1、鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材1发电厂化学培训教材目 录第一章 绪论31.1 电力生 产的基本特点 31.2 热力发电厂类型 31.3 火力发 电厂生产系统分类 41.4 火力发电厂水汽系统及化学监督 41.5 化学系统分 类及作用 6第二章 化学基 础知识 82.1 化学基本概念 82.2 水质指标 102.3 分析化 学基础知识 12第三章 锅炉补 给水 系统 153.1 概述 153.2 设备结构及原理 163.3 设备运行及控制 36第四章 凝结水精处理 系统444.1 概述 444.2 设备结构及原理 454.3 设备运行及控制 54第五章 水汽 监督及加 药系统 585.1
2、概述 585.2 加药系统及原理 595.3 汽水取样及检漏取样系统 635.4 设备运行及控制 685.5 安装锅炉启动前的化学监督 705.6 直流炉启动时的化学监督 715.7 锅炉设备的停用保护 73 5.8 汽轮机停机保护方法 74 第六章 循环水 处理系统 756.1 概述 756.2 设备规范 756.3 系统手动操作 776.4 系统的程控操作 836.5 次氯酸钠的制备 83 6.6 其他操作 866.7 故障和异常情况处理 88第七章 废水处理系统 907.1 概述 907.2 电厂废水的处理 907.3 废水处理系统 917.4 油水处理系统 98鹤壁丰鹤发电有限责任公司
3、化学培训教材2第八章 供氢系统 1008.1 概述 1008.1 氢气的性质 1008.3 发电机气体置换 1018.4 设备结构及原理 102 8.5 设备运行及控制 102第九章 热力设备腐蚀与防护 1049.1 腐蚀的定义 1049.2 腐蚀的危害 1049.3 金属腐蚀的基本形态 104 9.4 金属腐蚀原理 1109.5 金属在水、汽中的腐蚀 1189.6 防止金属的腐蚀 124 9.7 热力设备腐蚀的特征及防护原则 1309.8 热力设备停备用期间防腐方法 137 第十章 锅炉化学清洗14710.1 化学清洗的概念与范围14710.2 新建锅炉化学清洗的必要性14710.3 常用的
4、清洗剂、添加剂14810.4 化学清洗方案的制定15010.5 清洗系统15110.6 化学清洗的步骤与监控15310.7 废液处理和清洗后的检查评估154第十一章 电厂水、汽系统及水质分析15611.1 水汽取样及化学监督15611.2 水汽取样与监督项目15911.3 水的常规分析的规定168第十二章 电厂燃料分析17812.1 煤质概述17812.2 煤的组成及分析基准17812.3 燃料试验的规定及样品采制18312.4 煤的工业分析方法18812.5 煤的发热量测定188 第十三章 电 厂用油分析18913.1 电厂用油概况18913.2 油品的取样19313.3 新油的评定1951
5、3.4 运行中汽轮机油的检验19613.5 运行中变压器油的检验199 13.6 油的净化处理20213.7 绝缘油潜伏性气体的故障的分析20313.8 技术管理与安全要求209鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材3第一章 绪论1.1 电力生产的基本特点电力工业是一种转化能源的工业，它主要是把一次能源（如煤、水力、石油、核燃料等）转化为二次能源电能，并供应给用户使用。电力生产过程与其他商品的生产相比，有如下特点：1) 电能的生产、供应（包括输送和分配）和消费三个环节必须同时完成，这是因为电能不能像其他商品那样保持自己的性质不变而大量储存。2) 电力生产与各个电力用户的关系异常密切，这是由于电力
6、用户通过输电线路与发电厂形成了一个统一的整体，当发电厂出现事故时马上会牵连到电力用户，影响其正常生产，也正因如此，电厂造成的损失不能简单地用电厂的直接经济损失来计量，它所造成的间接经济损失是无法计量的。3) 电力生产的过渡过程非常迅速，这是由于电是以光的速度而传播，电力负荷时时刻刻都在发生着变化，而故障的出现更是瞬间完成的，这就要求电力生产的调节和保护具有高度的自动化。为了更好地满足各行各业和人民生活的用电需要，电力生产应满足以下基本要求：1) 要保证可靠持续地供电。2) 要保证良好的供电质量。3) 要保证生产过程有足够高的经济性。1.2 热力发电厂类型在我国电力工业中，热力发电厂起着骨干作用
7、。所谓热力发电厂是指以热功转换为主要能量转换形式的发电厂的通称。根据不同的分类方法，热力发电厂可划分为不同的类型：1） 根据所用利用能源的不同可分为：燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、原子能发电厂、地热发电厂和太阳能发电厂。2） 根据发电厂提供能量的不同可分为：凝汽式发电厂和热电厂。3） 根据发电厂所采用原动机的不同可分为：汽轮机发电厂、燃气轮机发电厂和内燃机发电厂。4） 根据发电厂所承担负荷的不同可分为：基本负荷发电厂和调峰负荷发电厂。5） 根据发电厂装机总容量的不同可分为：小容量发电厂（25MW 以下） 、中容量发电厂（25250MW）和大容量发电厂（ 250MW 以上） 。6） 根据蒸
8、汽初参数的不同可分为：中、低压发电厂（3.92MPa 以下） 、高压发电厂（5.88MPa9.80MPa） 、超高压发电厂（11.76MPa13.72MPa） 、亚临界压力发电厂（15.68MPa17.64MPa）和超临界压力发电厂（22.15MPa 以上） 。7） 根据发电厂所处位置的不同可分为：矿口、港口或路口发电厂、负荷中心发电厂和中间发电厂。8） 根据发电厂服务规模的不同可分为：区域性发电厂、自备发电厂和列车电站或船舶电站。鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材4在我国，现代的热力的发电厂主要是燃煤的高参数大容量汽轮机发电厂。1.3 火力发电厂生产系统分类火力发电厂生产系统分别由锅炉设备
9、、汽轮机设备、发电机设备及输煤、除尘除灰和化学等辅助系统构成。1) 锅炉是使燃料燃烧释放出来热能，并将不断输入的水加热成具有一定压力和温度的过热蒸汽的设备，它为汽轮发电机生产电能提供动力。2) 汽轮机是一种利用锅炉中产生的蒸汽热能转换为汽轮机转动轴所传递的机械能的动力机械。3) 发电机是与汽轮机转动部分联轴，利用电磁感应原理，将旋转机械能转换为电能的设备。4) 输煤系统是指燃煤发电厂的燃料运输与供应系统。其工作包括对陆运或水运来厂原煤的接收、厂内燃料的运输及贮存，为锅炉提供燃烧工质。5) 除尘除灰系统就是将锅炉燃烧过程中产生的烟气中的飞灰、有害气体和微量重金属微粒及灰渣等废弃物分别除去和排走，
10、以满足环境保护的要求。6) 化学系统的主要作用就是保证为热力系统各部分提供良好的水质、汽质，以防止热力设备的结垢、腐蚀和积盐。1.4 火力发电厂水汽系统及化学监督在火力发电厂中，水是传递能量的工质。水进入锅炉后，吸收燃料燃烧放出的热能转变为蒸汽，导入汽轮机。在汽轮机中，蒸汽的热能转变为机械能，发电机将机械能转变为电能，送至电网。为了保证机组的正常运行，对锅炉用水的质量有严格的要求，而且机组的蒸汽参数愈高，其要求也愈严格。蒸汽在汽轮机内做功后进入凝汽器，被冷却为凝结水。凝结水由凝结水泵送到低压加热器，加热后送入除氧器，再由给水泵将已除去氧的水经高压加热器加热后送入锅炉。在上述系统中，水汽虽是循环
11、的，但运行中总不免有些损失。为了保持发电厂热力系统的水汽平衡，保证正常水汽循环运行，就要随时向锅炉补充合格的水来弥补其损失，这部分水称为补给水。凝汽式电厂在正常运行情况下，补给水不超过锅炉额定蒸发量的24。热力系统中的水质是影响火力发电厂热力设备（锅炉、汽机等）安全、经济运行的重要因素之一。没有经过净化处理的原水，其中含有许多杂质，这种水是不允许进入热力设备中的水汽循环系统的，必须经过适当的净化处理，达到标准后，才能保证热力设备的稳定运行。如果品质不良的水进入水汽循环系统，就会造成以下几方面的危害：1）热力设备的结垢如果进入锅炉或其他热交换器的水质不良，则经过一段时间的运行后，在和水接触的受热
12、面上，会生成一些固体附着物，这些固体附着物称为水垢，这种现象称为结垢。结垢的速度与锅炉的蒸发量成正比。因此，如果品质不良的水进入高参数、大容量机组的水汽循环系统，就有可能在短时间内造成更大的危害。因为水垢的导热性能比金属的差几百倍，这些水垢又易形成在热负荷很高的锅炉炉管中，这样会使结垢部位的金属管壁温度过热，引起金属强度下降，在管内压力作用下，就会发生管道局部变形，产生鼓包，甚至引起爆管等严重事故。鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材5结垢不仅危害到锅炉的安全运行，而且会影响发电厂的经济效益。另外，在汽轮机凝汽器内结垢，会导致凝汽器真空度降低，使汽轮机达不到额定出力，热效率下降；加热器结垢会使
13、水的加热温度达不到设计值，以致整个热力系统的经济性降低。而且热力设备结垢后还必须及时进行清洗，因此增加了机组的停运时间，减少了发电量，增加了清洗、检修的费用，以及增加了环保工作量等。2）热力设备的腐蚀热力设备的运行常以水作为介质。如果水质不良，则会引起金属的腐蚀。由于金属材料与环境介质反应而引起金属材料的破坏叫做金属的腐蚀。火力发电厂的给水管道，各种加热器，锅炉的省煤器、水冷壁、过热器和汽轮机凝汽器都会因水中含有溶解性气体和腐蚀介质而引起腐蚀。腐蚀不仅会缩短金属的使用寿命，而且由于金属腐蚀产物转入给水中，使给水杂质增多，从而又缩短了在热负荷高的受热面上的结垢过程，结成的垢又会促进锅炉管壁的垢下
14、腐蚀。这种恶性循环，会迅速导致爆管事故的发生。3）过热器和汽轮机的积盐如果锅炉使用的水质不良，就不能产生高纯度的蒸汽，随蒸汽带出的杂质就会沉积在蒸汽流通部分，例如过热器和汽轮机里，这种现象称为积盐。过热器管内积盐会引起金属管壁过热，甚至爆管；汽轮机内积盐会大大降低汽轮机的出力和效率。特别是对于高温、高压的大容量汽轮机，它的高压蒸汽通流部分的截面积很小，所以少量的积盐就会大大增加蒸汽流通的阻力，使汽轮机的出力下降。当汽轮机积盐严重时，还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。水中杂质对水处理设备和热力设备影响见下表 1-1。表 1-1 水中杂质对设备的有害影响序号 杂质名称 对设备影响1
15、悬浮物 污染树脂，降低其交换性能，尤其对逆流再生设备影响较大。2 有机物 1、使阴离子交换树脂污染老化，降低交换容量及使用寿命；2、进入锅炉后能造成汽水共腾，恶化蒸汽品质。3 游离氯 是氧化剂，能形成树脂的不可逆膨胀而使树脂损坏。4 溶解氧 可造成水处理系统和给水系统的腐蚀，但在高纯给水中进行中性水加氧处理，可形成一层保护膜，减缓对给水系统的腐蚀。5 硅酸化合物 易在热力系统结垢，在汽轮机叶片上结垢析出，影响机组出力。6 碳酸盐化合物 在加热后能分解出二氧化碳，在给水系统造成二氧化碳腐蚀。7 钙镁盐类 能在强受热面上结出坚硬的水垢。8 钾钠盐类 能在过热器、汽轮机叶片上结盐。9 铜铁垢 进入离
16、子交换树脂内不易再被交换出来；在锅炉水冷壁管上结垢鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材6又能造成溃疡性垢下腐蚀，严重影响锅炉安全运行。10 氨和铵盐 适量的氨对抑制系统中的二氧化碳腐蚀有好处，但量大后能促使对铜的腐蚀。11 硝酸、亚硝酸盐能形成水冷壁及过热器的腐蚀。因此，火力发电厂化学水处理工作主要担负着以下任务：1）净化原水：制备热力系统所需要的补给水工艺，包括除去原水中的悬浮物和胶体颗粒的澄清、过滤等预处理，除去水中全部溶解性盐类的除盐处理。制备补给水的处理通常称为炉外水处理。2）给水处理：对于给水，进行除去水中溶解氧或加氧、提高 PH 值等加药处理，以保证给水的质量。3）凝结水处理：对直
17、流炉机组，要进行汽轮机凝结水的除铁、除盐等净化处理。4）冷却水处理：对于直流冷却的循环水，要采用加药的方式进行防止微生物滋生等的处理，也叫循环水处理。5）水汽监督：对热力系统各部分、各阶段的水汽质量进行监督，并在水汽质量劣化时进行的处理，也是水处理工作的内容之一。6）机组停运保养：随着机组容量的增加和参与调峰，机组停运保养工作愈显重要，而且它与水处理工作也密切相关。它包括机组停运前对热力系统进行加药处理等工作。7）化学清洗：当锅炉水冷壁结垢量超过部颁标准时，必须对锅炉本体进行化学清洗。在化学清洗过程中，要求在不同阶段提供不同质量的水，因此水处理工作是保证化学清洗效果的重要因素之一。除此之外，火
18、力发电厂水处理工作还包括发电机冷却水处理、发电机转子氢冷系统供氢和来自各种渠道的废水处理等。1.5 化学系统分类及作用补给水处理：主要对原水中的悬浮物和胶体颗粒等进行澄清、过滤，以除去原水中的悬浮物和部分胶体并完成水中溶解性盐类的除盐处理系统。给水、凝结水加药系统：主要进行给水、凝结水加氧、提高 PH 值、机组启动或异常时的除氧及停炉保养等的各种加药处理，以保证给水的质量。凝结水精处理：进行汽轮机凝结水的除铁、除盐等净化处理系统。机组水汽及凝结水检漏系统监督：对热力系统各部分、各阶段的水汽质量进行监督，确保水汽质量满足机组正常运行的要求。废水处理站：将全厂各种排至废水站的废水分别处理合格后排放
19、，符合环保要求。加氯站：分别向循环冷却水及原水中投加氯，防止水中微生物滋生。供氢站：向发电机氢冷系统提供纯度、湿度合格和一定压力的氢气，以满足发电机正常运行的需要。鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材7另外，化学实验班组主要负责日常的汽、水、煤、油、气等监督和查定及化学清洗工艺配合等工作。鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材8第二章 化学基础知识2.1 化学基本概念2.1.1 物质的量、摩尔质量1） 物质的量：由于分子、原子太微小，用它们计量不方便，需要使用一个适当的物理量物质的量进行计算。物质的量是反映某系统中物质基本单元多少的物理量。或者说，物质 B 的物质的量 nB 是用系统中所含基本单
20、元 B 的粒子数 NB 来确定（或衡量）的一个物理量。物质 B 的物质的 nB 与物质 B 的基本单元 B 的粒子数 NB 的关系如下式所示 B NB/L（ L：阿伏加德罗常数，为 6.021023mol-1）国际上规定物质的量的单位名称叫做“摩尔”，它也是我国现行的法定基本计量单位之一，单位符号为 mol。2） 摩尔质量：摩尔质量在计算及使用上比较方便，它是物质的量的一个导出量，是表达物质的量与质量的关系的。摩尔质量（MB）的定义为质量（m ）除以物质的量（ nB） ，即MB=m/nB。摩尔质量的单位是 Kg/mol，化学分析中常用的单位为 g/mol。例如：水分子的摩尔质量 ： M（H20
21、）=18.01g/molHCl 的摩尔质量： M（HCl）=36.5g/mol摩尔质量在数值上与物质的分子量相等。2.1.2 酸和碱1） 化合物在水溶液中能离解成自由移动的正、负离子的过程叫电离。电离时生成的阳离子全部都是 H+的化合物叫做酸。电离时生成的阴离子全部都是 OH 的化合物叫做碱。酸遇甲基橙指示剂变红色，遇酚酞指示剂不变色；碱遇甲基橙指示剂变黄色，遇酚酞指示剂变红色。化学实验中常常利用这个特性来滴定许多溶液的浓度。2） 目前大多数电厂常用的酸主要是盐酸（HCl） ，作为离子交换树脂的再生剂及设备的清洗剂。盐酸（HCl）和硫酸（ H2SO4）也是化学试验中常用的药剂，它们都有腐蚀性，
22、浓盐酸有挥发性，在树脂再生过程中要注意安全。浓硫酸有强氧化性和脱水性，在试验过程中涉及浓硫酸更要小心谨慎。电厂常用的碱主要有氢氧化钠（NaOH）和氨水，分别用作阴离子交换树脂的再生剂及汽水加药系统的 PH 调整。3） 浓氨水有强挥发性，在以后配药的过程中要注意避免伤眼睛，氢氧化钠有腐蚀性，在使用过程中要注意安全。2.1.3 盐和氧化物1） 化学上，把在电离时生成金属阳离子（包括 NH4+）和酸根阴离子的化合物叫做盐。电厂常用的盐主要有氯化钠（NaCl） 、聚合氯化铝（PAC）等。氯化钠用于电厂中树脂复苏时的浸泡；聚合氯化铝（PAC）是电厂中良好的净水剂（又叫混凝剂） ，鹤壁丰鹤发电有限责任公司
23、化学培训教材9它在水溶液中分别水解生成带正电的物质，能把水中的悬浮物和胶体物质吸附在它的表面，并一起沉降下来，从而使水澄清。另外我公司水处理系统中还用了次氯酸钠（NaClO）和亚硫酸氢钠（NaHSO 3）它们分别是氧化剂和还原剂，用来保护反渗透的膜。还有脱硫系统的脱硫原料碳酸钙（CaCO 3）等盐。2） 氧化物是由氧和另一种元素组成的化合物。电厂常用的氧化物主要有 CaO，俗称生石灰，它有较强的吸水性，吸水后成为 Ca（OH） 2，它也可以用作水处理的澄清处理药剂和脱硫系统排放废水的中和药剂。另外电厂热力系统中的氧化铁（Fe 2O3） 、氧化亚铁（FeO）四氧化三铁（Fe 3O4） 、氧化铜（
24、CuO） 、氧化亚铜（Cu 2O）和二氧化硅（SiO 2）等氧化物是表征热力系统腐蚀和结垢的物质。2.1.4 悬浮物、胶体和溶液1） 天然水中的杂质颗粒大小分为：悬浮物（d10 7 m） 、胶体（d10 9 107 m）和溶液（d10 9 ） 。2） 悬浮物：是水中砂、粘土和动植无的生存产物等物质组成的杂质体系，它导致水产生浑浊。3） 胶体：是颗粒大小介于悬浮物和溶液之间的一类特殊物质，在天然水中常含铁、铝、硅化合物的无机胶体和一些动植物分解产物的有机胶体。电厂水处理比较关注的硅胶体大部分被澄清池出去，如果澄清池运行不良，可能导致较多硅胶体带入其后的水处理设备中，不仅会影响其后的设备运行，还可
25、能穿透各设备进入除盐水箱中，带入汽水系统，加剧热力系统的腐蚀、结垢。4） 溶液：一种物质以分子或离子状态均匀地分布于另一种物质中，得到均匀、稳定的体系叫溶液。以水为溶剂的溶液称为水溶液，简称溶液。在一定温度下，溶液里所溶解的某种溶质达到不能再增加的程度，就是饱和溶液；反之，则为不饱和溶液。溶解度是指一定温度下，某物质在 100 克溶剂中的饱和溶液的含量（g/100g） 。根据溶解度的大小，粗略地分为可溶物、微溶物及难溶或不溶物质。5） 溶液浓度：溶液浓度是指一定量的溶液或溶剂中所含溶质的量。主要表示方法有以下几类：物质的量浓度（cB） ，是物质 B 的量除以混合物（溶质溶剂）的体积，常用单位为
26、 mol/L 及 mmol/L。一般表示标准滴定液、基准溶液的精确浓度，也可表示水质分析中被测组分的含量。如 ： c （HCl ）=0.1000mol/L； c（H2SO4 ）=0.1003 mol/L 或c（1/2H2SO4）=0.2006 mol/L。物质的质量浓度（B） ，是物质 B 的质量除以混合物的体积，常用单位是g/L、 mg/L、mg/mL 、g/mL 、g/L 。主要用以表示物质标准溶液、基准溶液的质量浓度，也常用来表示一般溶液的质量浓度和水质分析中各组分的含量。一般当溶质为固体时，用它表示较为简便。如：（NaCl）50.0g/L。在电厂水质指标中由于杂质含量的具体情况，常用
27、g/mL，如：（SiO2）5.8 g/L 数值较大时常用 mg/L。很多资料中常用 ppb 和 ppm 这两个单位。g/mL 与 ppb 树脂相当，均为 109 数量级；mg/L 与 ppm 树脂相当，均为 106 数量级。物质的质量分数（wB） ，表示的溶液浓度，为溶质 B 的质量与混合物质量之比。即一定质量的溶液中溶质 B 的质量所占的比例，用 “”表示。这种表示方法常用于溶鹤壁丰鹤发电有限责任公司化学培训教材10质时固体时的一般溶液（非标准滴定液或非基准溶液） 。如：w（NaCl）10，表示100g NaCl 溶液中含有 10gNaCl（即 10gNaCl90g H20 ） 。物质的体积
28、分数（B） ，表示一定体积的溶液中溶质 B 的体积所占的比例，常以“”表示浓度值。常用来表示溶质为液体的一般较稀溶液的浓度。如：（HCl）5也可表示为 5（V/ V）HCl 溶液，表示 100 体积的 HCl 的溶液中含有 5 体积的浓 HCl。体积比浓度（V1+V2） ，是两种溶液分别以 V1 体积与 V2 体积相混时溶液浓度的表示法，常用于较浓的溶液。如：HCl（12）表示 1 体积的 HCl 和 2 体积的水相混合的溶液。2.1.5 电解质和电离平衡1） 电解质：化学上把溶于水后（或在熔融状态下）能导电的物质叫做电解质，不能导电的物质叫做非电解质。物质溶于水后之所以能导电，是由于电解质在
29、水中存在着能够自由移动的离子，在外电场的作用下，这些离子做定向移动，使溶液可以导电。不同电解质在相同的温度和浓度条件下，在水中的电离程度不同。可分为在水中完全电离的强电解质，和部分电离的弱电解质。如 NaCl、 HCl 、NaOH 是强电解质，氨水（NH3.H2O） 、醋酸（HAC）是弱电解质。2） 电离平衡：弱电解质在水中不是完全电离，电离是个可逆过程，存在一个动态的平衡过程。2.1.6 酸碱性和 PH 值1） 由于水（H 2O）是一种弱电解质，它能微弱电离成 H+和 OH ，因此不管是什么水溶液，都总存在 H+和 OH ，两者相对浓度的大小决定溶液呈现中性、酸性或碱性。中性是指H +OH
30、，如纯水、NaCl 溶液是中性；酸性是指H +OH ，如 HCl、H 2SO4、醋酸（HAC）溶液是酸性；碱性是指H + OH ，如 NaOH溶液、氨水（NH 3.H2O）是碱性。2） PH 值：在酸或碱的稀溶液中， H+的浓度都很小，用 10-n 表示很不方便，因此常采用氢离子浓度的负对数，即 PHlgH+来表示溶液的酸碱性。PH7：显中性；PH7：显酸性；PH 7：显碱性，PH 范围在 114 之间。PH 值的测定分别有酸碱指示剂滴定、PH 试纸及 PH 计精确测定等方法。2.2 水质指标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） 。三个单位大体相当。在水处理澄清池、空气擦洗滤池、双介质过滤器、活性炭过滤器；精处理前置过滤器；废水处理澄清池等处都要监测悬浮物的含量。有时，直接用悬浮物（SS）表示水中颗粒物质等杂质和水的透明度，单位与浊度一样。2） 硬度（YD）
