Ứng dụng Hóa học trong ngành Điện Nước trong nhà máy điện

Những nội dung chính * Các loại nước sử dụng trong nhà máy điện * Chu trình nước trong nhà máy điện * Vai trò của việc chuẩn bị chất lượng nước * Chỉ tiêu của chất lượng nước ngoài lò

CHƯƠNG 7

Những nội dung chính

* Các loại nước sử dụng trong nhà máy điện

* Chu trình nước trong nhà máy điện

* Vai trò của việc chuẩn bị chất lượng nước

* Chỉ tiêu của chất lượng nước ngoài lò

* Nguyên lý của một số phương pháp sử lý nước

ngoài lò:

+ Keo tụ + Lắng + Lọc cơ khí + Trao đổi ion + Khử khí

Một số hình ảnh

về nhà máy Nhiệt Điện

Tác dụng của nước trong nhà máy nhiệt điện

- Không những vậy, ứng dụng trong nhà máy nhiệt điện:

+ Nước là nguyên liệu công nghiệp chính để chế tạo hơi nước

+ Nước sau khi vào lò hơi, hấp thụ nhiệt năng của nhiên liệu, đi qua bộ quá nhiệt để nâng và được dẫn vào

tuabin Tại đây thực hiện việc chuyển biến nhiệt năng thành

cơ năng Máy phát điện đem cơ năng chuyển biến thành điện

năng và cấp đến lưới điện.

+ Nước có vai trò rất quan trọng trong việc vận hành nhà máy nhiệt điện.

- Sau đây là một số tìm hiểu về NƯỚC trong nhà máy

Nhiệt Điện

- Nước rất quan trọng đối với cuộc sống con người.

- 70% diện tích bề mặt Trái Đất được bao phủ bởi nước.

I.CÁC LOẠI NƯỚC SỬ DỤNG

TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

• Nước ngầm:là nước chưa xử lí,lấy trưc tiếp từ thiên nhiên

• Nước cấp bổ sung cho lò hơi: là nước đã được qua sử lí

và các biện pháp kiểm tra cấp bổ sung cho phần nươc đã

bị biến thành hơi nước

• Nước cấp: là loại nước đã qua kiểm định nghiêm ngặt

đưa vào lò nhằm mục đích chuyển thành hơi

• Nước lò: là nước bị lưu lại trong hệ thống bốc hơi của

bản than lò

• Nước xả: là nước trong lò nhưng khi bị kiểm tra thì

không đảm bảo được tiêu chuẩn buộc phải thải ra ngoài

I.CÁC LOẠI NƯỚC SỬ DỤNG

TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN

• Nước làm mát: là một phần nước được lấy ra từ bình

ngưng tụ để đi làm mát các ổ trục và các chi tiết máy đề phòng khả năng phát nhiệt,gây cháy nổ

• Nước ngưng tụ tuabin: là hơi nước đi vào tuabin để

làm công việc thực hiện công tạo ra dòng điện,qua lam lạnh và đươc ngưng tụ lại

• Nước ngưng tụ thu hồi: là nước sau khi cấp cho các

bộ phận để làm mát được thu hồi về

• Nước đọng: là nước ngưng tụ của hơi nước trong

đường ống hơi nước và trong các thiết bị sử dụng hơi

Có thể hiểu chu trình như sau:

Hơi nước sinh ra trong lò hơi đi qua bộ

toả nhiệt để nâng cao nhiệt độ

Dẫn vào tuabin thực hiện quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng làm quay tuabin,chuyển cơ

năng thành điện năng

Nước thiên nhiên sau khi đã

Phần còn lại đi vào bơm dẫn nươc ngưng tụ(chuản bị đi vào

vòng tuần hoàn xử lí nước để

sử dụng cho chu trình sau suất thấp để giảm nhiệt độ và áp Nước được đưa vào bình gia áp

suất về nhiệt độ thường

Sau khi đã được đưa

về nhiệt độ ban đầu,nước được đưa vào bình khử khí

Sau đó được đưa qua bơm nước cấp

Bơm nước sẽ đẩy nước vào bộ ra nhiệt cao áp

để tăng áp suất để đưa vào lò hơi quay lại chu trình ban đầu

Để đảm bảo thiết bị vận hành

bình thường, yêu cầu của chất

lượng nước dùng trong lò hơi rất

chặt chẽ Nếu không sẽ gây hư

hỏng nặng cho các thiết bị

Tham số hơi của tổ máy lò càng

cao, yêu cầu, chất lượng nước

cũng càng cao

III VAI TRÒ CỦA VIỆC CHUẨN BỊ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

Lò hơi và tuabin là thiết bị chủ yếu

trong nhà máy nhiệt điện.

III VAI TRÒ CỦA VIỆC CHUẨN BỊ CHẤT LƯỢNG NƯỚC

nhà máy điện

ngòi, ao hồ, đôi khi cả nước biển

lý cẩn thận để đạt được các chỉ tiêu sử dụng trong lò

hơi.

Ta thấy rằng thiên nhiên Nước

Bị ảnh hưởng của nước thải công nghiệp và sinh hoạt Tác hại:

Bẩn ít được sử dụng trong nhà máy

Nước mặt đất

3

Thành phần:

Ít chứa vi khuẩn và vật hữu cơ

Tính hoà tan mạnh Hấp thụ nhiều cácbonátTác hại:

Do hấp thụ mạnh CO2 ,nếu nồng độ đạt tới 45mg/l thì pH giảm tơi 3,5 nên gây môi trường xâm thực ăn mòn, làm giảm thiết bị tuổi thọ,

Độ cứng cao Tính ăn mòn cao do chứa ion Cl-

Tác hại:

Độ cứng cao tạo điều kiện kết tủa bám vào các ống sinh hơi và nồi hơi gây tắc nổ ống

Nước biển

Thông qua việc đánh giá nước

thiên nhiên như vậy ta thấy ý

nghĩa của việc xử lí nước và

đánh giá nước trước khi đưa

vào lò là rất quan trọng vì

trong nhà máy điện thì phẩm

chất nước là một trong những

yếu tố quan trọng để vận hành

an toàn các thiết bị,đảm bảo

kinh tế cho nhà nước

Vì vậy, chuẩn bị nước trước khi

đưa vào lò sẽ giúp tránh được một số tác hại sau:

-Làm giảm hệ số an toàn vận hành lò và bình trao đổi nhiệt-Làm nhiệt độ trong thành ống tăng cao nên cường độ kim loại giảm, áp suất tăng cao quá mức quy định gây biến hình cục bộ đường ống dễ gây nổ

-Tuabin hoạt đông không như bình thường vì thế làm giảm công suất,bình gia nhiệt hoạt động không đúng với chỉ số nhiệt độ thiết kế

-Tổn hao về kinh tế: sửa chữa thiết bị và lượng nhiên liệu lớn hơn

so với dự tính

Thiết bị nhiệt

bị ăn mòn Kim loại tiếp xúc với nước, tác dụng với

nhiếu tạp chất trong nước sẽ bị biến đổi thành chất khác gọi là

sự ăn mòn

-Làm giảm tuổi thọ thiết bị-Tăng cặn trong nước làm tăng quá trình đóng cặn và bám cáu trên thành thiết bị lò hơi,đẩy nhanh “tiến độ” của việc nổ lò,đường ống

Muối bám ở bộ

toả nhiệt và

tuabin

Chất lượng nước ko tốt sẽ sản sinh ra nhiệt độ hơi có độ thuần không cao

Tạp chất bám lại ở các bộ phận như bộ quá nhiệt và tua bin gọi là muối bám

-Giảm công suất của tuabin lớn-Phụ tải trục tăng lớn tấm ngăn bị cong có thể gãy gây sự cố ngừng máy

MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TÁC HẠI KHI SỬ DỤNG NƯỚC KÉM CHẤT LƯỢNG

MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TÁC HẠI KHI SỦ DỤNG NƯỚC KÉM CHẤT LƯỢNG

IV.CHỈ TIÊU, CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGOÀI LÒ

A CHẤT LƯỢNG NƯỚC CUNG CẤP CHO NỒI HƠI ĐỂ SỬ DỤNG TRONG HỆ

THỐNG TUẦN HOÀN

• Độ cứng :

Nồi hơi áp suất từ 5at đến 15at,không lớn hơn 50µđlg/l

Nồi hơi áp suất,từ 15at đến 24at không lớn hơn 35µđlg/l

Nồi hơi áp suất 24 at đến 40at không lớn hơn 3 đến 5 µđlg/l

Nồi hơi áp suất 40at đến 110at không lớn 3 µđlg/l Nồi hơi áp suất lớn hơn 110at không có

• Oxy hoà tan :

Nồi hơi áp suất nhỏ hơn 40at không lớn hơn 0,03mg/lNồi hơi áp suất từ 80at tới 100at không lơn hơn 0,02mg/lNồi hơi áp suất lớn hơn 100at không lớn hơn 0,01mg/l

nồi hơi áp suất >40at và <100at không lớn hơn 100 µg/l

nồi hơi áp xuất >100at không lớn hơn 20at

IV.CHỈ TIÊU, CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGOÀI LÒ

IV.CHỈ TIÊU, CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGOÀI LÒ

B CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGƯNG TỤ CỦA TUABIN PHẢI PHÙ HỢP

• Độ cứng :

Nồi hơi áp suất nhỏ hơn 40at <10Nồi hơi áp suất 40 đến 110at :<5Nồi hơi áp suất >110:<3

• Oxy hoà tan:

Nồi hơi áp suất <80at: <0,03Nồi hơi áp suất >100at: <0,02

• Axit cacbonnnic tự do:

Khi dung nước khử khoáng bổ xung : không cóKhi dùng nước mềm bổ xung : không lớn hơn 1mg/l

IV.CHỈ TIÊU, CHẤT LƯỢNG NƯỚC NGOÀI LÒ

V.PHƯƠNG PHÁP

XỬ LÝ NƯỚC NGOÀI LÒ

Nước đã qua sử dụng trong lò thì không thể đưa thẳng ra ngoài tư nhiên được vì nêu làm vậy sẽ gây ô nhiễm môi trường nặng nề,làm ảnh hưởng tới vòng tuần hoàn của nước ngoài tự nhiên

Vì thế mà tuỳ theo từng điều kiện của từng nơi mà sử dụng được những phương pháp xử lí hợp lí Sau đây là 5 phương pháp thường được dùng:

Phân loại Dung dịch

thực Dung dịch keo Vật huyền phù Đặc trưng Trong suốt Dưới ánh

sáng chiếu thấy đục

Đục Mắt thường

có thể nhìn thấy Phương pháp

xử lý thường

dùng Trao đổi ion

Kết tủa tự nhiên lọc Keo tụ ,lắng trong ,lọc

KEO TỤ

Định nghĩa:

Dùng một số chất mà khi hoà tan vào nước sẽ phân li thành ion trái dấu với các ion có trong nước,có khả năng kết hợp với các ion khác có trong nước để tạo thành chầt kết tủa (hoặc có tỉ trọng nặng hơn nước ),lắng xuống đáy nước làm nước hoá trong

Tác dụng:

Loại bỏ các vật ở trạng thái huyền phù, nhũ tương, chất hữu cơ trong nước

Nguyên lý:

Khi đưa vào nước các chất keo tụ, nồng độ các ion trái dấu tăng lên làm

phá vỡ cấu trúc thắng được lực hút của hạt nhân vì thế mà các hạt có điện tích trái dấu sễ hút nhau liên kết lại thành những hạt lớn và lắng xuốngđáy nước

Khi cho các chất keo tụ vào nước,thường xảy ra quá trình tạo thành các kết tủa sau:

Al3+ +3OH- Al(OH)3

Fe2+ +2OH- Fe(OH)2

Fe3+ +3OH- Fe(OH)3Quá trình keo tụ còn làm cho độ kiềm giảm vì sinh ra một số axit tương ứng và làm cho độ cứng không tăng lên

H+ + HCO3- H2O +CO2

Sau đó, dưới tác dụng ngược lại của ion ngược dấu (SO42-) dần dần ngưng tụ thành những đám bông phèn( hoa phèn, nhũ ngưng) lớn và lắng xuống nhờ trọng lực

Al2(SO4)3  2Al3+ + 3SO4

2-Al3+ + H2O  Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O  Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O  Al(OH)3 + H+KEO TỤ

ĐƯỜNG KÍNH

(Tạp chất trong nước)

Một số chú ý trong việc sử dụng phương pháp keo tụ :

 Môi trương pH : nếu nông độ pH có quá cao hoặc quá thấp thì sẽ ảnh hưởng không tốt tới sự phân tán ion và kết hợp các ion trái dấu,làm khả năng keo tụ bị thấp nhưng trong khi đấy lại tốn rất nhiều thuốc VÌ thế độ keo tụ tốt nhấtt khi độ pH là từ 7 tới 7,5

 Nhiệt độ :30 tới 40 đôi khi cần them chất xúc tác như polyarilamit 0,1 tới 0,2% với liều lượng là 0,1 tới 0,5 mg/l

 Chọn chất keo tụ : thường thì các nhà may thường chọn nhôm sunfat.tuy sătsunfat có tốc độ tạo thành chất kết tủa nhanh hơn nhôm sunfat gấp 1,5 lần,nhưng nhược điểm lại làm tăng thêm lượng Fe gây các loại cáu bẩn và làm mòn thiết bị

KEO TỤ

mà khi dòng nước chảy vào lớp lọc cũng có thể dẫn tới tác dụng ngăn giữa vật huyền phù :lọc như thế gọi là lọc thẩm thấu

• Chú ý :

Vật liệu sử dụng cho quá trình lọc phải:

 Có tính năng ổn định không làm ảnh hưởng tới chất của nước,

 Độ bền cơ tốt không bị nát vụn,

 Cỡ hạt bình thường (0,4 tới 2mm đối với lớp phía dưới và 0,5 tới 2mm đối với lớp phía trên)

 Phải dễ kiếm(thường dùng cát thạch anh…)

LỌC CƠ KHÍ

TRAO ĐỔI ION

- Trao đổi cation(thường dùng vật liệu gọi là cationnít):

+ Cationnít thường sử dụng có dạng : NaR, HR, NH4R trong đó R đóng vai trò như 1anion Trong quá trình trao đổi các anion Ca+ và Mg2+ với Na+ và H+ và bị gốc R giữ lại khi

đó Na+ và H+ sẽ bị hoà tan trong nước và hầu như không có hại gì

Khi dùng cationit natri:

Ca(HCO3)2 + 2NaR  CaR2 + 2NaHCO3Mg(HCO3)2 + 2NaR  MgR2 + 2NaHCO3CaCl2 + 2NaR  CaR2 + 2NaCl

MgCl2 + 2NaR  MgR2 + 2NaClCaSO4 + 2NaR  CaR2 + Na2SO4MgSO4 + 2NaR  MgR2 + Na2SO4

TRAO ĐỔI ION

Khi dùng cationit hydro:

Ca(HCO3)2 + 2HR  CaR2 + 2CO2↑+ 2H2O Mg(HCO3)2 + 2HR  MgR2 + 2CO2↑+ 2H2O CaCl2 + 2HR  CaR2 + 2HCl

MgSO4 + 2HR  MgR2 + H2SO4NaCl + HR  NaR + HCl

Ca(HCO3)2 + 2NH4R  CaR2 + 2NH4HCO3Mg(HCO3)2 + 2NH4R  MgR2 + 2NH4HCO3CaCl2 + 2NH4R  CaR2 + 2NH4Cl

MgSO4 + 2NH4R  MgR2 + (NH4)2SO4

Na2SO4 + 2NH4R  2NaR + (NH4)2SO4

TRAO ĐỔI ION

Ưu điểm:

• Ta có thể khử được gần như cả độ cứng cacbonat và phi cacbonat (độ cứng còn lại nhỏ) khi trao đổi bằng cationit natri Tuy nhiên, rõ ràng độ kiềm và các thành phần anion khác là hầu như không đổi Khi sử dụng cationit hydro, độ kiềm và độ cứng được khử nhưng lại cho ra các axit và CO2 không phù hợp để cung cấp vào lò hơi Vì vậy người ta thường kết hợp 2 phương pháp cationit natri và hydro.

• Trong phương pháp xử lý nước bằng cationit amoni thì khử được độ cứng, độ kiềm, tuy nhiên các muối tạo ra nếu tiếp tục đưa vào lò thì sẽ dễ xảy ra phản ứng nhiệt phân

Vd: NH4HCO3 → NH3↑ + H2O + CO2 ↑

NH4Cl → NH3↑ + HCl Việc tạo ra các khí NH3 và axit là hoàn toàn không có lợi Vì vậy trong thực tế,

ta cũng áp dụng phương pháp này kèm theo phương pháp xử lý bằng cationit natri.

TRAO ĐỔI ION

- Trao đổi anion (vật liệu sử dụng trong giai đoạn này thường là anionmít)

+ Thành phần mà anionmít có chứa chủ yếu là gốc OH- ,CO32-, + Khi đưa các gốc này vào trong nước sẽ xảy ra các phản úng sau đổi gốc

Ra2CO3, RaHCO3 Từ đó ta khử được các axit có trong H2O Ngoài ra người ta còn kết hợp biện pháp này với phương pháp trao đổi cationit hydro để đạt được chất lượng nước đúng như yêu cầu.

• Trong chu trình cung cấp nước và xử lí nước trong nhà máy điện thường có các khí sau:

 O2 và N2: khí hoà tan trong nước

 CO2: sinh ra trong quá trình xử lí nước bằng axit làm cho gốc HCOphân huỷ,cộng thêm vào đó là sự hoà tan CO2 có trong không khí

3- H2: do môi trường pH thấp nên sinh ra hiện tượng ăn mòn kim loại ỏ máy

 NH3 : sinh ra trong sự phân huỷ các chất hữu cơ chủ yếu là axít-amin,

và do sự phân huỷ muối amoni sunfat

 SO2 và H2S: có trong sự phân huỷ Na2SO3 đưa vào lò để xử lí nước và khử oxi của nước cấp

• Các chất khí hoà tan gây ăn mòn thiết bị và làm giảm tuổi thọ có thể dẫn đến sự

cố nghiêm trọng vì thế mà cần phải xử lí các chất khí hoà tan một cách triệt để

KHỬ KHÍ

Ngày nay người ta thường dùng 3 phương pháp chính sau:

+ Cần phải đặc biệt chú ý rằng khí NH3 là khí khó khử nhất vì độ tan của nó ở trong nước

là rất lớn,gấp O2 300 lần và CO2 là 150 lần.khi trong nước đồng thời có NH3 và CO2 sẽ kết hợp nhau tạo thành hợp chất (NH4)2CO3 làm giảm hiệu suất của quá trình khử

+ Việc loại trừ các khí thể hòa tan được tiến hành bằng bơm

+ Bình khử khí bằng chân không phải đảm bao kín tuyệt đối

KHỬ KHÍ

 Phương pháp khử O2 bằng Na2SO3: 2Na2SO3 + O2 2Na2SO4

phản ứng này sẽ xảy ra nhanh hơn và nhạy hơn ở gần 100oC tuy nhiên thì sẽ làm tăng lượng cặn trong lò )

 Khử O2 bằng hidraxin: đối với lò cao áp một cách triệt để mà không làm lượng cặn thì phải sử dụng hidraxin:

N2H4 + O2 N2 + 2H2O

KHỬ KHÍ

Cảm ơn

cô giáo và các bạn đã lắng nghe

!!!