1、电厂水处理基础知识目目?第一节第一节?第二节第二节?第三节第三节?第四节第四节?第五节第五节?第六节第六节?第七节第七节?第八节第八节录录自然界中水的概述自然界中水的概述火力发电厂水处理的意义火力发电厂水处理的意义水的预处理水的预处理超滤超滤反渗透反渗透离子交换离子交换锅炉水处理锅炉水处理冷却水处理冷却水处理第一节第一节 自然界中水的概述自然界中水的概述（一）自然界中水的循环（二）天然水的特征（二）天然水的特征? 1.1.大气降水（雨、雪）：比较洁净，但难以收集，大气降水（雨、雪）：比较洁净，但难以收集，无法直接利用无法直接利用? 2.2.江河水：水中悬浮物和胶态杂质较多，浊度高于江河水：水中
2、悬浮物和胶态杂质较多，浊度高于地下水；浊度随地区及时间变化较大；含盐量和硬地下水；浊度随地区及时间变化较大；含盐量和硬度较低，易受污染度较低，易受污染? 3.3.湖泊及水库水：流动性小，浊度较低；含盐量通湖泊及水库水：流动性小，浊度较低；含盐量通常高于河水；藻类较多，近年来富营养化问题严重常高于河水；藻类较多，近年来富营养化问题严重（二）天然水的特征（二）天然水的特征? 4.4.地下水：水质清澈，且水源不易受到外界污染地下水：水质清澈，且水源不易受到外界污染和气温影响；含盐量通常高于地表水；铁、锰含和气温影响；含盐量通常高于地表水；铁、锰含量通常较高量通常较高? 5.5.海水：含盐量高，各种盐
3、类比例基本一致，氯海水：含盐量高，各种盐类比例基本一致，氯化物含量约占总含盐量的化物含量约占总含盐量的 89%89%左右，硫化物次之子，左右，硫化物次之子，再次为碳酸盐再次为碳酸盐第二节第二节火力发电厂水处理的重要意义火力发电厂水处理的重要意义（一）火力发电厂的水汽循环系统（一）火力发电厂的水汽循环系统火力发电厂的水汽循环系统可分为火力发电厂的水汽循环系统可分为凝汽凝汽和和凝凝汽兼供热汽兼供热两种形式。两种形式。凝汽式凝汽式 是指只发电不供热的凝汽式发电厂的是指只发电不供热的凝汽式发电厂的水汽循环系统，这种系统正常运行的锅炉补给水水汽循环系统，这种系统正常运行的锅炉补给水量很小，一般为锅炉蒸发
4、量的量很小，一般为锅炉蒸发量的24%。凝汽兼供热式凝汽兼供热式 是指除发电外，兼向附近工业是指除发电外，兼向附近工业区、生活区供热的水汽循环系统，锅炉补给水量区、生活区供热的水汽循环系统，锅炉补给水量要大得多，如热力发电厂水汽循环系统。要大得多，如热力发电厂水汽循环系统。热力发电厂水汽循环系统主要流程见图热力发电厂水汽循环系统主要流程见图 3-13-1。（一）热力发电厂水汽循环系统主要流程（二）热力发电厂水汽循环的几种损失（二）热力发电厂水汽循环的几种损失实际运行中，任何水汽循环系统都要有一部分汽水实际运行中，任何水汽循环系统都要有一部分汽水损失，大致有如下几个方面：损失，大致有如下几个方面：
5、(1)(1)系统内水汽循环损失：系统内水汽循环损失：如汽包锅炉的排污，各种排汽损失如汽包锅炉的排污，各种排汽损失锅炉锅炉安全门、过热器放汽门、汽轮机轴封、抽汽器、安全门、过热器放汽门、汽轮机轴封、抽汽器、除氧器等的排汽，各种水箱的溢流和管道的跑冒除氧器等的排汽，各种水箱的溢流和管道的跑冒滴漏等等。滴漏等等。(2)(2)对外供汽损失对外供汽损失对非生产、生活供汽大部分不能返回。对非生产、生活供汽大部分不能返回。(3)(3)厂内其它用汽损失厂内其它用汽损失如采暖、生活用汽等等。如采暖、生活用汽等等。（三）热力发电厂关于水的命名及种类（三）热力发电厂关于水的命名及种类根据水在水汽循环系统中所经历的过
6、程，我根据水在水汽循环系统中所经历的过程，我们赋予这些水以不同的名称。们赋予这些水以不同的名称。(1)(1)生水生水生水是未经处理的天然水，如地下水、江河生水是未经处理的天然水，如地下水、江河水、水库湖泊水等等。水、水库湖泊水等等。(2)(2)锅炉补给水锅炉补给水生水经水处理车间净化后，用于补充发电厂生水经水处理车间净化后，用于补充发电厂水汽损失的水，叫锅炉补给水。水汽损失的水，叫锅炉补给水。(3)(3)汽轮机凝结水汽轮机凝结水蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水。蒸汽在汽轮机中做功后在凝汽器中冷凝的水。(4)(4)疏水疏水各种用汽设备、蒸汽管道中凝结的蒸汽凝结各种用汽设备、蒸汽管道中凝结的
7、蒸汽凝结水，一般汇集到输水箱，也有的并入凝结水系统。水，一般汇集到输水箱，也有的并入凝结水系统。(5)(5)返回凝结水返回凝结水它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水，简它是生产或生活用户返回的蒸汽凝结水，简称返回水。称返回水。(6)(6)给水给水给水是指进入锅炉的水，对于热电厂，它包给水是指进入锅炉的水，对于热电厂，它包括汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。括汽轮机凝结水、锅炉补给水、疏水和返回水。(7)(7)锅炉水锅炉水锅炉水又叫炉水，是指锅炉本体的蒸发系统锅炉水又叫炉水，是指锅炉本体的蒸发系统中流动的水。中流动的水。(8)(8)冷却水冷却水是指用作冷却介质的水，在电厂中主要指在是指用作冷
8、却介质的水，在电厂中主要指在凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。凝汽器中用于冷却汽轮机排汽的水。（四）水处理的重要作用（四）水处理的重要作用在火力发电厂的热力系统中，水的品质是影响在火力发电厂的热力系统中，水的品质是影响热力设备安全、经济运行的重要因素。热力设备安全、经济运行的重要因素。天然水中含有许多杂质。若把这些水不经净化天然水中含有许多杂质。若把这些水不经净化处理就引入热力设备，将会由于汽水品质不良引起处理就引入热力设备，将会由于汽水品质不良引起各种危害，主要是热力设备的各种危害，主要是热力设备的 结垢、腐蚀和积盐结垢、腐蚀和积盐 。?结垢结垢结垢极易发生在热负荷较高的部位，如锅炉的结垢极易
9、发生在热负荷较高的部位，如锅炉的炉管、各种热交换器。水垢的导热性比金属差几百炉管、各种热交换器。水垢的导热性比金属差几百倍，结垢的金属管壁就会产生过热，强度下降，引倍，结垢的金属管壁就会产生过热，强度下降，引起管道的损坏。冷却水处理不当，会使凝汽器铜管起管道的损坏。冷却水处理不当，会使凝汽器铜管结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。结垢，降低换热效率，从而降低汽轮机出力。（四）水处理的重要作用（四）水处理的重要作用?腐蚀腐蚀水质不良会引起热力设备的腐蚀，主要是水质不良会引起热力设备的腐蚀，主要是 电化电化学腐蚀学腐蚀，容易发生在给水管道、省煤器、水冷壁、，容易发生在给水管道、省煤器、水冷壁、
10、过热器、汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部过热器、汽轮机和凝汽器等经常与水接触的金属部位。腐蚀将大大减少设备的使用年限。位。腐蚀将大大减少设备的使用年限。?积盐积盐含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时，含有大量杂质的蒸汽通过过热器和汽轮机时，杂质会沉积下来，这叫做杂质会沉积下来，这叫做 过热器、汽轮机的积盐过热器、汽轮机的积盐 。过热器的积盐有可能引起爆管，汽轮机的积盐将大过热器的积盐有可能引起爆管，汽轮机的积盐将大大降低汽轮机的出力。大降低汽轮机的出力。因此，为了保证安全、经济运行，各电厂对锅因此，为了保证安全、经济运行，各电厂对锅炉用水的水质都规定了严格的要求。炉用水的水质都规定了严格
11、的要求。第三节水的预处理知识（ 一）天然水中的杂质与水质指标? 水中的杂质?水中所含的杂质按其在水中存在的状态可以分为三类：悬浮物水中所含的杂质按其在水中存在的状态可以分为三类：悬浮物质、溶解物质和胶体物质。悬浮物质是由大于分子尺寸的颗粒组成的，质、溶解物质和胶体物质。悬浮物质是由大于分子尺寸的颗粒组成的，它们靠浮力和粘滞力悬浮于水中。溶解物质则由分子或离子组成，它它们靠浮力和粘滞力悬浮于水中。溶解物质则由分子或离子组成，它们被水的分子结构所支承。胶体物体则介于悬浮物质与溶解物质之间，们被水的分子结构所支承。胶体物体则介于悬浮物质与溶解物质之间，这三种杂质的尺度为：这三种杂质的尺度为：溶解物质
12、溶解物质胶体物质胶体物质悬浮物质悬浮物质10-510-410-310-210-1110100(m)（二）水质指标水质是指水和其中所含杂质共同表现出来的物理、化学和生物学的综合特征。各项水质指标则表示水中杂质的种类、成分和数量，是判断水质的具体衡量标准。水质指标项目繁多，总共可有上百种，它们可分为物理的、化学的和生物的三类。（一）物理性水质指标属于这一类的水质指标主要有：1、感官物理性状指标，如温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等。2、其它的物理性水质指标，如总固体、悬浮固体、溶解固体、可沉固体、电导率（电阻率）等。（二）水质指标? （二）化学性水质指标?1、一般化学性水质指标，如：pH、碱度、
13、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量，一般有机物质等。?2、有毒的化学性水质指标，如：各种重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。?3、氧平衡指标，如溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、总需氧量（TOD）等。? （三）生物学水质指标?一般包括细菌总数、总大肠杆菌群数、各种病原细菌病毒等。（三）水的混凝处理（三）水的混凝处理胶态杂质和一部分粒径小的悬浮物，由于沉降速度小，胶态杂质和一部分粒径小的悬浮物，由于沉降速度小，以至于相当长时间仍滞留于水中，而且这部分杂质也不能以至于相当长时间仍滞留于水中，而且这部分杂质也不能用过滤的方法除去。因此实际应用中，通常是加入一种称用过滤
14、的方法除去。因此实际应用中，通常是加入一种称之为混凝剂的化学药剂，使它们相互吸附粘结成较大的絮之为混凝剂的化学药剂，使它们相互吸附粘结成较大的絮状物，然后从水中沉降分离。状物，然后从水中沉降分离。（三）水的混凝处理（三）水的混凝处理? 影响混凝处理效果的因素影响混凝处理效果的因素混凝处理效果是以水中胶态杂质和悬浮物的去除率评混凝处理效果是以水中胶态杂质和悬浮物的去除率评价的。混凝过程十分复杂，影响因素很多：价的。混凝过程十分复杂，影响因素很多：(1)(1)pH的影响的影响投药后的投药后的pH对铝盐处理效果影响很大，还影响水中对铝盐处理效果影响很大，还影响水中有机物以及胶体的凝聚速度。有机物以及
15、胶体的凝聚速度。(2)(2)混凝剂投加量的影响混凝剂投加量的影响最优投药量与水中胶体含量有关，必须通过实验确定最优投药量与水中胶体含量有关，必须通过实验确定并在运行中调整。并在运行中调整。(3)(3)水温的影响水温的影响用铝盐作混凝剂时，水温的影响很大；用铁盐作混凝用铝盐作混凝剂时，水温的影响很大；用铁盐作混凝剂时，水温对处理效果影响不大。剂时，水温对处理效果影响不大。（三）水的混凝处理（三）水的混凝处理? 常用混凝剂常用混凝剂常用混凝剂有常用混凝剂有铝盐铝盐和和铁盐铁盐两大类，它们是一些分子中两大类，它们是一些分子中有高价阳离子的无机盐类。有高价阳离子的无机盐类。铝盐有硫酸铝、明矾、偏铝酸钠
16、和聚合铝等。铁盐有铝盐有硫酸铝、明矾、偏铝酸钠和聚合铝等。铁盐有硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁和聚合硫酸铁等。硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铁和聚合硫酸铁等。近年来人工合成了一些近年来人工合成了一些有机高分子絮凝剂有机高分子絮凝剂，一般都是，一般都是线型的高分子聚合物。有机高分子絮凝剂是一种电解质，线型的高分子聚合物。有机高分子絮凝剂是一种电解质，根据电离后聚合离子所带电荷的性质，可分为根据电离后聚合离子所带电荷的性质，可分为阴离子型阴离子型，阳离子型阳离子型和和非离子型非离子型三类。三类。（四）水的过滤处理（四）水的过滤处理水的过滤处理是用过滤材料将水中分散的悬水的过滤处理是用过滤材料将水中分散的悬浮
17、颗粒分离出来的处理过程。浮颗粒分离出来的处理过程。在锅炉补给水处理中，常采用在锅炉补给水处理中，常采用 粒状滤料过滤粒状滤料过滤法法；凝结水净化处理中，采用；凝结水净化处理中，采用 覆盖过滤覆盖过滤 和和电磁过电磁过滤法滤法。?粒状滤料的过滤原理粒状滤料的过滤原理粒状滤料的过滤是粒状滤料的过滤是 薄膜过滤和接触混凝过滤薄膜过滤和接触混凝过滤的综合过程的综合过程。一般工业上采用的是一般工业上采用的是 快滤池快滤池，主要是接触混，主要是接触混凝过滤。滤速可达凝过滤。滤速可达10m/h以上，通常是在混凝处以上，通常是在混凝处理以后进行。理以后进行。（四）水的过滤处理（四）水的过滤处理? 过滤机理可归
18、纳为三种主要作用：? （1）机械筛滤作用? 当原水自上而下流过粒状滤料层时，粒径较大的悬浮颗粒首先被截留在表层滤料的空隙中，从而使此层滤料间的空隙越来越小，截污能力随之变得越来越高，结果逐渐形成一层主要由被截留的固体颗粒构成的滤膜，并由它起主要的过滤作用。? 悬浮物粒径越大，表层滤料和滤速越小，就越容易形成表层筛滤膜，滤膜的截污能力也越高。? （2）重力沉淀作用? 原水通过滤层时，众多的滤料表面提供了巨大的不受水力冲刷而可供悬浮物沉降的有效面积，形成了无数的小“沉淀池”，悬浮物极易在此沉降下来。? 滤料越小，沉降面积越大，滤速越小，则水流越平稳，这都有利于悬浮物的沉降。? （3）接触粘附（絮凝
19、）作用? 原水通过滤层时，有很多机会与砂粒接触，通过彼此间的范德华力、静电力及某些特别的吸附力等作用相互吸引而粘附，恰如在滤层中进行了深度的混凝过程。普通过滤器第四节超滤超滤处理（一）超滤是利用超滤膜为过滤介质，以压力差为驱动力 的一种膜分离过程。在一定的压力下，当水流过膜表面时，只允许水、无机盐及小分子物质透过膜，而阻止水中的悬浮物、胶体、微生物等物质透过，以达到水质净化的目的。1mm=1000m 1m= 1000nm 1nm=10A（埃）超滤膜孔径通常在 5nm和0.1m之间，以压力差为驱动力，从入水中分离悬浮物、大分子和胶体物质、细菌和微生物等杂质，对BOD和COD有部分的去除率。超滤处
20、理（二）错流过滤：是指超滤的进水以平行膜表面的流动方式流过膜的一侧，当给流体加压后，产水以垂直进水的方向透过膜，从膜的另一侧流出，形成产品水。特点是：进水为一股水，产品水和浓水分两股水流出，从而实现膜表面的自清洗。当水质较差时，超滤可以错流运行，而反渗透只能错流运行，错流的浓水如果排放掉则会使系统水回收率降低，与死端过滤相比，其结垢和污染倾向较低，出力下降的趋势相对比较小。超滤处理（三）死端过滤：指超滤的进水以垂直膜表面的方式流动，产水以平行进水的方向透过膜，从膜的另一侧流出，形成产品水。电厂通常采用死端过滤。死端过滤能量消耗小，水回收率高。但是死端过滤，杂质都压在膜表面，在进水杂质含量高时在
21、一个制水周期里将使得过滤阻力迅速增大。通常认为，错流过滤时，由于流体在膜表面产生剪切力，从而可以减少浓差极化，对提高通量、减轻膜的污堵很有帮助。当原水浊度高时，系统需要从死端过滤改为错流过滤。超滤处理（四）错流过滤图示压力压力进料液进料液浓缩液浓缩液透过液透过液超滤处理（五）死端过滤图示进料液进料液压力压力透过液透过液第五节反渗透反渗透处理（一）反渗透处理（二）反渗透脱盐的依据是：半透膜的选择透过性，即有选择地让水透过而不允许盐透过；盐水室的外加压力大于盐水室与淡水室的渗透压力，提供了水从盐水室向淡水室移动的推动力。反渗透膜的稳定性：膜的稳定性主要指膜本身的水解稳定性和化学稳定性。膜稳定性越好
22、，使用寿命越长。膜的水解稳定性与膜材料和接触的介质性质有关系。温度升高，膜的水解速度会加快。一般水处理用的反渗透膜的最高使用温度为45，工业生产中，一般控制运行温度在25左右，最高可在30左右，不宜在更高的温度下长期使用。反渗透处理（三）氧化剂会对膜造成不可逆的损坏。聚酰胺类复合膜比醋酸纤维膜更容易受到氧化剂的侵蚀。水中的氧化剂有游离氯、次氯酸钠、溶解氧和6价铬等。在工业生产中，膜分离装置允许进水的游离氯的最高含量，醋酸纤维素膜为1mg/L，而芳香聚酰胺类复合膜为0.1mg/L。乙醇、酮、乙醛、酰胺等有机溶剂，对膜有一定的影响，必须防止此类有机物与膜的接触。微生物可以通过酶的作用分解膜的成分，
23、防止微生物的侵蚀，对延长膜的寿命比较重要。此外，运行压力的大小也会影响膜的使用性能。在压力的作用下，膜会产生变形。膜的变形分为弹性变形和非弹性变形。当压力过高时，膜处于非弹性变形范围，将发生不可逆压实状态，影响膜的使用寿命。反渗透处理（四）陶氏FILMTEC? BW30 -365-FR反渗透处理（五）反渗透处理（六）反渗透水处理装置：反渗透水处理装置是包括从保安过滤器的进口法兰至反渗透淡水出水法兰之间的整套单元设备。包含保安过滤器、高压泵、反渗透本体装置、电气、仪表及连接管线、电缆等可独立运行的装置。此外包含化学清洗装置和反渗透阻垢剂加药装置，海水脱盐系统中还包含能量回收装置。保安过滤器：为保
24、证反渗透本体的安全运行，即使有良好的预处理系统，仍需要设置精密过滤设备，起安全保障作用，故称之为保安过滤器。反渗透处理（七）不应作为一般运行过滤器使用，仅应作保安过滤使用，通常设在高压泵之前。 一般为5m。反洗和化学清洗效果不明显，只能一次性使用。反渗透阻垢处理：反渗透的工作过程中，原水逐步得到浓缩，而最终成为浓水，浓水经浓缩后各种离子浓度将成倍增加。自然水源中Ca2+ 、Mg2+、 Ba2+、 Sr2+、 HCO-、SiO2等倾向于产生结垢的离子浓度积一般都小于其平衡常数，所以不会有结垢出现，但经浓缩后，各种离子的浓度积都有可能大大超过平衡常数，因此会产生严重的结垢。为防止结垢现象的发生，在
25、反渗透系统中通常需要通过加药装置向系统中加入阻垢剂。反渗透处理（八）背压：指产品水侧压力大于给水压力的情况，正常情况下是不会也不允许有背压的，但是如果系统正常或者故障停机，阀门设置或者开闭不当，那么就有可能存在背压。膜口袋的三面是用粘结剂粘接在一起的，如果产品水侧的压力大于给水侧的压力，那么这些粘接线就会破裂而导致膜元件脱盐率的丧失或者明显降低，因此从安全的角度考虑，反渗透系统不能够存在背压。反渗透处理（九）影响反渗透水处理系统性能的因素：压力反渗透进水压力直接影响反渗透膜的膜通量和脱盐率。膜通量的增加与反渗透进水压力呈线性关系；脱盐率与进水压力成线性关系，但压力达到一定值后，脱盐率变化曲线趋
26、于平缓，脱盐率不再增加。温度脱盐率随反渗透进水温度的升高而降低。而产水通量则几乎呈线性地增大。主要是因为，温度升高，水分子的粘度下降，扩散能力强，因而产水通量升高；随着温度的提高，盐分透过反渗透膜的速度也会加快，因而脱盐率会降低。反渗透处理（十）含盐量水中盐浓度是影响膜渗透压的重要指标，随着进水含盐量的增加，膜渗透压也增大。在反渗透进水压力不变的情况下，进水含盐量增加，因渗透压的增加抵消了部分进水推动力，因而通量变低，同时脱盐率也变低pH 不同种类的膜元件适用的pH值范围差别较大，如醋酸纤维膜在pH 值48的范围内产水通量和脱盐率趋于稳定，在pH值低于4或高于8的区间内，受影响较大。目前工业水
27、处理使用的膜材料绝大多数为复合材料，适应的pH值范围较宽（连续运行情况下pH值可以控制在310的范围），在此范围内的膜通量和脱盐率相对稳定反渗透处理（十一）回收率反渗透系统回收率的提高，会使膜元件进水沿水流方向的含盐量更高，从而导致膜渗透压增大，这将抵消反渗透进水压力的推动作用，从而降低了产水通量。膜元件进水含盐量的增大，使淡水中的含盐量随之增加，从而降低了脱盐率。反渗透处理（十二）反渗透膜的保护：1、温度调整：反渗透装置的进水水温一般控制在1525。2、结垢控制3、胶体和固体颗粒污染的控制4、膜微生物污染控制5、有机物污染的控制6、浓差极化的控制反渗透处理（十三）反渗透系统停运保护：（1）若
28、反渗透装置停运在7天内，装置可以每12h低压冲洗一次，每24h启动30min；（2）若反渗透装置停运时间超过7天，应采取如下措施：1）用1%的食品级亚硫酸氢钠溶液置换出反渗透本体装置系统内的水，确定彻底置换后，关闭装置所有进出口门；2）保护液pH值不能低于3，若pH值低于3则需要重新更换保护液。反渗透处理（十四）反渗透膜的清洗1、清洗方案的确定2、清洗条件的控制典型清洗过程的先后次序： 碱洗冲洗杀菌冲洗酸洗冲洗膜元件污染类型碳酸钙、磷酸钙、金属氧化物(铁)清洗药剂配方pH值3.0，2%柠檬酸溶液 +氨水，温度 40，有时也可用pH23的盐酸水溶液清洗pH值10.0，2%三聚磷酸钠溶液，温度 4
29、0，有时也可用pH小于10的NaOH水溶液清洗pH值10.0，2%三聚磷酸钠溶液，0.25%十二烷基苯磺酸钠溶液，温度 40硫酸钙、混合胶体、小分子天然有机物、微生物大分子天然有机物、微生物反渗透处理（十五）用于配置清洗药剂的水应为反渗透淡水或除盐水，清洗过程中应检测清洗液的温度、pH值、运行压力以及清洗液颜色的变化。当清洗过程中清洗液pH值变化超过0.5时，需要加酸或氨水进行pH值调整。清洗pH值与清洗温度应严格遵照各膜厂家规定的范围。第六节离子交换离子交换树脂（一）离子交换树脂：离子交换树脂是一种不溶于水的高分子化合物，外观上是一些直径为0.31.2毫米的淡黄色或咖啡色的小球。微观上是一种
30、立体网状结构的骨架；骨架上联结着交换基团，交换基团中含有能解离的离子离子交换树脂（二）交换基团是由能解离的阳离子(或阴离子)和联结在骨架上的阴离子(或阳离子)组成。按交换基团能解离的离子种类分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂。交换基团能解离的离子是阳离子的，叫做阳离子交换树脂。在使用时通常是游离酸型即RH型，而且各种RH解离出H+能力的大小不同。所以，其中又分为强酸性阳离子交换树脂和弱酸性阳离子交换树脂交换基团能解离的离子是阴离子的，叫做阴离子交换树脂。使用时通常是游离碱型即ROH型，而且各种ROH解离出OH-能力的大小不同。所以，其中又分为强碱性阴离子交换树脂和弱碱性阴离子交换树脂。离子交换
31、树脂（三）化学性质1离子交换反应的可逆性。再生利用的就是可逆性。RH+Na+ RNa+H+2、离子交换反应的选择性。(1) 强酸性阳离子交换剂，对水中阳离子选择顺序：Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+H+(2) 弱酸性阳离子交换剂，对水中阳离子的选择顺序：H+Fe3+Al3+Ca2+Mg2+K+Na+从上述选择顺序来看，强酸性阳离子交换剂对H+的吸着力不强；而弱酸性阳离子交换剂则容易吸着H+。所以，实际应用中，用酸再生弱酸性阳离子交换剂比再生强酸性阳离子交换剂要容易得多。离子交换树脂（四）(3) 强碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：SO42- NO3-ClOH-F- HCO3-
32、HSiO3-(4) 弱碱性阴离子交换剂，对水中阴离子的选择顺序：OH- SO42- NO3-Cl- HCO3-从阴离子交换剂的选择性来看，用碱再生弱碱性阴离子交换剂比再生强碱性阴离子交换剂容易。但是弱碱性阴离子交换剂吸着很弱，不吸着。因此，弱碱性阴离子交换剂用于除掉水中强酸根离子。离子交换树脂（五）交换剂的交换容量：交换容量是离子交换剂的一项重要技术指标。它定量地表示出一种树脂能交换离子的多少。交换容量分为全交换容量和工作交换容量。(1) 全交换容量。全交换容量是指离子交换剂能交换离子的总数量。这一指标表示交换剂所有交换基团上可交换离子的总量。同一种离子交换剂，它的全交换容量是一个常数，常用毫
33、克当量/克来表示。(2) 工作交换容量。工作交换容量就是在实际运行条件下，可利用的交换容量。在实际离子交换过程中，可能利用的交换容量比全交换容量小得多，大约只有全交换容量的6070%。某种树脂的工作交换容量大小和树脂的具体工作条件有关，如水的pH值、水中离子浓度、交换终点的控制标准、树脂层的高度和水的流速等条件，都影响树脂的工作交换容量。工作交换容量常用毫克当量/毫升来表示。离子交换树脂（六）物理性质：外观（颜色、形状）、粒度、密度（干真密度、湿真密度、湿视密度）含水率、溶胀性、耐磨性、溶解性、耐热性、抗冻性等。溶胀性：一般，强酸性阳离子交换树脂由钠型变成氢型，强碱性阴离子交换树脂由氯型变成O
34、H型，其体积均增加约5%，所以，再生时会有胀缩现象，多次的胀缩就容易促使树脂颗粒碎裂。耐热性：阳树脂一般可耐100或更高的温度，强阴可耐60度，弱碱可耐80度以上，一般，盐型要比酸型或碱型稳定。离子交换系统运行（七）化学除盐法就是将RH树脂和ROH树脂分别(或混合)放在两处(或一个)离子交换器内，用RH树脂除掉水中的金属离子，用ROH除掉水中的酸根，使水成为纯水。复床就是把RH树脂和ROH树脂分别装有两个交换器内组成的除盐系统。装有RH树脂的叫做阳离子交换器；装有ROH树脂的叫做阴离子交换器。交换器的运行分为四个阶段：交换除盐、反洗、再生和正洗。（1）交换除盐：在生产，为了便于用导电度表监视树
35、脂是否已经失效，一般是让阳树脂先失效。树脂失效后，停止运行进行再生. 离子交换系统运行（八）（2） 反洗：树脂再生前需要反洗。这是因为变换是在较大压力下进行的，树脂颗粒间压得很紧，这样在树脂层内会产生一些破碎的树脂；此外，在阳离子交换树脂层表面几厘米的厚度内还会积累一些水中悬浮物，这些破碎的树脂是悬浮物都不利于交换剂的再生。所以，反洗的目的就是用清水松动交换剂层，清除树脂层内的悬浮物、破碎树脂和气泡等。反洗水经底部反洗进水门进客店交换器内，自下而上的流过树脂层，再进入上部漏斗由排水门排入地沟。离子交换系统运行（九）（3）再生：再生是一项重要的操作过程。（4）正洗：待树脂中再生后的废液基本排完，
36、树脂中仍有残留的再生剂和再生产物，必须把它们洗掉，交换器方能重新投入运行。正洗时，清水沿运行路线进入交换器，由排水门排入地沟。交换器从除盐反洗再生正洗的全过程叫做一个运行周期。影响再生效果的几个主要因素：（以阳树脂为例）再生方式顺流再生：再生效果不理想，因为再生的过程中首先接触的是上部完全失效的交换剂，所以这一部分可得到较好的再生。离子交换系统运行（十）逆流再生：不论是顺流再生还是逆流再生，阳离子交换器失效后离子在交换剂层中的分步规律都差不多。上层完全是失效层，被钙离子、镁离子、钠离子所饱和，下层是部分失效的交换剂层。逆流再生时，下层部分失效的交换剂总是和新鲜的再生液接触，故可得到较高的再生度
37、，越往上交换剂的再生度越低。因为运行时，出水接触的是这部分再生最彻底的交换剂，因此出水水质好。上层交换剂虽然再生不彻底，但是运行时它首先与进水相接触，此时水中反离子浓度很小，故这部分交换剂仍能进行交换，故其交换容量得到充分的发挥。根据离子交换的平衡关系，保护层中树脂的再生度越高，出水纯度越大。所以，固定床逆流再生离子交换器内的交换树脂的再生度高、再生剂耗量低，其出水水质也好。离子交换系统运行（十一）再生剂的用量失效交换剂上吸附的离子完全有可能由再生剂中的离子来取代。而且由于交换是按等物质的量进行的，理论上讲，1mol的再生剂足以使交换剂恢复1mol的交换容量，但是实际上再生反应最多只能进行到化
38、学平衡状态，故再生剂比耗一般是理论值的2.0-3.5倍。恢复交换剂1mol(1/2Me2+)的交换能力所消耗再生剂的质量（g）称为再生剂的比耗。用食盐再生时，称为盐耗。用酸再生时，称为酸耗。用碱再生时，称为碱耗。离子交换系统运行（十二）再生液的浓度再生液的流速通常4-8m/h比较好，阳离子交换剂采用偏上限，阴离子交换剂采用偏下限值。再生液温度如把盐酸预热到40度，就可以大大改善对树脂中铁及其氧化物的清除程度，同时还能减少运行时漏钠。但是也不能过高。再生剂的种类和纯度。离子交换系统运行（十三）混床就是把阳、阴离子交换树脂放在同一个交换器内，并在运行前两种树脂充分混合均匀。一般制取高纯度的除盐水，
39、均采用RH与ROH树脂，即H-OH型混床。在这种混床内可以把树脂层内的RH与ROH树脂颗粒看做为混合交错排列的，这样的混床就相当于许多级复床串联在一起， 由于RH与ROH树脂颗粒交错排列，生成的H+和OH很快能结合成难解离的水，使除盐反应进行得比较彻底。因此，HOH型混床的出水水质纯度很高。一般采用的混床有固定式体内再生混床和固定式体外再生混床。离子交换系统运行（十四）离子交换系统运行（十五）反洗分层：混床运行操作中的关键问题之一就是如何将失效的阴阳树脂分开。两种树脂是否能分层明显，除与阴阳树脂的湿真密度差、反洗水流速有关外，还与树脂的失效程度有关。树脂的失效程度大的分层容易，反之比较难，这是
40、由于树脂在吸着不同离子后，密度不同，沉降速度不同而致。对于阳树脂，不同型的密度排列为：HNH4 Ca Na K Ba阴树脂不同型的密度排列为：OHCL CO3 HCO3 NO3 SO4离子交换系统运行（十七）再生（体内再生和体外再生）体内再生：两步法和同时处理法。体外再生：缺点是树脂的磨损率较大。混床优点：（1）出水水质高。（2）出水水质稳定。（3）交换终点明显。缺点：树脂交换容量的利用率低，树脂损耗率大，再生操作复杂。因此，它适用处理含有微量盐的水，如经过一级复床处理的除盐水和凝结水等。这样可以延长混床的运行周期，减少再生次数。第七节炉水处理?锅炉水的处理锅炉水的处理锅炉水的处理，是为了防止
41、从水处理设备穿锅炉水的处理，是为了防止从水处理设备穿透过去的和由凝汽器漏入的各种杂质产生的结垢透过去的和由凝汽器漏入的各种杂质产生的结垢12H2O等以等以和腐蚀。通常加入磷酸盐，如和腐蚀。通常加入磷酸盐，如 Na2PO4防止结垢，这叫防止结垢，这叫 磷酸盐处理磷酸盐处理 。如果磷酸盐处理不。如果磷酸盐处理不仅要求防垢，还要求防止碱性腐蚀，这叫仅要求防垢，还要求防止碱性腐蚀，这叫协调协调pH-磷酸盐处理磷酸盐处理。?磷酸盐处理磷酸盐处理磷酸盐处理是使炉水维持一定浓度的磷酸盐处理是使炉水维持一定浓度的PO，目的在于防垢。目的在于防垢。在沸腾的炉水中加入磷酸盐，由于炉水碱性在沸腾的炉水中加入磷酸盐，
42、由于炉水碱性很强很强( (pH=911) )，发生如下反应：，发生如下反应：3?410CaP ? 6 O? 2OH? Ca () OH(PO ) ?102462?3?4?生成的生成的碱式磷酸钙碱式磷酸钙 是一种松软的水渣，可以是一种松软的水渣，可以随锅炉排污除去，而且不会粘附形成二次水垢。随锅炉排污除去，而且不会粘附形成二次水垢。由于碱式碳酸钙的由于碱式碳酸钙的 溶度积很小溶度积很小 ，当炉水中维，当炉水中维持一定浓度的持一定浓度的PO43?时，使时，使Ca2+浓度很小，不会生浓度很小，不会生成硫酸钙、硅酸钙等水垢。成硫酸钙、硅酸钙等水垢。另外，在碱性很高的沸腾炉水中，少量的另外，在碱性很高的
43、沸腾炉水中，少量的2?Mg2+和和SiO3还会发生下述反应：还会发生下述反应：2?2?3Mg? 2SiO? 2OHH O? 3MgOg 2SiO g 2H O?3222生成的生成的蛇纹石蛇纹石呈水渣状，亦可随锅炉排污除呈水渣状，亦可随锅炉排污除去。因此，磷酸盐处理可以除去去。因此，磷酸盐处理可以除去 Ca2+、Mg2+。?协调协调pH磷酸盐处理磷酸盐处理单独的单独的Na3PO4处理，在锅炉负荷变化时，可处理，在锅炉负荷变化时，可能产生易溶盐暂时消失现象，在炉管管壁附近产能产生易溶盐暂时消失现象，在炉管管壁附近产生游离生游离NaOH。这是因为下述反应：。这是因为下述反应：这样，这样，为消除游离为
44、消除游离NaOH，避免碱性腐蚀，避免碱性腐蚀，3?应控制炉水应控制炉水pH；同时又要维持一定浓度同时又要维持一定浓度PO4以防以防止结垢，止结垢， 在生产上采用加入在生产上采用加入 Na2HPO4或或NaH2PO3的方法处理，这就是协调的方法处理，这就是协调 pH磷酸盐处理。磷酸盐处理。超高压锅炉水协调超高压锅炉水协调 pH磷酸盐处理控制图磷酸盐处理控制图见图见图3-283-28。Na PO ? H O ?Na HPO ? NaOH34224?汽包锅炉的蒸汽污染及防止汽包锅炉的蒸汽污染及防止实践证明，从汽包出来的蒸汽总是带有少量实践证明，从汽包出来的蒸汽总是带有少量杂质的，这些杂质主要是钠盐、
45、硅酸、二氧化碳、杂质的，这些杂质主要是钠盐、硅酸、二氧化碳、氨和氢。氨和氢。 蒸汽污染蒸汽污染 通常是指蒸汽中含有钠盐和硅通常是指蒸汽中含有钠盐和硅酸，它们的危害主要是在过热器和汽轮机中积盐。酸，它们的危害主要是在过热器和汽轮机中积盐。?饱和蒸汽的污染饱和蒸汽的污染饱和蒸汽的污染主要来自蒸汽的机械携带和饱和蒸汽的污染主要来自蒸汽的机械携带和溶解携带。溶解携带。(1)(1)机械携带机械携带又叫又叫蒸汽带水蒸汽带水 ，是指从汽包送出的饱和蒸汽，是指从汽包送出的饱和蒸汽，常夹带一部分炉水水滴，炉水中的杂质以水溶液常夹带一部分炉水水滴，炉水中的杂质以水溶液的状态进入蒸汽的现象。的状态进入蒸汽的现象。(
46、2)(2)溶解携带溶解携带是指饱和蒸汽因溶解作用而携带炉水中某种是指饱和蒸汽因溶解作用而携带炉水中某种物质的现象。物质的现象。?过热器、汽轮机的积盐过热器、汽轮机的积盐饱和蒸汽中携带杂质的危害，是杂质在过热饱和蒸汽中携带杂质的危害，是杂质在过热器和汽轮机的沉积，这就是积盐。器和汽轮机的沉积，这就是积盐。(1)(1)过热器的积盐过热器的积盐在过热器中，如果饱和蒸汽中携带的某种盐在过热器中，如果饱和蒸汽中携带的某种盐类的量，超过过热蒸汽中该盐类的溶解度，该物类的量，超过过热蒸汽中该盐类的溶解度，该物质就会在过热器中沉积质就会在过热器中沉积 ( (积盐积盐) )；相反，则被过热；相反，则被过热蒸汽带
47、往汽轮机。蒸汽带往汽轮机。(2)(2)汽轮机的积盐汽轮机的积盐在汽轮机中，由于蒸汽做功，温度、压力逐在汽轮机中，由于蒸汽做功，温度、压力逐渐降低，过热蒸汽所携带的杂质溶解度也逐渐降渐降低，过热蒸汽所携带的杂质溶解度也逐渐降低。当溶解度降低到低于该物质在过热蒸汽中携低。当溶解度降低到低于该物质在过热蒸汽中携带量时，该杂质就会在汽轮机蒸汽流通部位沉积带量时，该杂质就会在汽轮机蒸汽流通部位沉积下来，这种现象叫做下来，这种现象叫做 汽轮机的积盐汽轮机的积盐。汽轮机的积盐，降低汽轮机的出力，影响汽汽轮机的积盐，降低汽轮机的出力，影响汽轮机的安全、经济运行。轮机的安全、经济运行。过热器的积盐是易溶的钠盐，
48、通常采用过热器的积盐是易溶的钠盐，通常采用除盐除盐水水洗水水洗的方法清除。汽轮机的积盐，通常采用的方法清除。汽轮机的积盐，通常采用湿湿蒸汽清洗蒸汽清洗 的方法清除。因此，设法改善蒸汽品质的方法清除。因此，设法改善蒸汽品质十分重要。十分重要。?改善蒸汽品质的方法改善蒸汽品质的方法获得清洁蒸汽的主要途径首先是提高锅炉给获得清洁蒸汽的主要途径首先是提高锅炉给水的水质；其次是尽量减少蒸汽的机械携带和溶水的水质；其次是尽量减少蒸汽的机械携带和溶解携带。解携带。(1)(1)减少进入锅炉水的杂质减少进入锅炉水的杂质应采取措施保证优良的给水水质。应采取措施保证优良的给水水质。(2)(2)调整锅炉运行工况和进行
49、锅炉排污调整锅炉运行工况和进行锅炉排污锅炉的运行工况主要是注意负荷的变化，避锅炉的运行工况主要是注意负荷的变化，避免由于负荷变化引起蒸汽流速过快和汽包水位的免由于负荷变化引起蒸汽流速过快和汽包水位的波动。波动。锅炉排污有锅炉排污有连续排污连续排污和和定期排污定期排污两种方式。两种方式。第八节冷却水处理冷却水处理（一）冷却水处理（一）在火力发电厂中，有许多设备需要用水作在火力发电厂中，有许多设备需要用水作冷却介质，其中冷却介质，其中用水量最大的是凝汽器用水量最大的是凝汽器 。冷却水水质不良，会使凝汽器铜管内结垢、冷却水水质不良，会使凝汽器铜管内结垢、生成附着物、发生腐蚀。因此，冷却水通常也生成附
50、着物、发生腐蚀。因此，冷却水通常也要进行一定的处理。要进行一定的处理。冷却水处理（二）冷却水处理（二）?冷却水系统冷却水系统火电厂的冷却水系统，一般有两种形式：火电厂的冷却水系统，一般有两种形式：直直流式流式冷却水系统和冷却水系统和循环式循环式冷却水系统。冷却水系统。(1)(1)直流式直流式( (开放式开放式) )冷却水系统冷却水系统直流式直流式( (开放式开放式) )冷却水系统是指冷却用水只冷却水系统是指冷却用水只通过凝汽器就一次排放的系统。适用于水源充足通过凝汽器就一次排放的系统。适用于水源充足的地方。的地方。(2)(2)循环式冷却水系统循环式冷却水系统这类系统又分为这类系统又分为密闭式密
