生技科2月份培训资料-除盐水制水的工艺流程及注意事项

生产技术科2月份培训内容

-除盐水处理工艺流程及主要设备工作原理

一、我公司水处理制水工艺流程及简介

1.水处理制水工艺流程：原水来水（水务公司、和瑞水厂、煤水回用）→高效微涡混凝沉淀池→日用水池→生水泵→双介质过滤器→逆流再生双室固定阳离子交换器→除二氧化碳器 →中间水箱→中间水泵→逆流再生阴离子交换器→混合离子交换器→ 除盐水箱→ 除盐水泵→热电和化二。

2.水处理制水工艺流程简介：原水经预处理后到日用水池储存，经生水泵升压后经机械过滤器除去悬浮物称清水，清水经双室双层阳离子交换器除去水中金属阳离子呈酸性，经除碳器除去水中CO2 ，称为中间水，中间水经中间水泵升压到单室阴子交换器除去阴离子称为一级除盐水，一级除盐水经混合离子交换器除去残余的阴阳离子成为合格除盐水，贮存于除盐水箱，经除盐水泵送向主厂房作为锅炉补给水和化工厂生产用水。

二、电厂用水的类别

水在火力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，水质常有较大的差别。因此根据实用的需要，人们常给予这些水以不同的名称。它们是原水、锅炉补给水、给水、锅炉水、锅炉排污水、凝结水、冷却水和疏水等。现简述如下：

（1）原水：也称为生水，是未经任何处理的天然水（如江河水、湖水、地下水等），它是电厂各种用水的水源。

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（2）锅炉补给水：原水经过各种水处理工艺净化处理后，用来补充发电厂汽水损失的水称为锅炉补给水。按其净化处理方法的不同，又可分为软化水和除盐水等。

（3）给水：送进锅炉的水称为给水。给水主要是由凝结水和锅炉补给水组成。

（4）锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水称为锅炉水，习惯上简称炉水。

（5）锅炉排污水：为了防止锅炉结垢和改善蒸汽品质，用排污的方法，排出一部分炉水，这部分排出的炉水称为锅炉排污水。

（6）凝结水：蒸汽在汽轮机中作功后，经冷却水冷却凝结成的水称为凝结水，它是锅炉给水的主要组成部分。

（7）冷却水：用作冷却介质的水为冷却水。这里主要指用作冷却作功后的蒸汽的冷却水，如果该水循环使用，则称循环冷却水。

（8）疏水：进入加热器的蒸汽将给水加热后，这部分蒸汽冷却下来的水，以及机组停行时，蒸汽系统中的蒸汽冷凝下来的水，都称为疏水。

三、水的预处理

天然水未进锅炉前除掉水中杂质的工作，称为炉外水处理，也叫做补给水处理。根据水中所含杂质种类不同，采取不同的水处理方法。

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对水中较大的悬浮物，靠重力沉淀就可以除掉，这种处理称为自然沉淀法。

对于水中的胶体微粒，常向水中加入一些化学药品，使胶体颗粒凝聚沉淀，这种处理称为混凝沉淀法。 对于溶于水中的盐类，可采用蒸馏法、离子交换法、电渗析法等等。目前电厂多采用离子交换法。

炉外水处理就是由上述某些方法联合组成的水处理流程，一般为：

天然水(原水) 过滤 混凝、沉淀 离子交换 补给水

现将一般水处理流程中，各种水处理方法、原理及其设备分述如下。

（一）混凝沉淀 混凝沉淀的原理

在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。混凝澄清法在给水和废水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。

（二）过滤处理

生水经过混凝、沉淀处理后，虽然已将水中大部分悬浮物等杂质除掉，但是水中仍残留有20毫克/升左右的细小悬浮颗粒，需要进一步处理。

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除去残留有悬浮杂质，常用的方法是过滤。在电厂水处理中，主要是采用粒状滤料形成滤层，当浑水通过滤层时，就可以把水中悬浮物吸附截留下来，流出的是清水。

1.过滤原理：浑水通过滤层时有两个作用：一个是滤料颗粒表面与悬浮物之间的吸力，使悬浮物被吸附；另一个作用滤层对悬浮颗粒的机械筛除作用，而主要是吸附作用。

2.滤料选择：做滤料的固体颗粒，应有足够的机械强度和很好的化学稳定性，以免在运行和冲洗时，因摩擦而破碎，或因溶解而引出水水质恶化。

石英砂有足够的机械强度，在中性、酸性水中都很稳定。但是在碱性水中石英砂能够溶解，使水受到污染。无烟煤的化学稳定性较高，在一般碱性、中性和酸性水中都不溶解，它的机械强度也较好。

3.机械过滤器设备结构，如下图所示。

图13-3 机械过滤器

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1—放空气管；2—进水漏斗；3—缝式滤头；4—配水支管；5—配水干管；6—混凝土

它的本体是一个圆柱形容器，内部装有：进入装置、滤层和排水装置。外部设有必要的管道、阀门等。在进、出口的两根水管上装有压力表，两表的压力差就是过滤时的水头损失(运行时的阻力)。

进水装置可以是漏头形式或其他形式的，其主要作用是使进水沿过滤器截面均匀分配。滤层由滤料组成，滤料的粒径一般采用0.6~1.0毫米。滤层的厚度一般为1.1~1.2米。

排水系统多采用支管缝隙式配水装置。它的作用：一是使出水的汇集和反洗水的进入，能沿着过滤器的截面均匀分布；一是阻止滤料被带出。

四、水的除盐处理 （一）离子交换树脂

水中能电离的杂质可用离子交换法除掉，这种方法是用离子交换剂进行的。离子交换剂包括天然沸石、人造铝硅酸钠、磺化酶和离子交换树脂等四类，其中离子交换树脂在水处理中应用得比较广泛。因此，在讨论离子交换法前，先对离子交换树脂的结构和性质做一些介绍。

1.树脂的结构

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0.3~1.2毫米的淡黄色或咖啡色的小球。微观上是

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一种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，下面简单的介绍树脂网状结构的孔隙和交换基团。

2.树脂的分类

离子交换树脂的分类，一般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。

（1）阳离子交换树脂。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。

（2）阴离子交换树脂。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。

（3）此外，离子交换树脂按其孔隙结构上的差异，又有大孔型树脂和凝胶型(或微孔型)之分。目前生产一种孔隙直径为200~1000埃的树脂，称为大孔树脂；而把一般孔径在40埃以下的树脂，称为凝胶型树脂。

3. 化学性质

离子交换树脂的化学性质有：离子交换、催化、络盐形成等。其中用于电厂水处理的，主要是利用它的离子交换性质。所以，这里仅介绍离子交换反应的可逆性、选择性和表示交换

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能力大小的交换容量。

4.新树脂处理

新树脂处理前，需先用水使树脂充分膨胀，，然后用5%稀盐酸对其中无机杂质（主要铁的化合物）除去，用2%氢氧化钠有机杂质。如果树脂脱水，则先要用10%浓食盐进行浸泡膨胀再进行处理。

（二）离子交换除盐

在离子交换法的水处理中，根据除掉水中离子种类不同，分为离子交换法除盐(化学除盐)和离子交换法软化(化学软化)两种。其中使用比较广泛的是化学除盐，所以我们着重讨论化学除盐的原理、设备及运行。

1.化学除盐

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。

（1）原理：化学除盐原理主要有两个交换反应，一个是除盐反应，一个是再生反应。

1）除盐：当含盐水流过RH树脂层时，水中的金属离子与RH树脂中的H+发生交换反应。水中的Na+、Ca2+、Mg2+……等离子扩散到树脂的网孔内并留在其中，而网孔内的H+则扩散到水中。结果，水中除了少数残余的金属离子外，阳离子换成

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了H+。这个过程用下列反应式表示：

RH+Na+→RNa+H+ 2RH+Ca2+→R2Ca+2H+ 2RH+Mg2+→R2Mg+2H+

经过RH树脂处理后的水，再通过ROH树脂层时，水中的

酸根离子与ROH发生交换反应。水中的Cl、SO24、HSiO3……

–

等离子扩散到树脂网孔内并留在其中，而网孔的OH则扩散到

–

水中。结果，水中除了少数酸根外，阴离子换成OH。这个过

–

程用下列反应式表示：

ROH+Cl→RCl+OH

–

–

2ROH+SO24→R2SO4+2OH

–

ROH+HSiO3→RHSiO3+OH

–

水中的H+与OH-相线路合变成水：

H++OH-→H2O

水经过RH阳树脂和ROH阴树脂处理后，水中的金属阳离子被交换成H+，酸根阴离子被交换成OH-相结合成水，原水中的盐类被除去。这样处理后的水叫做除盐水。

2）再生：RH树脂和ROH树脂，经过交换后，分别转变为RNa、R2Ca、R2Mg……和RCl、R2SO4、RHSiO3……等新型树脂。这些新型树脂不能再起除盐作用，这种现象叫做树脂的失效。使失效的树脂重新恢复成最初类型的树脂的过程，叫做再生。再生是根据离子交换反应的可逆性进行的。例如：

除盐

RH+Na RNa+H+ 再生 +

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除盐

ROH+Cl RCl+OH再生 ––

即反应向右进行是除盐，向左进行是再生。而反应究竟向哪个方向进行与离子的性质和溶液中离子浓度有关。在溶液中反应方向主要决定于离子被树脂的选择性，当溶液中某种离子浓度增大到一定范围时，反应就可以按人们指定的方向进行。在上述反应中分别增加H+浓度和OH-浓度，反应就向再生方向进行。这一可逆反应，提供了失效树脂再生的条件。RH阳树脂失效后采用一定浓度的酸溶液再生，ROH阴树脂失效后采用一定浓度的碱溶液再生。使树脂再生的药剂如酸、碱等，称为再生剂(或还原剂)。

在生产中，RH的再生液一般用4~5%的盐酸或1~2%的硫酸；ROH的再生液一般用3~4%的氢氧化钠溶液。

（3）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。

1）混床的除盐原理。一般制取高纯度的除盐水，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，有利于下列反应：

RH+Na+→RNa+H+

ROH+HSiO3→RHSiO3+OH

H++OH→H2O

由于RH与ROH树脂颗粒交错排列，生成的H+和OH很

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快能结事成难解离的水，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。

2）设备结构：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。这种离子交换器是一个圆柱形密闭容器，交换器上部设有进水装置，下部有配水装置，中间装有阳、阴树脂再生用的排液装置，中间排液装置的上方设有进碱装置。

3）再生：混床是把阳、阴树脂混合装在同一个交换器内运行的，所以运行操作与一般固定床不同，特别是混床的再生操作差别很大。当混床树脂失效再生时，首先应把混合的阳、阴树脂分层，然后才能分别通过酸、碱再生液进行再生，这是混床操作的特点。

（三）除CO2器

河水和井水一般均含有重碳酸盐，这种水经过RH树脂层时，发生如下反应：

2RH+Ca(HCO3)2→R2Ca+2H2CO3 2RH+Mg(HCO3)2→R2Mg+2H2CO3

水中其它重碳酸盐也发生类似反应，致使水中重碳酸盐转变为碳酸。除CO2器主要用于除去水中的这部分碳酸。

1.除CO2的原理：含有重碳酸盐的水经过RH树脂处理后，它的pH值一般在4.3以下。在这种情况下水中H2CO3能分解为水和二氧化碳：

H2CO3 H2O+CO2

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这种CO2可以看作是溶于水的气体。当水面上的CO2压力降低或向水中鼓风时，溶于水中的CO2就会从水中逸出。根据它的这个性质，可以采用真空法或鼓风法来除去水中的CO2。

2.鼓风除CO2器：鼓风除CO2器是一个圆柱形设备。除CO2器的圆柱体可用金属、塑料或木料制成。如果用金属制造，圆柱体的内表面应采取适当防腐措施。柱体内一般装在瓷环，瓷环的作用是使水与空气能充分接触。

除CO2器运行时，水从圆柱体上部进入，经配水管和瓷环填料后，从下部流入贮水箱。空气则由鼓风机从柱体底部送入，经瓷环并与水充分接触，然后由上部排出。由于空气中CO2含量很少，它的压力只占大气压力的0.03%左右。所以当空气鼓进柱体并与水接触时，水里的CO2就会扩散到空气中去，当水从上往下流动遇到从下向上的空气时，水中绝大部分CO2即随空气带走。水越往下流其中CO2越少，当水流到柱体底部时，残余的CO2一般只有5~10毫克/升。

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