火电厂化学培训课件

火电厂化学培训课件全套第一章火电厂化学基础概述火电厂化学的重要性化学管理的核心作用领域化学技术贯穿火电厂运行的每一个环节,是保障设备安全、提高效率、实现环保目标的关键技术支撑科学的化学管理能够显著延长设备使用寿命,降低运行成本,减少环境污染锅炉水处理燃料燃烧控制防止腐蚀与结垢,确保热交换效率优化燃烧过程,提高能源利用率环保排放管理控制污染物生成,达标排放火电厂主要化学介质介绍火电厂运行过程中涉及多种化学介质,每种介质都有其特定的化学特性和控制要求准确掌握这些介质的性质及其控制指标,是实现安全经济运行的前提1锅炉给水系统关键参数:pH值

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5、溶解氧≤7μg/L、硬度≤2μmol/L、电导率等•高纯度要求,防止锅炉腐蚀•严格控制溶解氧含量2循环冷却水关键参数:pH值

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0、浊度、总硬度、碱度、氯离子含量•控制结垢与腐蚀•防止微生物滋生3脱硫脱硝介质石灰石浆液浓度、氨水浓度、催化剂活性等•确保脱除效率•优化药剂消耗4化学清洗剂酸洗剂、碱洗剂、钝化剂的浓度与配比•定期清洗设备•恢复换热性能水的物理化学性质水质关键参数腐蚀与结垢影响机制水作为火电厂最重要的工作介质,其物理化学性质直接影响设备的运行状态深入理解水的硬度、pH值、溶解氧等参数,对于预防腐蚀和结垢至关重要水质恶化硬度升高、pH偏离、溶解氧增加化学反应加剧金属表面氧化、盐类沉淀析出设备性能下降腐蚀穿孔、结垢堵塞、效率降低安全隐患增加泄漏风险、爆管事故、非计划停机水的硬度钙镁离子含量,直接影响结垢倾向pH值酸碱度控制,影响腐蚀速率第二章锅炉水处理化学锅炉水处理是火电厂化学管理的核心环节本章将深入讲解锅炉水的腐蚀与结垢机理、常用水处理药剂的作用原理,以及关键化学控制指标的监测与调节方法锅炉水的腐蚀与结垢机理锅炉水系统中的腐蚀和结垢是影响设备安全运行的两大主要问题理解其形成机理是采取有效防治措施的基础氧腐蚀机制溶解氧是引起锅炉腐蚀的主要因素在高温高压条件下,水中的溶解氧会与金属铁发生电化学反应,生成铁的氧化物铁锈阳极反应:Fe→Fe²⁺+2e⁻阴极反应:O₂+2H₂O+4e⁻→4OH⁻总反应:2Fe+O₂+2H₂O→2FeOH₂铁锈的形成不仅造成金属损失,还会沉积在受热面上,形成热阻,降低传热效率,严重时可导致管道爆裂结垢形成过程锅炉水中的钙、镁等硬度离子以及硅酸盐在高温条件下会发生化学反应,生成难溶性盐类,附着在受热面上形成水垢碳酸盐垢:Ca²⁺+2HCO₃⁻→CaCO₃↓+CO₂+H₂O硅酸盐垢:硅酸与钙镁离子结合形成复杂硅酸盐硫酸盐垢:Ca²⁺+SO₄²⁻→CaSO₄↓水垢导热系数极低,仅为钢材的1/30-1/50,会严重影响传热,导致管壁温度升高,金属强度下降,甚至引发爆管事故常用水处理药剂及其作用为了有效控制锅炉水的腐蚀和结垢,需要投加各类水处理药剂不同药剂具有不同的作用机理和适用范围,科学合理地选择和使用药剂是水处理成功的关键缓蚀剂阻垢剂除氧剂作用机理:在金属表面形成保护膜,阻隔腐蚀介质作用机理:干扰成垢离子的结晶过程,使其保持分作用机理:通过化学反应消耗水中的溶解氧,防止与金属的接触散状态或形成易脱落的软垢氧腐蚀•钝化型:如亚硝酸钠、铬酸盐•螯合型:EDTA、DTPA等•亚硫酸钠:Na₂SO₃+½O₂→Na₂SO₄•成膜型:如有机膦酸盐、聚合物•分散型:聚丙烯酸、聚马来酸•联氨:N₂H₄+O₂→N₂+2H₂O•中和型:如氨、胺类化合物•晶格畸变型:有机膦酸类•有机除氧剂:抗坏血酸等典型案例:某300MW机组采用氨-联氨处理方式,给水pH值控制在

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9.5,溶解氧≤5μg/L,有效控制了氧腐蚀,锅炉管道使用寿命延长了8年锅炉水化学控制指标关键参数监测与调节实时监测技术锅炉水化学指标的精确控制是保证机组安全经济运行的基础各项指标之间相互关联,需要综合调节,建立完善的监测体系01在线分析仪表

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9.5≤7pH计、溶氧仪、电导仪等连续监测给水pH值溶解氧μg/L02碱性环境抑制腐蚀控制氧腐蚀关键自动采样系统定时采集水样进行实验室分析≤2≤

0.203硬度μmol/L电导率μS/cm数据采集系统防止结垢核心指标反映水质纯度DCS集成,实时显示趋势04自动加药装置根据监测数据自动调节药剂投加量05报警与联锁超标自动报警,严重时联锁保护第三章循环水系统化学管理循环水系统是火电厂的重要辅助系统,其化学管理水平直接影响凝汽器等设备的换热效率和使用寿命本章重点介绍循环水的腐蚀、生物污垢问题及其防治措施循环水系统的腐蚀与生物污垢问题循环水系统在开式循环过程中,与空气充分接触,导致水质复杂多变,面临腐蚀和生物污垢的双重挑战腐蚀类型与危害生物污垢形成与危害循环水中的微生物在适宜的温度20-40℃、营养条件下大量繁殖,形成生物膜和黏泥,严重影响换热效率电化学腐蚀微生物附着溶解氧、氯离子等腐蚀性离子作用下的金属溶解细菌、藻类在管壁表面附着沉积物下腐蚀生物膜形成污垢覆盖形成氧浓差电池,局部加速腐蚀分泌黏液物质,固定微生物群落微生物腐蚀污垢层增厚硫酸盐还原菌等产生硫化氢,引起点蚀死亡微生物与无机物混合,形成致密污垢换热效率下降热阻增大,真空度下降,出力降低数据:生物黏泥厚度仅1mm,换热系数可下降30-40%,机组出力损失可达2-3%循环水处理药剂及应用针对循环水系统的腐蚀、结垢和生物污垢问题,需要投加复配型水处理药剂,实现三控制一提高的目标:控制腐蚀、控制结垢、控制微生物,提高换热效率杀菌剂缓蚀剂阻垢剂氧化性杀菌剂:主要类型:主要类型:•液氯、次氯酸钠NaClO•聚磷酸盐•有机膦酸HEDP、ATMP•二氧化氯ClO₂•有机膦酸•聚羧酸聚丙烯酸•臭氧O₃•锌盐•共聚物MA/AA共聚物非氧化性杀菌剂:•钼酸盐阻止结垢离子结晶,分散水垢颗粒,保持系统清洁•异噻唑啉酮复配使用,发挥协同效应,在金属表面形成保护膜,降低腐蚀速率60-80%•季铵盐类化合物氧化性与非氧化性交替使用,防止微生物产生抗药性循环水系统药剂投加策略连续加药冲击式加药季节性调整缓蚀剂、阻垢剂连续投加,维持稳定浓度,3-5mg/L杀菌剂定期冲击投加,氧化性杀菌剂每周1-2次,10-夏季高温期加大杀菌剂用量,冬季可适当降低20mg/L循环水水质监测与维护建立完善的循环水质监测体系,及时发现和解决问题,是保证循环水系统安全经济运行的重要保障日常监测项目•pH值

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9.0•浊度≤20NTU•总硬度1•碱度•氯离子≤500mg/L•电导率每班次检测,记录趋势定期分析项目•硫酸盐•钙硬度•镁硬度2•SiO₂含量•悬浮物•COD每周1-2次全分析微生物监测•异养菌总数•铁细菌3•硫酸盐还原菌•真菌每月检测,评估杀菌效果腐蚀监测•腐蚀挂片4•腐蚀探针在线监测•凝汽器铜管检查季度评估腐蚀速率典型故障案例案例一:生物黏泥堵塞案例二:氯离子超标腐蚀第四章燃料化学与燃烧控制燃料的化学特性直接影响燃烧效率和污染物排放本章将介绍煤的主要成分及杂质影响、燃烧过程中的化学反应,以及燃烧优化与污染物控制技术燃料成分及其化学特性煤是火电厂的主要燃料,其化学组成复杂,包含可燃成分和不可燃成分了解煤的组成及各成分的作用,是实现高效清洁燃烧的基础煤的主要成分杂质对设备和环境的影响硫的影响燃烧生成SO₂和SO₃,造成大气污染,与水结合形成亚硫酸和硫酸,引起低温腐蚀,腐蚀空预器、烟道等设备控制措施:采用低硫煤,安装脱硫装置灰分的影响灰分中的碱金属和碱土金属在高温下形成低熔点共熔物,附着在受热面上形成积灰和结渣,影响传热,甚至堵塞烟道控制措施:合理配煤,控制炉膛温度,定期吹灰氮的影响煤中的氮在燃烧过程中转化为NOx主要是NO,是造成光化学烟雾和酸雨的重要污染物控制措施:低氮燃烧技术,脱硝装置碳C主要可燃成分,占50-90%,发热量高氢H可燃成分,占3-6%,发热量最高氧O燃烧过程中的化学反应煤的燃烧是一个复杂的物理化学过程,包括煤的干燥、热解、挥发分燃烧、焦炭燃烧等阶段理解燃烧反应机理,对于优化燃烧、控制污染物生成至关重要主要燃烧反应完全燃烧反应不完全燃烧反应氧气不足时生成CO,热损失增加,污染物排放增多充足氧气条件下,释放最大热量NOx和SOx的生成机制NOx生成途径SOx生成与转化01热力型NOx高温下1300℃空气中N₂氧化生成,温度越高生成量越多02燃料型NOx煤中有机氮化合物燃烧转化,占总NOx的70-80%03快速型NOx燃烧初期N₂与碳氢自由基反应生成,量较少控制关键:降低燃烧温度,控制氧浓度,采用分级燃烧燃烧优化与污染物减排通过燃烧调节技术和先进的脱硫脱硝工艺,可以在保证锅炉高效运行的同时,大幅降低污染物排放,实现清洁生产目标低氮燃烧技术空气分级燃烧燃烧区缺氧,降低NOx生成;燃尽区补充空气,保证完全燃烧NOx削减率30-50%燃料分级燃烧燃烧调节关键技术主燃区富氧燃烧,燃尽区喷入燃料还原NOx削减率40-60%配风优化烟气再循环合理分配

一、二次风,控制氧量在3-4%部分烟气返回炉膛,降低氧浓度和温度削减率15-20%燃烧器调整脱硫脱硝技术简介优化燃烧器摆角和煤粉细度石灰石-石膏法脱硫炉膛温度控制脱硫效率95%,技术成熟,应用最广避免局部高温和结渣选择性催化还原SCR脱硝脱硝效率80%,以氨为还原剂第五章脱硫脱硝化学原理与技术脱硫脱硝是火电厂环保系统的核心部分,直接关系到能否达标排放本章将深入讲解主流脱硫脱硝工艺的化学反应原理、药剂使用及运行管理要点脱硫工艺及化学反应石灰石-石膏湿法脱硫是目前应用最广泛的烟气脱硫技术,脱硫效率高,运行稳定可靠,副产品石膏可资源化利用石灰石-石膏法脱硫原理主要化学反应过程SO₂吸收反应SO₂溶解于浆液中形成亚硫酸中和反应石灰石与酸反应,维持pH值

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5.8氧化反应亚硫酸盐被强制氧化为硫酸盐结晶反应生成二水硫酸钙石膏晶体关键控制参数:•浆液pH值:

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5.8•钙硫比:

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1.05•浆液密度:1150-1200kg/m³•氧化空气量:确保亚硫酸盐氧化率90%•石膏品质:纯度90%,含水率10%SCR脱硝工艺及反应机理选择性催化还原SCR技术以氨或尿素为还原剂,在催化剂作用下,将NOx还原为无害的N₂和H₂O主要脱硝反应脱硫脱硝药剂及运行管理脱硫脱硝系统的稳定高效运行,依赖于药剂的合理配比、精确投加以及对运行参数的精细控制脱硫系统药剂管理石灰石浆液制备脱硝系统氨水管理01氨水浓度原料要求采用20-25%浓度液氨或氨水,储存温度38℃,避免氨气挥发石灰石CaCO₃含量90%,粒径

0.15mm占90%以上02氨逃逸控制浆液制备严格控制氨氮摩尔比

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1.0,氨逃逸浓度3ppm,过量氨会造成空预器堵塞石灰石粉与水按1:4-1:5配比,制成20-30%浓度浆液安全管理03浆液补充氨具有刺激性和腐蚀性,储存区设泄漏检测和喷淋装置,操作人员佩戴防护用品根据SO₂浓度和烟气量,自动调节补充量,维持pH稳定工艺水平衡

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5.8钙硫比pH值范围过高浪费石灰石,过低脱硫效率下降最佳脱硫反应区间运行中常见问题及解决方案浆液循环泵振动大喷淋层喷嘴堵塞SCR催化剂活性下降原因:浆液密度过高,叶轮磨损,汽蚀原因:石膏浆液结晶,杂质堵塞原因:碱金属中毒,飞灰覆盖,硫酸盐堵塞解决:控制密度,定期检修,优化吸入压力解决:定期冲洗,优化石膏脱水,控制氯离子解决:优化燃料,定期吹灰,必要时水洗或更换第六章火电厂化学安全管理化学品种类繁多,许多具有腐蚀性、毒性或易燃易爆特性建立完善的化学安全管理制度,是保障人员安全和设备安全的重要前提化学品安全管理制度规范化学品的分类、储存、使用和废弃处置全过程管理,是预防化学事故的基础工作1化学品分类管理按照危险特性分类:腐蚀性:盐酸、硫酸、氢氧化钠等毒害性:液氨、液氯、联氨等易燃易爆:甲醇、乙醇等有机溶剂氧化性:次氯酸钠、双氧水等每种化学品建立MSDS化学品安全技术说明书,明确危险特性和应急措施2储存安全规范•分区分类储存,禁忌物料隔离存放•储存区设置围堰、防泄漏托盘•通风良好,温湿度控制•设置泄漏检测报警装置•配备应急冲洗设施和中和剂•明显标识,限制人员进入3使用安全操作规程•操作人员持证上岗,定期培训•穿戴个人防护用品防护服、手套、护目镜、呼吸器•严格按操作规程配制和投加药剂•使用防爆工具和设备•建立领用登记制度•作业现场设置安全警示4应急预案体系•制定分级应急预案综合、专项、现场•明确应急组织架构和职责•配备应急物资防护装备、吸收剂、中和剂、堵漏材料•定期开展应急演练至少每年2次典型化学事故案例分析通过对典型事故的深入分析,吸取教训,举一反三,是提升安全管理水平的有效途径案例一:液氨泄漏事故案例二:盐酸泄漏腐蚀事故事故经过事故经过某电厂SCR脱硝系统液氨储罐卸料过程中,由于软管与接头连接不严,发生液氨泄漏,泄某电厂化学清洗作业中,使用10%浓度盐酸进行酸洗由于临时管道连接法兰密封垫片漏量约500kg,形成大面积氨气云团,造成3名作业人员中毒,周边居民紧急疏散老化,发生盐酸泄漏,泄漏的盐酸流入电缆沟,腐蚀电缆外皮,造成多条电缆损坏,直接经济损失200余万元原因分析原因分析

1.卸料作业未严格执行操作规程,未充分检查连接可靠性

2.现场未设置泄漏检测报警装置

1.临时管道使用前未进行检查,密封垫片已老化开裂

3.作业人员未佩戴防毒面具等防护用品

2.管道布置不合理,靠近电缆沟,未设置防护围堰

3.酸洗作业未设专人巡检

4.应急喷淋装置未及时启动

4.电缆沟未采取防腐防护措施防范措施防范措施•卸料前必须进行连接检查和气密性试验•临时管道使用前必须进行严格检查和试压•安装氨气浓度在线检测仪,设置声光报警•管道布置远离重要设备和电缆,设置围堰和导流沟•配备正压式空气呼吸器,操作人员必须佩戴•酸洗作业期间安排专人巡检,每小时巡查一次•完善应急喷淋系统,确保能快速启动•重要区域电缆沟采取防腐涂层或加盖密封•建立卸料作业票制度,履行审批手续•配备充足的中和剂石灰、纯碱,快速处理泄漏事故预防与应急响应构建全方位的事故预防体系和高效的应急响应机制,最大限度降低事故发生概率,减少事故损失监测预警系统建设应急演练与人员培训视频监控系统年度演练计划1化学品储存区、加药间等重点区域安装高清摄像头,24小时监控,AI智能识别异常行为制定年度应急演练计划,涵盖各类化学事故场景:泄漏、火灾、中毒等2桌面推演气体泄漏检测每季度组织管理人员进行桌面推演,讨论应急预案可行性,查找问题氨气、氯气等毒害气体储存和使用区域安装固定式和便携式检测仪,浓度超标自动报警实战演练3火灾报警系统每半年组织一次实战演练,检验预案、队伍、装备,评估应急响应时间可燃化学品储存区安装感烟、感温探测器,自动联动消防系统4演练总结演练后及时总结,修订预案,改进装备,强化培训液位监测报警储罐安装液位计,高低液位报警,防止溢出或抽空培训体系新员工培训岗前三级安全教育,化学品知识考核合格后上岗定期培训每月组织安全培训,学习法规、案例、应急知识专项培训新化学品使用前、工艺变更前进行专项培训第七章火电厂化学检测技术准确及时的化学检测是化学管理的基础本章将介绍火电厂常用的化学检测方法、在线自动分析技术,以及数据分析与质量控制方法主要化学检测方法介绍火电厂化学检测涵盖水质、煤质、油品、环保等多个领域,需要掌握多种分析方法和仪器使用技能12滴定分析法光谱分析法原理:根据标准溶液消耗量计算被测物含量原理:物质对特定波长光的吸收或发射特性应用:应用:•酸碱滴定:测定pH、碱度、酸度•紫外-可见分光光度法:测定硅、磷、铁等•配位滴定:测定硬度钙、镁•原子吸收光谱法:测定钠、钾、铜等金属离子•氧化还原滴定:测定溶解氧、COD•等离子体发射光谱ICP:同时测定多种金属元素•沉淀滴定:测定氯离子优点:灵敏度高,检出限低,可同时测定多元素优点:准确度高,不需要昂贵仪器,适合现场快速检测34电化学分析法色谱分析法原理:基于溶液的电化学性质进行测定原理:利用物质在固定相和流动相中的分配差异进行分离和测定应用:应用:•电导法:测定电导率、溶解固形物•离子色谱:测定阴阳离子Cl⁻、SO₄²⁻、Na⁺、K⁺等•电位法:测定pH值、离子选择电极测氟、氯•气相色谱:测定油品中的组分•极谱法:测定溶解氧、重金属•液相色谱:测定有机物、药剂优点:响应快,可在线监测,适合自动化优点:分离效果好,适合复杂样品分析在线自动分析仪器应用数据分析与质量控制大量检测数据需要进行科学的统计分析,才能发现规律、判断异常、指导生产建立严格的质量控制体系,确保检测结果准确可靠数据趋势分析质量控制标准01标准物质管理数据采集使用国家标准物质或有证标准物质,定期更换,避免过期使用建立化学数据库,自动采集在线仪表数据,人工录入化验数据02仪器校准与检定趋势图绘制在线仪表每季度校准,实验室仪器每年检定,保证计量准确绘制参数随时间变化的趋势图,观察规律性和波动平行样分析03异常判断每批样品做10%平行样,相对偏差应≤5%设定上下限报警值,自动标识超标数据点加标回收试验04定期进行加标回收,回收率应在95-105%之间原因分析结合运行工况,分析异常数据产生的原因质控图管理05绘制质控图X-R图,监控分析过程的稳定性改进措施制定并实施改进措施,跟踪效果实验室比对定期参加外部能力验证,与其他实验室比对改进措施人员培训定期培训,提高检验人员技能水平方法优化引入新技术、新方法,提高检测效率和准确度设备更新淘汰老旧设备,采用先进的自动化分析仪器第八章火电厂化学管理新技术与发展趋势随着信息技术和智能技术的发展,火电厂化学管理正向智能化、精细化方向迈进本章将介绍智能化化学管理系统及行业发展趋势智能化化学管理系统物联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的应用,正在深刻改变火电厂化学管理模式,实现从经验管理向数据驱动的转变大数据分析平台远程监控与智能预警物联网感知层汇聚海量数据,深度挖掘规律,辅助决策突破地域限制,实现集团化、区域化集中监控部署海量智能传感器,实现对水质、药剂、设备状态的全面感知•数据集成:整合DCS、化学监测、设备监测、环保监测等多源数据•远程监视:集团总部可实时监控各电厂化学系统运行状态•智能水质分析仪:pH、电导、溶氧、硬度等多参数在线监测•实时监控:大屏可视化展示关键参数,异常自动报警•智能预警:多级预警机制,参数接近限值时黄色预警,超限时红色报警•智能加药装置:根据水质自动调节药剂投加量•趋势预测:基于历史数据,预测参数变化趋势•移动APP:手机端随时查看数据和报警,审批加药等操作•设备状态监测:泵、阀门、管道等关键设备的温度、振动、泄漏监测•故障诊断:AI算法识别异常模式,提前预警潜在问题•专家诊断:远程专家通过视频连线指导现场处理复杂问题•环境监测:储存区温湿度、有毒气体浓度监测•优化建议:根据运行工况,给出药剂投加、排污等优化建议•知识库:积累专家经验,建立故障案例库和解决方案库智能化应用效益30%50%药剂消耗降低人工成本节约精准加药,减少浪费减少化验和巡检人力70%20%故障响应提速设备寿命延长从发现到处置时间大幅缩短预防性维护,减少突发故障未来展望与总结绿色环保与节能减排的化学挑战培训总结与持续改进在双碳目标背景下,火电厂化学管理面临新的挑战和机遇:超低排放持续深化烟尘、SO₂、NOx排放标准不断收严,需要更高效的脱硫脱硝技术,更精细的化学管理水资源循环利用零排放、近零排放成为趋势,需要开发高效的废水处理和回用技术,实现水资源的梯级利用副产物资源化脱硫石膏、粉煤灰等副产物的高值化利用,减少固废堆存,创造经济效益绿色化学品应用开发环境友好型水处理药剂,减少药剂本身对环境的影响知识学习实践应用。