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水处理工艺流程简介

添加时间:2019/06/29

  水处理工艺流程简介_电力/水利_工程科技_专业资料。京能(锡林郭勒)发电有限公司 实训课件 主讲人:郭志文 水处理工艺流程简介 讲课内容 一、汽水工况概述 二、火电厂水的分类 三、水分析中常见的指标 四、火电厂水处理 4.1我厂原水预处理流程

  京能(锡林郭勒)发电有限公司 实训课件 主讲人:郭志文 水处理工艺流程简介 讲课内容 一、汽水工况概述 二、火电厂水的分类 三、水分析中常见的指标 四、火电厂水处理 4.1我厂原水预处理流程 4.2我厂锅炉补给水除盐处理流 程 一、汽水工况概述 火力发电是把燃料的化学能,通过火力发电设备转变 为电能的生产过程。在这一过程中离不开传递能量的工质。 由于水的传热性能好,热容量高,分子量小,给水泵输送 1 份体积的水所产生的蒸汽流过汽轮机的体积可达 22.4×1000÷18÷0.03=4148 份,因此被认为是火 电厂用于做功的理想工质。 一、汽水工况概述 水在做功的过程中是这样进行循环进行的,即燃料在锅 炉中燃烧 把燃料中的化学能变成热能传递给锅炉中的水, 吸收热能后的水变成具有一定温度的蒸汽, 然后流经过热 器进一步升温后进入汽轮机,推动汽轮机旋转。汽轮机带动 发电机将机械能转变为电能。汽轮机做功后的乏汽排入凝汽 器中,被冷却成凝结水,经处理后再次送往锅炉循环利用。 另外,在火电厂中大量的转动机械的轴瓦也需要用水来冷却。 因此,水在火电厂中起着能量传递、水变成高温后蒸汽后推 动汽轮机旋转和冷却等作用。 超临界机组水汽循环系统主要流程 过热蒸汽 2 汽轮机 发电机 排汽 锅 炉 给水 生水 凝汽器 补 给 水 处 补给水 理设备 冷却水 冷 却 水 凝结水 冷却水泵 高压加 热器 给水泵 除 氧 器 凝结水 低 压 精处理 加 热 设备 器 凝结水泵 二、火电厂水的分类 由于水在火电厂的作用不同,其水质差别很大。在实际 生产中,我们给这些水以不同的名称:如生水、补给水、 凝结水、给水、锅炉水、疏水、冷却水等。 生水:又称原水,是指未经处理的天然水,如江河水、 湖水、地下水等。在火电厂中生水既可作为制取锅炉补给 水的水源,又可作为冷却水或消防水使用。 补给水:是指生水经过各种方法处理后,用来补充火电 厂中水、汽循环系统损失的水。 补给水按其净化处理方法 不同,又可分为软化水、蒸馏水和除盐水等。 凝结水:在汽轮机做功后的蒸汽经凝汽器冷却成的水, 称凝结水。 给水:送往锅炉的水称之为给水。凝汽式发电厂的 给水主要由凝结水、补给水和各种疏水组成。热电厂还 包括返回凝结水。 锅炉水:在锅炉本体的蒸发系统内流动着的水,称 之为锅炉水,简称炉水。 疏水:火电厂内部各种蒸汽管道和用汽设备中的蒸 汽凝结成的水称之为疏水。它经疏水器汇集到疏水箱。 在火电厂中高压疏水一般回收到除氧器,低压疏水回收 到凝汽器。 返回凝结水:热电厂向用户供蒸汽后,回收蒸汽凝 结水称为返回凝结水,简称返回水。 冷却水:作为冷却介质的水称之为冷却水。在火电 厂中,它主要是指通过凝汽器用以冷却汽轮机排汽的水。 我厂生产用水采用五间房煤田西一矿井疏干水,不足部 分由伊和吉林河(又称大吉林河)水库地表水补充;电厂 的生活用水供水水源取用华润五间房电厂生活水源井地下 水。 表1:五间房煤田西一煤矿的矿井疏干水水质资料 序号 项目名称 单位 检测值 1 PH 8.74 2 Cu2+ mg/L 0.05 3 NH3-N 0.431 4 石油类 0.11 5 CODcr 43 三、水分析中常见的指标 1.浊度(ZD) 衡量水中悬浮物(SS)的含量,它反映水的透明度,其单位有: mg/L、NTU、FTU(福马肼浊度)。 2.硬度(YD) 表示水中钙、镁离子(Ca2+、Mg2+)含量的指标,单位: mmol/L、μmol/L。水中含钙、镁离子会导致设备结垢。 3.碱度(JD) 表示水中可以用酸中和的物质的量。如溶液中 OH-、HCO3-、 CO32-等物质,单位:mol/L。 4.酸度(SD) 表示水中可以用碱中和的物质的量。如溶液中 H+、H2CO3 等物 质,单位:mol/L。 5.pH 值 表示水中H+浓度的大小。其值为水中H+摩尔浓度的负对数。 pH值是一个数值,无单位。 6.化学耗氧量(COD) 表示水中有机物含量的大小,化学耗氧量利用有机物可以被氧 化的性质,采用一定的强氧化剂处理水样时,测定其反应过程 中消耗的氧化剂量,单位:mg/L,在原水水质全分析 要监测 COD 大小。 7.溶解氧(DO) 表示水中溶解氧气的含量。 8.电导率(DD) 表示水中含盐量的大小,即各种阴阳离子多少,与水中各种离 子浓度和离子组成有关。电导率单位常用μs/cm。 9.钠离子(Na+) 表示水中钠离子的含量。汽水系统中主蒸气监测钠离子是 为了检测蒸汽携带的盐类物质,防止系统积盐;阳床出水 监测钠离子是因为阳树脂在将近失效时,最先漏过的是钠 离子。 10二氧化硅(SiO2) 表示水中活性硅(HSiO3-)的含量。天然水中的硅分为: 活性硅和非活性硅(胶体硅),除硬度(Ca2+、Mg2+)外, HSiO3也是导致设备、管道结垢的主要物质。给水系统中 监测二氧化硅可以防止热力系统结垢。 四、火电厂水处理 为了防止水中的杂质进入锅炉后发生沉淀和结垢,一般 对原水进行预处理(混凝、澄清、 过滤)和水的除盐处理 (一级除盐、二级除盐或超滤、反渗透、EDI),尽量使锅 炉补给水中的杂质最少;为了防止水对汽、水系统金属的腐 蚀,防止腐蚀产物进入锅炉并引起水冷壁的腐蚀、结垢以及 防止蒸汽携带杂质引起过热器和汽轮机腐蚀、积盐等,需要 对给水和炉水进行处理。 例如,给水中的腐蚀产物 Fe3O4、CuO 进入锅炉后,一方 面在锅炉热负荷高的部位沉积,产生铜、铁垢,影响热的传 递,严重时发生锅炉爆管,另一方面铜垢容易被高压蒸汽携 带,它往往沉积在汽轮机的高压缸部分。因此,既要严格控 制锅炉给水的质量,又要对给水、炉水进行合理的处理,防 止发生任何形式的腐蚀。 4.1我厂原水预处理流 程 我厂水源为五间房煤田西一矿井疏干水,不足部分由 伊和吉林河(又称大吉林河)水库地表水补充,其中电 厂的生活用水供水水源取用华润五间房电厂生活水源井 地下水。 根据工业用水量,设2套完整的机械加速澄清池系统, 单台设计出力为200m3/h,原水在进入机械加速澄清池前 投加NaClO和凝聚剂,原水进入机械加速澄清池,在机 械加速澄清池投加助凝剂完成快速混合过程,充分混合 的水在机械加速澄清池内进行充分絮凝,并沉淀,经普 快滤池过滤后,使出水水质浊度≤1NTU,悬浮物≤3mg/L, 满足工业水用水要求。合格的用水一路依靠重力补入生 产/消防水蓄水池,另一路进入清水池,经升压补给锅炉 补给水处理系统。 4.1我厂原水预处理流 程 助凝剂 NaClO 矿井疏干水或水库水 凝聚剂 机械加速澄清池 普快滤池 生产/消防水蓄水池 化学水处理系统 清水泵 清水池 图2: 京能五间房电厂原水预处理流程简图 4.1.1 机械搅拌澄清池 机械搅拌澄清池的特征是在池子中设有机械搅拌装置, 在它的运行过程中有泥渣在循环,属于泥渣循环式澄清池。 1. 工作原理和结构 这种设备的结构如下图所示。它的本体通常是由钢筋 混凝土构成的圆形池子,其工作情况如下:原水由进水管 进入环型进水槽,此进水槽的截面呈三角形,槽的下面开 有出水孔或缝隙,由进水槽流出的水进入澄清池的第一反 应室,依靠搅拌器的搅拌作用使进水与四周回流的泥渣混 匀,混合后的泥水流被搅拌器上的叶轮提升到第二反应室, 然后,泥水混合物流经设在第二反应室上部四周的导流室 至分离室,在分离室中分离出的水由集水槽集取。 4.1.2 普快滤池 过滤就是让经混凝处理后的水通过一种多孔滤料,从而 降低水中悬浮物含量的过程。过滤可除去一部分有机物,硅, 铁,铝的化合物及一部分细菌,臭味和色度。 过滤池(器)按水流方向分,有下向流、上向流、双向 流等;按构成滤池(器)中填充滤料的种类分,有单层滤料、 双层滤料和三层滤料滤池;按阀门分,有单阀滤池、双阀滤 池、无阀滤池等。过滤设备通常位于澄清池或沉淀池之后, 过滤浊度一般在15mg/L以下,滤出浊度一般在2mg/L以下。 当原水浊度低于150mg/L时,也可以采用原水直接过滤或接 触混凝过滤。有的地下水,虽然浊度较低(一般在5mg/L以 下),但为了除去铁和锰等金属化合物,常用接触混凝或者 锰砂过滤。 4.1.2 普快滤池 快滤池本身包括集水渠、洗 砂排水槽,滤料层、承托层(也 称垫层) 及配水系统五个部分。 快滤池的管廊内主要是浑水进 水,清水出水、初滤水、冲洗 来水、冲洗排水(或称废水渠) 等五种管道以及与其相应的控 制闸门。 1、 进水干管;6、集水渠;7、滤料层;8、承托层;10、配水干管; 11、冲洗水管;12、清水总管;13、排水槽;14、废水渠;15、走道 我厂普快滤池设备规范 名称 规格参数 滤料为单层石英砂,粒 径0.5~1.2mm,厚度为 700mm 数量 普快滤池 承托层选用鹅卵石,粒 径2~4mm,厚度为 300mm 滤池配水系统选用滤板 ――长柄滤头配水,采 用气水反冲洗 1套4格 快滤池的工作分为过滤和反洗两个过程。 过滤时:经过澄清的水浊度小于20mg/L,从进水干管1,经 过集水渠6,流入排水槽13进入滤池,水经过滤料(砂)层, 以8-14m/h过滤速度,将水中的残余杂质截留在滤料表面积滤 层里面,使水变清成为洁净的过滤水。过滤水经由级配卵石组 成的承托层8、配水支管9,汇集到配水干管10。最后,从过滤 水管进入过滤水池,此时出水浊度小与5mg/L或更低。 反洗时:先关闭进水管道上的进水阀,等滤池的水位下降 10cm左右时,再经过冲洗水管11,经过配水系统的干管10、 支管9,水从下而上流过承托层8和滤料层7,滤料在上升水流 的作用下,悬浮起来并逐步膨胀到一定高度,使得滤料中的杂 质、淤泥冲洗下来,废水进入排水槽13,经集水渠和排水管, 排入沟渠,冲洗直至排出水清澈为止。冲洗强度控制在1215L/(s· m2)。 4.2我厂锅炉补给水除盐处理流程 我厂锅炉补给水处理系统主要包括:自清洗过滤系统, 超滤系统,一级反渗透系统,二级反渗透系统,EDI系统, 药品计量、加药系统,化学清洗系统,补给水系统产水量 为2×65m3/h。 EDI最终产水水质 序号 1 2 3 项目 单套产水量(20℃) 产水电导率(25℃) 产水二氧化硅 参数 65m3/h ≤0.15?S/cm ≤10?g/L 4 硬度 0?mol/L 4.2.1锅炉补给水系统工艺流程 助凝剂 煤矿疏干 机械加 水或水库 速澄清 水 池 NaCLO、凝聚剂 一级反 一级高压 泵 渗透装 置 阻垢剂、NaCLO NaOH 中间水 箱 中间水 泵 普快滤 池 生水箱 自清洗过滤 器 NaCLO 一级保安过滤 器 清水泵 清水箱 超滤装 置 HCL、还原剂、阻垢剂 二级保安过滤 器 二级高压 泵 二级反渗透装 置 除盐供水 箱 EDI装置 EDI保安过滤 器 电除盐供水 泵 二级淡水 箱 4.2.2锅炉补给水系统主要设备规范 序号 1 2 3 名称 自清洗过滤器 超滤装置 一级反渗透装置 规格型号 CTF-S30 Q=130m3/h UNA-620AB Q=115m3/h MF-SY-3 Q=86m3/h 单位 数量 生产厂家 台 套 套 2 2 2 AMIAD 旭化成 DOW 5 6 二级反渗透装置 EDI装置 SY-MF-2 Q=73m3/h MK-3X Q=65m3/h 套 套 2 2 DOW GE 4.2.3 自清洗过滤器 自清洗过滤器的作用是截留去除原水中携带的颗粒 性杂质、铁锈和悬浮物,保证超滤的进水水质。我厂设 2台自清洗过滤器,分别对应2套超滤装置,每台过滤器 出力为135m3/h,过滤精度为100? m。 自清洗过滤器出水控制标准 项目 浊度 pH 单位 NTU - 标准 ≤1 4~9 余氯(以Cl2计) mg/L ≤20 4.2.4 超滤 我公司超滤选用日本旭化成公司生产的超滤膜组件,膜 型号为UF-SY-115,材质为PVDF。该膜组件采用外压式过滤方 式,即原水通过中空纤维丝的外部流入中心,并透过膜成为产 品水。 超滤的作用就是去除水中的颗粒、悬浮物、胶体、有机物 等杂质,保证产水水质满足反渗透的进水要求。超滤是一种膜 分离技术,其膜为多孔性不对称结构,主要用于溶液中大分子 物质的分离。以膜两侧压差为驱动力,以机械筛分为原理的一 种溶液分离过程。 外压式中空纤维超滤膜则是原液经压力差沿径向由 外向内渗透过中空纤维成为透过液,而截留的物质则汇集 在中空丝的外部,其流向见下图所示: 原 液 环氧树脂端封 中空超滤膜丝 膜壳 透过液 透过液 4.2.4 反渗透简介 反渗透(RO)装置主要除去水中溶解盐类、有机物、胶 体、大分子物质及预处理未除去的颗粒物等。我公司共设置 两级反渗透装置:一级反渗透装置采用一级二段由19个压力 容器以12:7排列,每个压力容器装有6个复合卷式反渗透膜; 二级反渗透装置采用一级二段由10个压力容器以7:3排列, 每个压力容器装有6个复合卷式反渗透膜。 反渗透进水中加入还原剂,去除水中的余氯。加入阻垢 剂,有效抑制水中杂质在反渗透装置内结垢。加入酸、碱来 调整pH值保证反渗透安全运行。 膜组件 滤元 进水 出水室 排污阀 出水 保安过滤器 进 水 出 水 淡 水 进 水 淡 水 出 水 超薄脱 盐层 支撑织 物 刚性支 撑层 反渗透卷式膜元件断面图 反渗透工作原理示意图 反渗透膜横向过滤示意图 如图反渗透膜横向过滤示意图,即原水中的一部分水 沿与膜垂直方向透过膜,此时盐类和各种污染物被膜截流 下来,并被沿膜与膜面平行方向流动的剩余的另一部分原 水携带出,但污染物并不能完全带出,随着时间的推移, 残留的污染物会会使膜元件污染加重,而且原水污染物及 回收率越高,膜污染越快。 4.2.5 EDI(电除盐)装置 反渗透的产水经过EDI装置可进一步除去水中的阴阳离 子,保证除盐水水质满足锅炉补给水要求。EDI去除离子 过程主要包括离子交换、直流电场作用下离子的选择性迁 移以及树脂的电再生。这三个过程相伴发生,相互促进, 达到连续去除离子的目的。 我公司EDI系统设计2套,每套12个膜组件,出力为 65m3/h,回收率90%,电导率≤0.15?S/cm,SiO2≤10?g/L。 EDI的进、出水流程 ↗产品水至除盐水箱 二级淡水箱→EDI供水泵→EDI保安过滤器→EDI ↘浓水至清水箱 EDI相关设备规范 序号 1 2 3 4 5 5 6 名称 EDI供水泵 保安过滤器 EDI模块 除盐水箱 除盐水泵 启动除盐水泵 压缩空气罐 V=3000m3 规格型号 Q=73m3/h P=0.6MPa 1mm MK-3X D17000*H15000 Q=80m3/h P=0.55MPa N=30kW Q=670m3/h P=0.55MPa N=132kW V=6m3 N=37kW 单位 数量 生产厂家 台 台 块 座 台 台 座 2 2 24 2 2 1 2 大连双龙 武汉水怡 GE 大连双龙 大连双龙 国产 EDI的工作示意图 4.2.6 EDI进水水质要求 进水来源 进水的相当电导率(包括CO2) 二氧化硅 (SiO2) 铁,锰,硫化物 总氯(以CL2 计) 总硬度(以CaCO3 计) 二级反渗透产水 <10?s/cm <1ppm <0.01ppm <0.02ppm <1.0ppm 溶解的有机物(TOC) pH 温度 压力 <0.5ppm 4~11 5~45℃ <100psi (0.7MPa) 谢谢大家!



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