電廠鍋爐補(bǔ)給水處理技術(shù)-課件

電廠鍋爐補(bǔ)給水處理技術(shù)1PPT課件內(nèi)容提要扼要介紹火電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)及水處理的重要性，著重討論制備鍋爐補(bǔ)給水的預(yù)處理和離子交換的原理，主要工藝及設(shè)備；凝結(jié)水的凈化處理；鍋爐水的處理原理和技術(shù)；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)及處理原理、工藝和主要設(shè)備。2PPT課件目錄第一節(jié)火力發(fā)電廠中水處理的作用第二節(jié)水的預(yù)處理第三節(jié)水的離子交換處理第四節(jié)凝結(jié)水的凈化處理第五節(jié)鍋內(nèi)處理第六節(jié)冷卻水處理3PPT課件第一節(jié)火力發(fā)電廠中水處理的作用

火力發(fā)電廠是利用燃料燃燒產(chǎn)生的熱能轉(zhuǎn)變成電能的，這種能量的轉(zhuǎn)換是通過(guò)水來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，水在火力發(fā)電廠中起著極重要的作用，水處理是火力發(fā)電廠生產(chǎn)過(guò)程的不可缺少的組成部分。

火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)

水處理的重要作用

4PPT課件火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)

火力發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)可分為凝汽和凝汽兼供熱兩種形式。

凝汽式是指只發(fā)電不供熱的凝汽式發(fā)電廠的水汽循環(huán)系統(tǒng)，這種系統(tǒng)正常運(yùn)行的鍋爐補(bǔ)給水量很小，一般為鍋爐蒸發(fā)量的2~4%。

凝汽兼供熱式是指除發(fā)電外，兼向附近工業(yè)區(qū)、生活區(qū)供熱的水汽循環(huán)系統(tǒng)，鍋爐補(bǔ)給水量要大得多，如熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)。熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程見(jiàn)圖3-1。5PPT課件圖3-1熱力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)主要流程6PPT課件

實(shí)際運(yùn)行中，任何水汽循環(huán)系統(tǒng)都要有一部分汽水損失，大致有如下幾個(gè)方面：

(1)系統(tǒng)內(nèi)水汽循環(huán)損失：

如汽包鍋爐的排污，各種排汽損失——鍋爐安全門、過(guò)熱器放汽門、汽輪機(jī)軸封、抽汽器、除氧器等的排汽，各種水箱的溢流和管道的跑冒滴漏等等。

(2)對(duì)外供汽損失

對(duì)非生產(chǎn)、生活供汽大部分不能返回。

(3)廠內(nèi)其它用汽損失

如采暖、生活用汽等等。7PPT課件

根據(jù)水在水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經(jīng)歷的過(guò)程，我們賦予這些水以不同的名稱。

(1)生水生水是未經(jīng)處理的天然水，如地下水、江河水、水庫(kù)湖泊水等等。

(2)鍋爐補(bǔ)給水生水經(jīng)水處理車間凈化后，用于補(bǔ)充發(fā)電廠水汽損失的水，叫鍋爐補(bǔ)給水。

(3)汽輪機(jī)凝結(jié)水蒸汽在汽輪機(jī)中做功后在凝汽器中冷凝的水。

(4)疏水各種用汽設(shè)備、蒸汽管道中凝結(jié)的蒸汽凝結(jié)水，一般匯集到輸水箱，也有的并入凝結(jié)水系統(tǒng)。8PPT課件

(5)返回凝結(jié)水

它是生產(chǎn)或生活用戶返回的蒸汽凝結(jié)水，簡(jiǎn)稱返回水。

(6)給水

給水是指進(jìn)入鍋爐的水，對(duì)于熱電廠，它包括汽輪機(jī)凝結(jié)水、鍋爐補(bǔ)給水、疏水和返回水。

(7)鍋爐水

鍋爐水又叫爐水，是指鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)的水。

(8)冷卻水

是指用作冷卻介質(zhì)的水，在電廠中主要指在凝汽器中用于冷卻汽輪機(jī)排汽的水。9PPT課件水處理的重要作用

在火力發(fā)電廠的熱力系統(tǒng)中，水的品質(zhì)是影響熱力設(shè)備安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素。天然水中含有許多雜質(zhì)。若把這些水不經(jīng)凈化處理就引入熱力設(shè)備，將會(huì)由于汽水品質(zhì)不良引起各種危害，主要是熱力設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕和積鹽。結(jié)垢

結(jié)垢極易發(fā)生在熱負(fù)荷較高的部位，如鍋爐的爐管、各種熱交換器。水垢的導(dǎo)熱性比金屬差幾百倍，結(jié)垢的金屬管壁就會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱，強(qiáng)度下降，引起管道的損壞。冷卻水處理不當(dāng)，會(huì)使凝汽器銅管結(jié)垢，降低換熱效率，從而降低汽輪機(jī)出力。10PPT課件腐蝕

水質(zhì)不良會(huì)引起熱力設(shè)備的腐蝕，主要是電化學(xué)腐蝕，容易發(fā)生在給水管道、省煤器、水冷壁、過(guò)熱器、汽輪機(jī)和凝汽器等經(jīng)常與水接觸的金屬部位。腐蝕將大大減少設(shè)備的使用年限。積鹽

含有大量雜質(zhì)的蒸汽通過(guò)過(guò)熱器和汽輪機(jī)時(shí)，雜質(zhì)會(huì)沉積下來(lái)，這叫做過(guò)熱器、汽輪機(jī)的積鹽。過(guò)熱器的積鹽有可能引起爆管，汽輪機(jī)的積鹽將大大降低汽輪機(jī)的出力。因此，為了保證安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，各電廠對(duì)鍋爐用水的水質(zhì)都規(guī)定了嚴(yán)格的要求。11PPT課件結(jié)垢12PPT課件腐蝕13PPT課件結(jié)垢14PPT課件腐蝕15PPT課件腐蝕16PPT課件積鹽17PPT課件積鹽18PPT課件積鹽19PPT課件

火力發(fā)電廠水處理工作的主要內(nèi)容大致如下：

(1)凈化生水凈化生水的目的是制備所需質(zhì)量的鍋爐補(bǔ)給水，這個(gè)處理過(guò)程也叫做爐外水處理。包括預(yù)處理，軟化或除鹽。

(2)高參數(shù)機(jī)組或直流鍋爐的凝結(jié)水凈化。

(3)對(duì)給水的除氧、加藥。

(4)汽包鍋爐的鍋內(nèi)水處理。

(5)冷卻水的處理。

(6)熱電廠對(duì)返回水的除油、除鐵。

(7)熱力系統(tǒng)的水汽質(zhì)量監(jiān)督。

(8)鍋爐及其他熱力設(shè)備的清洗。20PPT課件第二節(jié)天然水中的雜質(zhì)與水質(zhì)指標(biāo)一、天然水的特點(diǎn)二、雜質(zhì)的分類在水處理工藝中，我們通常按這些雜質(zhì)顆粒的大小。將其分成三類：懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)。1.懸浮物：懸浮物是顆粒粒徑約在10-4mm以上的微粒2.膠體：膠體是顆粒粒徑在10-6一10-4mm之間的微粒21PPT課件3.溶解物質(zhì)：在水中呈真溶液狀態(tài)的物質(zhì)有離子和分子，其顆粒粒徑不大于10-6mm。天然水中的溶解物質(zhì)大都為離子和一些溶解氣體.a.呈離子狀態(tài)的雜質(zhì)b.溶解氣體三、水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)可以分為兩種類型。一種是明確表示水中某些具體物質(zhì)含量的指標(biāo)通常叫做成分性指標(biāo)。另一種類型稱為技術(shù)性指標(biāo)，它是一種指標(biāo)來(lái)表示水中某一類物質(zhì)總的含量或者是某一類物質(zhì)的某種性質(zhì)

22PPT課件表示水中懸浮物及膠體的指標(biāo)1、懸浮物按定義水中懸浮物是指水中顆粒粒徑大于0.1μm的固體。2、濁度濁度是用水的某種光學(xué)性質(zhì)來(lái)表征水中懸浮物和膠體等粗分散顆粒對(duì)水清晰透明的影響程度。3、透明度表示水透明程度的指標(biāo)23PPT課件表示水中溶解性物質(zhì)的指標(biāo)及相互關(guān)系1、含鹽量含鹽量表示水中所含鹽類的總和，可以通過(guò)水質(zhì)的全分析，用計(jì)算法求得。

2、蒸發(fā)殘?jiān)c溶解固形物蒸發(fā)殘?jiān)山票硎救芙夤绦挝锏牧?、灼燒殘?jiān)?、礦物殘?jiān)陀袡C(jī)物A灼燒殘?jiān)山票硎镜V物殘?jiān)牧緽灼燒殘?jiān)偷V物殘?jiān)牟钪悼山票硎居袡C(jī)物的量24PPT課件4、電導(dǎo)率電導(dǎo)率是測(cè)定水中溶解鹽類多少的一種指標(biāo).表示電導(dǎo)率的單位為西／厘米(S/cm)，它是電阻率單位歐·厘米(?·cm)的倒數(shù)。實(shí)用上，由于水的電導(dǎo)率常常很小，所以經(jīng)常用μS/cm單位，它是S/cm的1／106。25PPT課件表示水中易結(jié)垢物的指標(biāo)

1、硬度對(duì)于天然水來(lái)說(shuō)，這些物質(zhì)主要是鈣、鎂離子，所以通常把硬度看作是這兩種離子。因此，總硬度(或簡(jiǎn)稱硬度)就表示鈣、鎂離于含量之和，26PPT課件2、碳酸鹽硬度(HT)

碳酸鹽硬度是指水中與碳酸氫鹽、碳酸鹽相結(jié)合的鈣、鎂的量。碳酸鹽硬度又叫暫時(shí)硬度。

3、非碳酸鹽硬度(HF)水的總硬度和碳酸鹽硬度之差就是非碳酸鹽硬度，它們是指水中與氯化物和硫酸鹽結(jié)合的鈣、鎂的量。水沸騰時(shí)不能除去又稱為永久硬度27PPT課件表示水中堿性物質(zhì)的指標(biāo)——堿度

堿度是水中能與強(qiáng)酸中氫離子反應(yīng)的物質(zhì)的量。講完了硬度與堿度，我們來(lái)看一下兩者之間的關(guān)系H=HCa+HMg=HT+HF在堿性水中，堿度>硬度H=HT，HF=0在非堿性水中，堿度<硬度，A=HT，HF≠028PPT課件表示水中酸性物質(zhì)的指標(biāo)—酸度

酸度是指水中能與強(qiáng)堿（如NaOH、KOH等）中氫氧根離子反應(yīng)的物質(zhì)的量。在天然水中，酸度有H2CO3和HCO3―的鹽類。在水凈化過(guò)程中，有時(shí)還可能出現(xiàn)強(qiáng)酸。水中既存在酸度又可同時(shí)存在堿度。酸度與pH值的區(qū)別：29PPT課件表示水中有機(jī)物的指標(biāo)

1．耗氧量利用耗氧量來(lái)表征有機(jī)物多少的原理是基于有機(jī)物具有可氧化的共性。用COD來(lái)表示。常用的高錳酸鉀指數(shù)法和重鉻酸鉀法通常高錳酸鉀指數(shù)用于地表水和飲用水中有機(jī)物的測(cè)量，而重鉻酸鉀法則主要用于工業(yè)廢水、生活污水等含有機(jī)物較多的水樣的測(cè)量。30PPT課件2．生化需氧量生化消氧量表示用微生物氧化水中有機(jī)物所消耗的氧量，通常用符號(hào)“BOD”表示3、總有機(jī)碳總有機(jī)碳(TOC)，是以碳的含量友示水體中有機(jī)物質(zhì)總量的綜合指標(biāo)。表示水中有機(jī)物的指標(biāo)

31PPT課件四、天然水中主要化合物（一）碳酸化合物（二）硅酸化合物（三）鐵的化合物（四）氮的化合物五、天然水按水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行分類32PPT課件第三節(jié)補(bǔ)給水的預(yù)處理

天然水中常含有大量的懸浮物和膠態(tài)雜質(zhì)。電廠水處理的第一步就是要除去這些雜質(zhì)，即預(yù)處理。它包括懸浮物的自然沉降、混凝處理、沉淀軟化和過(guò)濾等內(nèi)容。

水的混凝處理

水的沉淀軟化

水的過(guò)濾處理

給水系統(tǒng)33PPT課件水的混凝處理

膠態(tài)雜質(zhì)和一部分粒徑小的懸浮物，由于沉降速度小，以至于相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間仍滯留于水中，而且這部分雜質(zhì)也不能用過(guò)濾的方法除去。因此實(shí)際應(yīng)用中，通常是加入一種稱之為混凝劑的化學(xué)藥劑，使它們相互吸附粘結(jié)成較大的絮狀物，然后從水中沉降分離。混凝處理原理..\膠核.swf

..\膠體的脫穩(wěn)—加電解質(zhì).swf

現(xiàn)在以Al2(SO4)3為例，簡(jiǎn)要說(shuō)明混凝過(guò)程。

Al2(SO4)3投入水中，首先發(fā)生的是它的電離和水解。當(dāng)pH<3時(shí)，離解出的鋁離子以的形式存在。如果pH升高，就逐步水解，形成一系列含有羥基的簡(jiǎn)單配離子。34PPT課件

反應(yīng)如下：

(1)

(2)

(3)

最終生成Al(OH)3凝絮。水解過(guò)程中生成的被原水中的堿度中和，這種中和作用又促進(jìn)了的水解，使水中的含有羥基的配離子增加，有利于它們之間發(fā)生高分子縮聚反應(yīng)，稱為羥基橋聯(lián)，形成多核配離子。如

(4)

這種交叉進(jìn)行的水解和橋聯(lián)作用，最終生成難溶的聚合度極大的[Al(OH)3]∞凝絮。35PPT課件影響混凝處理效果的因素

混凝處理效果是以水中膠態(tài)雜質(zhì)和懸浮物的去除率評(píng)價(jià)的?；炷^(guò)程十分復(fù)雜，影響因素很多：

(1)pH及堿度的影響

投藥后的pH對(duì)鋁鹽處理效果影響很大，還影響水中有機(jī)物以及膠體的凝聚速度。

(2)水溫的影響

用鋁鹽作混凝劑時(shí)，水溫的影響很大；用鐵鹽作混凝劑時(shí)，水溫對(duì)處理效果影響不大。

(3)原水水質(zhì)的影響36PPT課件1）水中微粒的濃度雜質(zhì)濃度低，顆粒間碰撞機(jī)率下降，混凝效果差。

2）水中有機(jī)物部分有機(jī)物會(huì)阻礙水中微粒的脫穩(wěn)凝聚，有機(jī)物含量高時(shí)，為改善混凝效果，應(yīng)改善混凝條件。（4）接觸介質(zhì)（5）水和混凝劑的混合速度

先快后慢（6）混凝劑投加量的影響

最優(yōu)投藥量與水中膠體含量有關(guān)，必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定并在運(yùn)行中調(diào)整。37PPT課件常用混凝劑

常用混凝劑有鋁鹽和鐵鹽兩大類，它們是一些分子中有高價(jià)陽(yáng)離子的無(wú)機(jī)鹽類。鋁鹽有硫酸鋁、明礬、偏鋁酸鈉和聚合鋁等。鐵鹽有硫酸亞鐵、三氯化鐵、硫酸鐵和聚合硫酸鐵等。近年來(lái)人工合成了一些有機(jī)高分子絮凝劑，一般都是線型的高分子聚合物。有機(jī)高分子絮凝劑是一種電解質(zhì)，根據(jù)電離后聚合離子所帶電荷的性質(zhì)，可分為陰離子型，陽(yáng)離子型和非離子型三類。38PPT課件水的沉淀軟化

水的沉淀軟化，是將天然水中鈣、鎂離子轉(zhuǎn)化成難溶化合物，然后分離以降低水的硬度。沉淀軟化有熱力軟化法和石灰處理法，但前者不能除去非碳酸鹽硬度，電廠一般不采用。石灰處理原理Ca(OH)2可以和水中各種形式的碳酸化合物反應(yīng)生成沉淀除去：

39PPT課件

石灰軟化法主要除去了水的堿度和碳酸鹽硬度，但不能除去非碳酸鹽硬度和堿性水的過(guò)剩堿度：

反應(yīng)前后非碳酸鹽硬度和過(guò)剩堿度不變。40PPT課件石灰處理的沉淀過(guò)程

經(jīng)石灰處理的水，從理論上講，碳酸鹽硬度應(yīng)達(dá)到CaCO3的溶解度。但是由于CaCO3結(jié)晶生成之后，并不能完全以大顆粒沉降下來(lái)，有相當(dāng)一部分是以膠體和懸浮物形式滯留水中，使CaCO3殘留量過(guò)大。因此，在處理工藝上常采用兩種措施以保證沉淀完全和有效的分離。

一是利用先期沉淀物（稱泥渣）作為接觸介質(zhì)，使CaCO3在泥渣表面上吸附并以泥渣為結(jié)晶核心，加快沉淀速度并使沉淀完全。

二是在沉淀的同時(shí)進(jìn)行混凝處理。41PPT課件沉淀處理設(shè)備

沉淀處理設(shè)備可分為沉淀池和澄清池兩類。

(1)沉淀池

沉淀池是用來(lái)分離水中懸浮物的池子，有間歇式和連續(xù)式之分。按水流方向分為平流式、豎流式、輻流式和斜板(管)式等。平流式沉淀池見(jiàn)圖3-2，斜板(管)式沉淀池見(jiàn)圖3-3。按水流和泥渣沉降方向不同，斜板(管)式沉淀池可分為異向流、同向流和橫向流三種運(yùn)行方式，見(jiàn)圖3-4。42PPT課件圖3-2平流式沉淀池43PPT課件圖3-3

斜板(管)式沉淀池44PPT課件圖3-4

斜管(板)中水與泥渣的流向45PPT課件(2)澄清池澄清池帶有懸浮泥渣層，以泥渣為接觸介質(zhì)，分離水中懸浮物和沉淀之后生成的沉淀物，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

澄清池可分為泥渣懸浮式和泥渣循環(huán)式兩種類型。

①цнии型澄清池

該澄清池是原蘇聯(lián)設(shè)計(jì)的典型泥渣懸浮式澄清池，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-5。

②水力循環(huán)澄清池

水力循環(huán)澄清池是泥渣循環(huán)式澄清池的一種，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-6。46PPT課件圖3-5

цнии型澄清池47PPT課件圖3-6

水力循環(huán)澄清池Flash48PPT課件水的過(guò)濾處理

水的過(guò)濾處理是用過(guò)濾材料將水中分散的懸浮顆粒分離出來(lái)的處理過(guò)程。在鍋爐補(bǔ)給水處理中，常采用粒狀濾料過(guò)濾法；凝結(jié)水凈化處理中，采用覆蓋過(guò)濾和電磁過(guò)濾法。粒狀濾料的過(guò)濾原理

粒狀濾料的過(guò)濾是薄膜過(guò)濾和接觸混凝過(guò)濾的綜合過(guò)程。一般工業(yè)上采用的是快濾池，主要是接觸混凝過(guò)濾。濾速可達(dá)10m/h以上，通常是在混凝處理以后進(jìn)行。49PPT課件過(guò)濾機(jī)理可歸納為三種主要作用：（1）機(jī)械篩濾作用當(dāng)原水自上而下流過(guò)粒狀濾料層時(shí)，粒徑較大的懸浮顆粒首先被截留在表層濾料的空隙中，從而使此層濾料間的空隙越來(lái)越小，截污能力隨之變得越來(lái)越高，結(jié)果逐漸形成一層主要由被截留的固體顆粒構(gòu)成的濾膜，并由它起主要的過(guò)濾作用。懸浮物粒徑越大，表層濾料和濾速越小，就越容易形成表層篩濾膜，濾膜的截污能力也越高。（2）重力沉淀作用原水通過(guò)濾層時(shí)，眾多的濾料表面提供了巨大的不受水力沖刷而可供懸浮物沉降的有效面積，形成了無(wú)數(shù)的小“沉淀池”，懸浮物極易在此沉降下來(lái)。濾料越小，沉降面積越大，濾速越小，則水流越平穩(wěn)，這都有利于懸浮物的沉降。（3）接觸粘附（絮凝）作用原水通過(guò)濾層時(shí)，有很多機(jī)會(huì)與砂粒接觸，通過(guò)彼此間的范德華力、靜電力及某些特別的吸附力等作用相互吸引而粘附，恰如在濾層中進(jìn)行了深度的混凝過(guò)程。50PPT課件濾料

濾料的技術(shù)要求是：

(1)適當(dāng)?shù)牧６冉M成；

(2)良好的化學(xué)穩(wěn)定性；

(3)一定的機(jī)械強(qiáng)度。過(guò)濾過(guò)程

1.過(guò)濾

2.沖洗過(guò)濾設(shè)備及運(yùn)行

火力發(fā)電廠所采用的過(guò)濾設(shè)備是快濾池，可分為壓力式和重力式?？鞛V池種類很多，但結(jié)構(gòu)基本相同，包括進(jìn)水裝置、配水裝置及必要的管道閥門。51PPT課件(1)普通過(guò)濾器

普通過(guò)濾器時(shí)最簡(jiǎn)單的壓力式過(guò)濾器，結(jié)構(gòu)如圖3-7所示。原水用泵打入，經(jīng)上部的漏斗和水墊層均勻地向下流過(guò)濾層，出水經(jīng)配水裝置注入清水池。普通過(guò)濾器水是自上而下單向流動(dòng)的，因而也叫單流式過(guò)濾器。52PPT課件(2)重力式無(wú)閥濾池火力發(fā)電廠常用的重力式無(wú)閥濾池如圖3-8所示。重力式無(wú)閥濾池的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，運(yùn)行操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是虹吸管必須很高以適應(yīng)濾層失效時(shí)的水頭損失，并且濾池不宜過(guò)大以防止水通過(guò)濾層時(shí)分布不均勻。（3）空氣擦洗濾池（4）纖維過(guò)濾器53PPT課件圖3-7

普通過(guò)濾器54PPT課件圖3-8

重力式無(wú)閥濾池55PPT課件56PPT課件57PPT課件第四節(jié)水的離子交換處理

水在進(jìn)行混凝—石灰軟化和過(guò)濾處理后，已除去懸浮物和膠態(tài)雜質(zhì)，硬度和堿度也有一定程度的降低，但作為鍋爐補(bǔ)給水，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求，必須進(jìn)行深度處理。目前火力發(fā)電廠普遍采用的離子交換處理可以制得純度很高的水。

水的離子交換除鹽

水的離子交換軟化和除堿

離子交換裝置及其運(yùn)行

再生系統(tǒng)

水的其他除鹽方法Flash58PPT課件水的離子交換除鹽

水的離子交換軟化和除堿，一般只適用于高壓以下的鍋爐，隨著高溫高壓鍋爐的迅速發(fā)展，單純的軟化、除堿已不能滿足鍋爐和機(jī)組對(duì)水質(zhì)的要求和安全運(yùn)行，而必須把水中的溶解鹽全部除盡。這樣，就發(fā)展了離子交換除鹽工藝。離子交換除鹽原理

水的離子交換除鹽(又叫化學(xué)除鹽)，在火電廠中普遍采用的是：將預(yù)處理后的清水，通過(guò)H型陽(yáng)離子交換器，使陽(yáng)離子轉(zhuǎn)換成H+，然后通過(guò)除碳器除去二氧化碳，再通過(guò)OH型陰離子交換器使陰離子轉(zhuǎn)換成OH－，并立即與H+結(jié)合成水。

這樣，就得到含鹽量極低的純水。Flash59PPT課件離子交換樹(shù)脂離子交換樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)

離子交換樹(shù)脂是一類帶有活性基團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)高分子化合物。在它的分子結(jié)構(gòu)中，可以人為的分為兩個(gè)部分：一部分稱為離子交換樹(shù)脂的骨架；另一部分時(shí)代有可交換離子的活性基團(tuán)?；钚曰鶊F(tuán)也由兩部分組成：一是固定部分，二是活動(dòng)部分。離子交換樹(shù)脂的分類

（1）按活性基團(tuán)的性質(zhì)分類可分為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和陰離子交換樹(shù)脂。此外，按活性基團(tuán)的性質(zhì)還可分為鰲合性、兩性以及氧化還原性樹(shù)脂（2）按離子交換樹(shù)脂的孔型分類

A凝膠型樹(shù)脂

B大孔型樹(shù)脂（3）按單體種類分類按合成樹(shù)脂的單體種類不同，離子交換樹(shù)脂還可以分為苯乙烯系，丙烯酸系等60PPT課件離子交換樹(shù)脂的命名方法離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品的型號(hào)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB1631-79《離子交換樹(shù)脂產(chǎn)品分類、命名及型號(hào)》而制定的。（1）名稱有機(jī)合成離子交換樹(shù)脂的全名稱，由分類名稱、骨架名稱、基本名稱三部分按順序依次排列組成。(1)分類名稱。按有機(jī)合成離子交換樹(shù)脂本體的微孔形態(tài)分類，分為凝膠型、大孔型等。(2)骨架名稱。按有機(jī)合成離子交換樹(shù)脂骨架材料命名，分為苯乙烯系、丙烯酸系、酚醛系、環(huán)氧系等。

(3)基本名稱?；久Q為“離子交換樹(shù)脂”。凡屬酸性反應(yīng)的在基本名稱前冠以‘陽(yáng)”字。凡屬堿性反應(yīng)的在基本名稱前冠以“陰”宇。按有機(jī)合成離子交換樹(shù)脂的活性基團(tuán)性質(zhì)，分為強(qiáng)酸性、弱酸性、強(qiáng)堿性、弱堿性、螯合性等，分別在基本名稱前冠以“強(qiáng)酸”．“弱酸”、“強(qiáng)堿”、“弱喊”、“螯合”等字樣。

(4)全名稱舉例。微孔形態(tài)為凝膠型；骨架材料為“苯乙烯-二乙烯苯”共聚體；活性基團(tuán)為“強(qiáng)酸”性磺酸基團(tuán)(SO3H)的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，全名稱為“凝膠型苯乙烯系強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換樹(shù)脂”。61PPT課件（2）型號(hào)根據(jù)以上原則，水處理中常用的四種離子交換樹(shù)脂全名稱及型號(hào)分別是：強(qiáng)酸性苯乙烯系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，型號(hào)是001*7；強(qiáng)堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂，型號(hào)是201*7；大孔型弱酸性苯稀酸系陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，型號(hào)是D111、D113；大孔型弱堿性苯乙烯系陰離子交換樹(shù)脂，型號(hào)是D301、D302.第四位數(shù)字代表交聯(lián)度（%）聯(lián)結(jié)符號(hào)第三位數(shù)字代表順序代號(hào)第二位數(shù)字代表骨架代號(hào)第一位數(shù)字代表活性基團(tuán)代號(hào)

62PPT課件離子交換樹(shù)脂的合成離子交換樹(shù)脂的合成過(guò)程一般分為兩個(gè)階段：高分子聚合物骨架的制備和在高分子聚合物骨架上引入活性基團(tuán)的反應(yīng)。即首先將單體（進(jìn)行高分子聚合的主要原料）制備成球狀顆粒的高分子聚合物，然后在這種高分子聚合物上進(jìn)行有機(jī)高分子反應(yīng)，使之帶上所需要的活性基團(tuán)。也有一些離子交換樹(shù)脂是由已具備活性基團(tuán)的單體經(jīng)過(guò)聚合，或在聚合過(guò)程中同時(shí)引入活性基團(tuán)，直接一步制得的。如丙烯酸系樹(shù)脂。63PPT課件離子交換樹(shù)脂的主要性能物理性質(zhì)

(1)外觀

離子交換樹(shù)脂一般均呈球形，是一種透明或半透明的物質(zhì)，依其組成不同顏色各異。

(2)粒度

樹(shù)脂顆粒的大小對(duì)水處理工藝過(guò)程有較大影響。顆粒大，交換速度慢；顆粒小，水通過(guò)樹(shù)脂層的壓力損失大。用于水處理的樹(shù)脂顆粒粒徑一般為0.3~1.2mm。樹(shù)脂裝卸罐64PPT課件65PPT課件

(3)密度

樹(shù)脂的密度有以下幾種表示方法：

①干真密度：干燥狀態(tài)下樹(shù)脂本身的密度。②濕真密度：樹(shù)脂在水中經(jīng)過(guò)充分膨脹后的密度。

③濕視密度：樹(shù)脂在水中充分膨脹后的堆積密度。66PPT課件

(4)孔徑、孔度、孔容和比表面積

孔徑表示微孔的大小孔度是指單位體積離子交換樹(shù)脂內(nèi)部孔的容積孔容是指單位質(zhì)量離子交換樹(shù)脂內(nèi)部孔的容積。比表面積是指單位質(zhì)量的離子交換樹(shù)脂具有的比表面積。一般比表面積越大，越有利于交換。（5）含水率

樹(shù)脂的含水率是指單位質(zhì)量的濕樹(shù)脂（除去表面的水分）所含水量的百分?jǐn)?shù)。一般在50%左右。對(duì)于含有一定活性基團(tuán)的離子交換樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，含水率可以反映樹(shù)脂的交聯(lián)度和孔隙率的大小。含水率大，就表示孔隙率大，交聯(lián)度低。

67PPT課件（6）溶脹性

將干的離子交換樹(shù)脂浸入水中時(shí)，其體積變大的現(xiàn)象稱為樹(shù)脂的溶脹性。溶脹：干的離子交換樹(shù)脂侵入水中時(shí)，其體積會(huì)膨脹，這種現(xiàn)象叫溶脹?？赡鏄?shù)脂侵入水中體積增大，干燥縮小離子交換樹(shù)脂有兩種溶脹現(xiàn)象不可逆新樹(shù)脂浸入水中溶脹后干燥體積不會(huì)恢復(fù)到原來(lái)當(dāng)樹(shù)脂由一種離子型轉(zhuǎn)為另一種離子型時(shí)，其體積就會(huì)發(fā)生改變，體積改變的百分?jǐn)?shù)稱樹(shù)脂轉(zhuǎn)型體積改變率。68PPT課件化學(xué)性能

(1)離子交換反應(yīng)的可逆性

離子交換反應(yīng)的可逆性，使離子交換樹(shù)脂可以反復(fù)使用的重要性質(zhì)。例如當(dāng)以含有硬度的水通過(guò)H型離子交換樹(shù)脂時(shí)，反應(yīng)式為：

(2)酸、堿性

H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂和OH型陰離子交換樹(shù)脂的性能與電解質(zhì)酸、堿相同，在水中有電離出H+和OH–的能力。

(3)中和與水解

離子交換樹(shù)脂的中和與水解性能和通常的電解質(zhì)一樣。69PPT課件

如H型離子交換樹(shù)脂和堿溶液會(huì)進(jìn)行中和反應(yīng)：水解反應(yīng)如：具有弱酸性或弱堿性基團(tuán)的離子交換樹(shù)脂的鹽型容易水解。

(4)離子交換樹(shù)脂的選擇性

離子交換樹(shù)脂吸著各種離子的能力不一，這種性能稱為離子交換樹(shù)脂的選擇性。

70PPT課件與水中離子種類、樹(shù)脂交換基團(tuán)的性能有很大關(guān)系，同時(shí)也受離子濃度和溫度的影響。在常溫和低濃度時(shí)：*離子電荷愈多，愈易被交換*原子序數(shù)愈大，即水合半徑愈小，愈易被交換：

Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>K+=NH4+>Na+>Li+SO42->NO3->Cl->HCO3->HSiO3-*H＋和OH－的交換選擇性與樹(shù)脂交換基團(tuán)酸、堿性的強(qiáng)弱有關(guān)。對(duì)于強(qiáng)酸陽(yáng)樹(shù)脂：H+>Li+

而對(duì)于弱酸陽(yáng)樹(shù)脂：H+>Fe3+71PPT課件當(dāng)OH離子交換樹(shù)脂失效后，用堿進(jìn)行再生時(shí)，即對(duì)于進(jìn)水是濃堿溶液、陰離子的選擇性順序?yàn)椋簱?jù)此，可以推知，強(qiáng)堿性O(shè)H型陰樹(shù)脂對(duì)于水中常見(jiàn)陰離子的吸著順序，遵循以下三條規(guī)律：

(1)在強(qiáng)弱酸混合的溶液中，易吸取強(qiáng)酸的陰離子。

(2)濃溶液與稀溶液相比，前者利于低價(jià)離子被吸取，后者利于高價(jià)離子被吸取。(3)在濃度和價(jià)數(shù)等條件相同的情況下，選擇性系數(shù)大的易被吸取。72PPT課件

(5)交換容量

離子交換樹(shù)脂的交換容量表示其可交換離子量的多少。有兩種表示法：質(zhì)量表示法(單位質(zhì)量樹(shù)脂吸著能力)和體積表示法(單位體積吸著能力)。在表示交換容量時(shí)，為了統(tǒng)一起見(jiàn)，一般陽(yáng)離子交換樹(shù)脂以Na型為準(zhǔn)(也有以H型為準(zhǔn)的)，陰離子交換樹(shù)脂以Cl型為準(zhǔn)。①全交換容量(Q)

此指標(biāo)表示離子交換樹(shù)脂中所有活性基團(tuán)的總量。②中性鹽分解容量

樹(shù)脂能與中性鹽進(jìn)行交換反應(yīng)的交換容量。表示強(qiáng)堿基團(tuán)量的多少。③弱酸（堿）基團(tuán)交換容量

兩者之差73PPT課件離子交換平衡

離子交換也是一種化學(xué)反應(yīng)，存在交換平衡。

RA+B----RB+A+

離子交換選擇系數(shù)為：

KAB=[RB][A+]/[RA][B+]該值越大，有利于交換反應(yīng)的進(jìn)行。(1)平衡常數(shù)

以H型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂與水中Na+進(jìn)行交換為例，加以討論：

RH+Na+→RNa+H+74PPT課件如果此反應(yīng)不伴隨有反應(yīng)物質(zhì)的吸附或解吸等過(guò)程，則可得如下平衡常數(shù)式由于K值要受吸附和解吸過(guò)程的影響，而且還因離子交換樹(shù)脂相中的離子活度系數(shù)現(xiàn)在還無(wú)法測(cè)定。75PPT課件(2)選擇性系數(shù)這里，用來(lái)代表，它稱為選擇性系數(shù)。此系數(shù)只表示離子交換平衡時(shí)，各種離子間一種量的關(guān)系，沒(méi)有更多的物理化學(xué)意義。選擇性系數(shù)可以進(jìn)行換算：1.等價(jià)離子KAB=KACKBC2.不等價(jià)離子KAB=KAC（KBC）2A——2價(jià)B、C——1價(jià)76PPT課件水的離子交換軟化和除堿

如果經(jīng)預(yù)處理后的清水，僅僅需要除去Ca2+、Mg2+（即軟化），可以采用鈉離子交換法。如果不僅要求除去Ca2+、Mg2+，還要求除去堿度，則采用氫—鈉離子交換法。鈉離子交換法

鈉離子交換過(guò)程如下式表示：鈉離子交換劑層中離子分布示意見(jiàn)圖3-9。

水通過(guò)一個(gè)鈉離子交換器叫一級(jí)鈉離子交換，出水殘留硬度可滿足低壓鍋爐要求，如果要求進(jìn)一步降低殘留硬度，可采用二級(jí)鈉離子交換，即將兩個(gè)鈉離子交換器串聯(lián)。77PPT課件圖3-9鈉離子交換劑層中離子分布示意78PPT課件氫—鈉離子交換法

為了彌補(bǔ)鈉離子交換不能除堿的缺點(diǎn)，可以在出水中加酸，如加H2SO4。

生成的CO2由除碳器除去，但這種方法卻增加了水的含鹽量。因此火電廠中更多地采用氫—鈉離子交換的方法。

(1)氫—鈉離子交換原理

當(dāng)采用強(qiáng)酸性H離子交換樹(shù)脂時(shí)，交換過(guò)程為：

Ca(HCO3)2Ca2H2CO32RH+MgCl2R2Mg+2HClNa2SO4Na2H2SO479PPT課件

因此，H型交換器產(chǎn)生了強(qiáng)酸，并且強(qiáng)酸酸度與進(jìn)水中強(qiáng)酸陰離子的量相當(dāng)。氫離子交換劑層中離子分布示意見(jiàn)圖3-10。如果我們利用H型交換器出水的強(qiáng)酸中和Na型交換器出水的堿度，生成的CO2用除碳器除去，這樣就達(dá)到軟化和除堿的目的。氫—鈉離子交換系統(tǒng)有串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。

(2)并聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)

如圖3-11，該系統(tǒng)進(jìn)水分別入H型交換器的強(qiáng)酸性出水中和Na型交換器出水的堿度。80PPT課件圖3-10

氫離子交換劑層中離子分布示意81PPT課件圖3-11

并聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)82PPT課件(3)串聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)

如圖3-12，該系統(tǒng)用H型交換器的出水，中和另一部分原水的堿度，然后進(jìn)入除碳器除去CO2，最后用泵打入Na型交換器。

除碳器置于Na型交換器之前，是為防止CO2進(jìn)入Na型交換器，重新生成NaHCO3。與并聯(lián)系統(tǒng)相同的是，串聯(lián)系統(tǒng)也必須調(diào)整進(jìn)入H型交換器的水量，維持中和后出水一定的殘留堿度。使用弱堿性樹(shù)脂的H-Na離子交換系統(tǒng)采用串聯(lián)的方式。83PPT課件圖3-12串聯(lián)H-Na離子交換系統(tǒng)84PPT課件除碳器

除碳器的作用是除去CO2。原水中碳酸鹽堿度，經(jīng)過(guò)H離子交換，即轉(zhuǎn)化為H2CO3并存在平衡

pH下降，平衡右移，有利于H2CO3的分解。由于H型交換器出水pH較低，使CO2從水中游離，如果我們能降低水面上CO2的分壓，即可使CO2從水中逸出，這就是除碳器的工作原理。常用的鼓風(fēng)式除碳器的結(jié)構(gòu)如圖3-13。85PPT課件圖3-13

鼓風(fēng)式除碳器86PPT課件87PPT課件88PPT課件H-OH離子交換法如果既要去除水中陽(yáng)離子又要去除水中陰離子，則可以用氫—?dú)溲蹼x子交換法。

2H2CO32RHCO32ROH+2HCl —2RCl+2H20

H2SO4R2SO42H2SiO32RHSiO389PPT課件離子交換除鹽系統(tǒng)一級(jí)復(fù)床除鹽

將預(yù)處理后的清水，一次順序通過(guò)H型和OH型交換器的系統(tǒng)叫一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)，如圖3-14。

一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)督，是分別監(jiān)督H型和OH型交換器的出水?；旌洗渤}

混合床是在一個(gè)交換器內(nèi)，把已再生好的H型和OH型離子交換樹(shù)脂按一定比例混合均勻，所以混床就相當(dāng)于一個(gè)多級(jí)復(fù)床。混床的優(yōu)勢(shì)在于水的陽(yáng)、陰離子交換是交錯(cuò)進(jìn)行，出水水質(zhì)好而且水質(zhì)穩(wěn)定；由于交換未期，出水電導(dǎo)率上升很快，終點(diǎn)容易判斷；運(yùn)行周期也較長(zhǎng)。缺點(diǎn)是樹(shù)脂的損耗大；再生操作比較復(fù)雜。90PPT課件圖3-14

一級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)91PPT課件常見(jiàn)的化學(xué)除鹽主系統(tǒng)及其選擇

采用陽(yáng)、陰離子交換器組成主系統(tǒng)時(shí)，通常參照下面的原則：

(1)第一個(gè)交換器應(yīng)是H型交換器。

(2)弱酸性陽(yáng)樹(shù)脂；適用于處理堿度大或碳酸鹽硬度大的水。

(3)弱堿性陰樹(shù)脂；是用于處理強(qiáng)酸陰離子含量大的水。

(4)除硅必須采用強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂。

(5)水質(zhì)要求高時(shí)應(yīng)設(shè)混床。

(6)除碳器應(yīng)置于強(qiáng)堿性陰樹(shù)脂之前，以保證除硅效果。92PPT課件離子交換裝置及其運(yùn)行

離子交換裝置按運(yùn)行方式不同可分為固定床和連續(xù)床。固定床離子交換裝置

固定床離子交換是把離子交換樹(shù)脂固定在一個(gè)裝置(稱固定床)中，水流經(jīng)樹(shù)脂完成交換過(guò)程。完成離子交換過(guò)程的設(shè)備，叫做離子交換器。

固定床離子交換，按其再生方式不同，可分為順流再生和逆流再生固定床。

(1)順流再生床

順流再生是指運(yùn)行時(shí)水流方向和再生液流動(dòng)方向一致，通常都是自上而下的。93PPT課件①離子交換器結(jié)構(gòu)

交換器是一個(gè)密封的圓柱體，設(shè)有進(jìn)水裝置，進(jìn)再生液裝置、排水裝置，裝有一定高度的離子交換樹(shù)脂。進(jìn)再生液裝置示意見(jiàn)圖3-15。②交換器的運(yùn)行

交換器的運(yùn)行可分為反洗、再生、正洗、交換四個(gè)步驟。

反洗：用水在與進(jìn)水相反的方向上通過(guò)交換劑層，使交換劑層松動(dòng)，清除由于過(guò)濾作用而截留在交換劑上的雜質(zhì)。

再生：使失效的交換劑恢復(fù)交換能力。94PPT課件圖3-15

進(jìn)再生液裝置示意圖95PPT課件96PPT課件97PPT課件98PPT課件99PPT課件

正洗：清除再生過(guò)程中滯留于交換劑層中的再生產(chǎn)物和過(guò)剩再生劑。交換：清洗合格后，交換器即可投入運(yùn)行。

(2)逆流再生固定床

逆流再生屬對(duì)流式，即運(yùn)行時(shí)進(jìn)水和再生時(shí)進(jìn)再生劑的方向相對(duì)進(jìn)行的水處理工藝。

①逆流再生原理

逆流再生時(shí)，再生劑自下而上，首