填混合樹脂就形成了淡水室，淡水室之間的層就形成了濃水室。
EDI模塊的膜對(duì)放置在兩個(gè)電極之間，這兩個(gè)電極提供直流電場(chǎng)給模塊。在直流電場(chǎng)的推動(dòng)下，離子通過膜從淡水室被輸送到濃水室。因此，當(dāng)水通過淡水室流動(dòng)時(shí)，逐步達(dá)到無離子狀態(tài)，這股水流就是產(chǎn)水。
EDI系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：
EDI模塊在運(yùn)行時(shí)首先應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
EDI系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)最大限度地減少任何正常和持續(xù)的操作過程中模塊所需的維護(hù)。但是EDI系統(tǒng)運(yùn)行過程中，當(dāng)不符合進(jìn)水規(guī)范或者所加電壓不夠時(shí)，一定的維護(hù)還是必要的。
EDI模塊的主要污染物是硬度沉淀、TOC有機(jī)物、顆粒和鐵。
(1)硬度沉淀。如果EDI進(jìn)水的中含有較多的溶質(zhì)，就可能在濃水室中形成鹽的沉淀(如結(jié)垢)，結(jié)果產(chǎn)水水質(zhì)就會(huì)下降。如果進(jìn)水硬度過大、溶解的CO2較多和較高的pH值，將會(huì)使沉淀速度大大增加。要去除這些碳酸鹽，濃水室必須用酸性溶液進(jìn)行清洗。
(2)TOC有機(jī)物污染。含有有機(jī)污染物的進(jìn)水會(huì)污染阻塞離子交換樹脂和離子選擇性膜，形成的薄膜層嚴(yán)重影響離子遷移速率，從而影響產(chǎn)水水質(zhì)。如果發(fā)生這種情況，淡水室就必須用有機(jī)物去除劑進(jìn)行清洗。
(3)顆粒污染。粗的雜質(zhì)顆粒在EDI進(jìn)水時(shí)會(huì)造成進(jìn)水水流部分阻塞，引起模塊之間水流分配不均勻，從而導(dǎo)致模塊性能降低。在EDI進(jìn)水中，細(xì)小的顆粒會(huì)污染樹脂和濃水室。如果EDI進(jìn)水來自反滲透的產(chǎn)水箱而不是直接來自反滲透產(chǎn)水時(shí)，進(jìn)入EDI模塊之前特別需要一個(gè)非常微細(xì)的前置過濾器先將水過濾。在EDI模塊安裝之前，最好先用水將管道系統(tǒng)沖洗干凈，以防顆粒雜質(zhì)進(jìn)人EDI模塊。
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