第1章电厂用水概述课件.ppt
第1章电厂用水概述,第1章电厂用水概述,电厂用水多取自天然水。所谓天然水是指海洋、冰川、湖泊、江河以及蕴藏在地层中的地下水。天然水往往含有许多杂质，这些杂质常常是一些常见元素的化合物以及少量单质或复杂化合物等，因此需对其进行处理，使其达到电厂生产所要求的水质。为更好地做好水处理工作，认识、了解这些杂质的种类、特点、含量和危害有着十分重要的意义。,电厂用水多取自天然水。所谓天然水是指海洋、冰川、湖泊、,第一节天然水中的杂质,天然水在大自然循环过程中，无时不与大气、土壤和岩石接触。由于水是一种溶解能力很强的溶剂，所以任何水体都不同程度的含有多种多样的杂质另外，工业废水、生活污水以及农田化肥的流失，排入天然水，使天然水中杂质更趋复杂。,第一节天然水中的杂质天然水在大自然循环过程中，无时不与,天然水中杂质，按其颗粒大小，可分三类：颗粒最大的称为悬浮物；其次称为胶体颗粒；最小的是分子和离子，称溶解物质,一、天然水中杂质,天然水中杂质，按其颗粒大小，可分三类：颗粒最大的称为悬浮,1、悬浮杂质,）悬浮杂质的成分悬浮物是颗粒直径为0.1m 以上的微粒，是水产生浑浊现象的主要原因。它在水中的状态受颗粒本身的质量影响较大。在动水中，由于水的紊流作用，常呈悬浮状态。在静水中，密度较大的颗粒在重力作用下容易自然下沉；密度较小的颗粒，可上浮水面。易于下沉的悬浮物，主要是颗粒较大的粘土。细沙以及矿物质废渣等杂质。能够上浮的一般是体积较大密度小于水的有机物，如水藻、植物遗体和细菌等。,1、悬浮杂质）悬浮杂质的成分,）悬浮杂质的来源天然水中的悬浮物，主要来源以下几方面：（）水流对地表、河床的径流冲刷；（）各种废水、废弃物侵入水体；（）水生动植物及其死亡残骸的肢解。,）悬浮杂质的来源,）悬浮杂质的危害含有悬浮杂质的给水，进入锅炉内，受热后很快下沉，尤其在锅炉的水流缓慢处，悬浮杂质最易沉积。沉积的悬浮物不仅影响锅炉的传热和锅水循环，而且还可堵塞炉管，造成被迫停炉等事故。悬浮杂质虽然在静水中可自行分离去除，但需要一定的时间，这在工业用水中是很难做到的。所以悬浮物通常采用混凝、沉淀等水处理方法去除。,）悬浮杂质的危害,2、胶体杂质,）胶体杂质的性质胶体是颗粒直径在1nm0.1m之间的微粒，是某些难溶化合物的集合体,它具有较大的比表面积，吸附多量离子带有电荷，天然水中的胶体大多带负电。它们在水中能长期保持分散状态，长期静止也不会自然沉降。胶体颗粒很小，很难用肉眼观察到。但胶体对光线具有散射作用，当用一束光通过胶体水中，在光路上就会呈现出一条明显的发亮光带。,2、胶体杂质）胶体杂质的性质,）胶体杂质的成分天然水中胶体成分比较复杂，其中主要是铁、铝和硅的氧化物形成的无机矿物胶体；其次是水生动植物残骸腐烂和分解而形成的有机胶体，它们是水体产生色、臭、味的主要原因之一。,）胶体杂质的成分,）胶体杂质的危害胶体杂质进入锅内时，同悬浮杂质一样，能形成沉积物，并在受热面上结成水垢或泥渣粘附物。此外，有机胶体会引起锅水发泡，严重时会引起汽水共沸。去除水中的胶体杂质，必须用混凝、澄清和过滤等处理方法。,）胶体杂质的危害,3、溶解物质,在水中呈真溶状态的物质有离子和分子，其颗粒大小约为1nm，天然水中的溶解物质大都为离子和一些溶解气体。1）离子杂质天然水中的离子几乎都是无机盐溶于水中电离形成的其中阳离子有Ca2+、Mg 2+、Na+和K+，此外还含有少量的Fe2+、Mn2+、NH4+等离子。阴离子有HCO3、SO42 和Cl,此外还有少量的HSiO3、CO32、NO3 等离子。,3、溶解物质在水中呈真溶状态的物质有离子和分子，其颗粒,（1）钙离子Ca2+天然水流经含有石灰石CaCO3 或石膏石CaSO42H2O 的岩层时，CaCO3和CaSO4溶解于水便产生Ca2+离子。其中CaCO3溶解度虽然极小，但当水中有足够的CO2 时,CaCO3便按下式进行溶解:由于地下水中CO2含量较高，故地下水中Ca2+含量通常高于地表水。,（1）钙离子Ca2+,（2）镁离子Mg2+白云石MgCO3CaCO3 中MgCO3成分或菱镁矿MgCO3在有足够CO2的水中溶解生成Mg2+离子：在一般天然水中，Mg2+含量比Ca2+少，两者之间随岩层性质和水的含盐量而变化。通常在低含盐量水中，Mg2+的含量约为Ca2+的1/21/4。但在高含盐量水中（含盐量大于1000mg/L），由于钙的碳酸盐和硫酸盐的溶解度比镁小，Ca2+离子将首先以CaCO3和CaSO4沉淀析出，从而使Ca2+含量减少，Mg2+含量将与Ca2+接近甚至超过Ca2+。在海水中，Mg2+含量几乎比Ca2+离子多倍，在阳离子中，它的含量仅次于Na+离子。,（2）镁离子Mg2+,（）钠离子Na+和钾离子K+钠盐广泛存在于自然界中，海相沉积盐中最多。钠盐溶解度都很大，当天然水流经含钠盐土壤时，便溶解大量Na+离子，所以各种天然水源中都含有Na+。含盐量低的淡水Na+含量较低，高含盐量的苦咸水，尤其是海水，Na+含量远高于其他阳离子。K+在天然水中一般不多，但性质与Na+相似，因此在水分析时，通常以Na+K+总量表示。,（）钠离子Na+和钾离子K+,（）铁离子Fe2+水中铁离子主要是Fe2+，而F e3+因容易水解而生成难溶3 Fe(OH)3胶体物质，所以在水中不能游离存在。Fe2+主要存在于地下水中，地表水含量极少，因地表水中含有充足的溶解氧，当pH7 左右时，铁以胶体状的 Fe(OH)3存在于水中或以某些高价有机铁存在。（）重碳酸根HCO3重碳酸根主要来自水中CO2 与碳酸盐或金属氧化物反应的结果。部分来自CO2本身的溶解它是一般低含盐量水中含量最多的阴离子但在高含盐量的水中，HCO3含量在阴离子中所占比例很小，因为它在CO2含量有限的情况下，易转化为碳酸盐。,（）铁离子Fe2+,（）硫酸根SO42硫酸盐在自然界分布也较广泛。当天然水流经硫酸盐（如石膏矿CaSO42H2O）岩层时，便溶解出少量的硫酸根。在黄铁矿FeS2 的酸性矿水中，由于下列反应：产生大量的SO42。此外,含硫有机物经氧化分解反应也会产生SO42。在中等含盐量的天然水中,SO42含量较多，在低含盐量或高含盐量水中偏少，这是因为硫酸盐的溶解度一般大于碳酸盐而小于氯化物。（7）氯离子Cl氯离子是天然水中普遍存在的一种离子这是由于水流经含有氯化物岩层时而溶入的。天然水中Cl含量相差悬殊，因氯化物的溶解度都很高，所以，它通常随着水的含盐量的增加而升高在低含盐量水中Cl含量较少；在高含盐量水中，Cl往往是水中主要的阴离子。,（）硫酸根SO42,2）气体杂质天然水中的溶解气体杂质，多以低分子状态存在于水中，主要有氧气和二氧化碳气体，个别地区有时还会溶有少量的硫化氢和二氧化硫气体。氮气也能溶解于水中，但它对锅炉设备没有任何危害。,2）气体杂质,（）氧气O2天然水中的O2 主要是由大气中的氧气溶解到水中，有的也部分来自水生植物的光和作用所产生的氧气。溶解在水中的氧气，简称溶解氧。天然水的氧含量一般在014 毫克/升。地表水中溶解氧含量与水温、气压及水中有机物含量有关，水中有机物进行氧化分解需消耗溶解氧，如果有机物较多，耗氧速度超过从空气中补充的溶氧速度，则水中的溶解氧量将减少。受到有机物污染严重时，水中的溶解氧甚至接近于零，这时，有机物在缺氧条件下分解，出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。地下水与空气接触较少，含氧量通常比地表水少，且随着深度增加而减少，在一定深度下，地下水中溶解氧几乎为零。溶解氧对金属有着强烈腐蚀作用，所以对火力发电厂来说，溶解氧是一个十分有害的杂质。,（）氧气O2,（）二氧化碳气CO2天然水中都含有溶解的二氧化碳气体。它的主要来源是水体或土壤中的有机物进行生物氧化时的分解产物。空气中的二氧化碳也可溶于水中，但是空气中的二氧化碳所占比例只有0.030.04，相应在水中可溶的二氧化碳量只有0.51 毫克/升。只有海洋中的二氧化碳几乎全部是由空气中二氧化碳溶解的，所以，海水中二氧化碳含量最少。地表水中溶解的二氧化碳，一般不会超过2030 毫克/升，地下水可含1540 毫克/升，最大不超过150 毫克/升，而某些矿泉水中二氧化碳含量可高达数百毫克/升。天然水中溶解的二氧化碳，约99呈分子状态，称为游离二氧化碳。仅有1左右与水作用生成碳酸。这两部分的总量也称游离碳酸。含有游离二氧化碳较多的水对金属有腐蚀作用,同时还会加剧溶解氧对金属的腐蚀。在锅炉用水和冷却水 中含有二氧化碳具有较大的危害。,（）二氧化碳气CO2,（3）硫化氢气H2S天然水中的硫化氢气体是由含硫蛋白质在水中的分解，水中硫酸盐类的还原和火山爆发喷射所产生的。硫化氢易氧化，只能在缺氧的条件下存在，同时因空气中硫化氢的分压极低，水中硫化氢极易逸出，因此地表水含量极微，甚至为零。地下水相对含量较高，尤其是深层地下水。,（3）硫化氢气H2S,天然水中的离子按其含量而可为三类，如表11，其中含量最高的第I类离子是水处理过程中需要净化的主要对象。,天然水中的离子按其含量而可为三类，如表11，其中含量最,二、天然水的分类,天然水的分类方法很多，按总硬度（1/2 Ca2+1/2Mg2+）的大小，可分为极软水（硬度在1.0mmol/L以下）、软水（硬度在1.03.0mmol/L）、中等硬度水（硬度在3.06.0mmol/L）、硬水（硬度在6.09.0mmol/L）、极硬水（硬度在9.0mmol/L以上）。按含盐量的高低，可分为低含盐量水（含盐量在200mg/L以下）、中等含盐量水（含盐量在200mg/L500mg/L）、较高含盐量水（含盐量在500mg/L1000mg/L）、高含盐量水（含盐量在1000mg/L以上）。按硬度和碱度的关系，可分为碱性水（碱度大于硬度）和非碱性水（碱度小于硬度）两类。非碱性水又可分为钙硬水（1/2 Ca2+碱度）和镁硬水（1/2Ca2+碱度。,二、天然水的分类天然水的分类方法很多，按总硬度（1/2,第2节电厂用水的水质指标,锅炉用水中水质指标的表达方式通常有两种：一种是表示水中所含有的离子或分子来表示，如钠离子、氯离子、磷酸根离子、溶解氧等等,一般称为水质指标。另一种则并不代表某种单纯的物质，而是表示某些化合物的组合或表征某种特性。如硬度、碱度、溶解固形物、电导率等，这种指标是由于技术上的需要而拟定的。故称为技术指标。在实际中有时不加区分。,第2节电厂用水的水质指标锅炉用水中水质指标的表达方式通,电厂用水的技术指标,电厂用水的技术指标,一、表征水中悬浮物及胶体的指标,1、悬浮物水中悬浮物是各种水处理工艺中都需监督的项目。悬浮物的含量可以用重量分析法来测定，但此法需要将水过滤，滤出的悬浮物需经烘干和称量等手续，操作麻烦、准确度低，不宜用作现场运行的监督指标，所以，通常采用较易测量的“浊度”作为衡量悬浮物的指标。,一、表征水中悬浮物及胶体的指标1、悬浮物,2、浊度浊度一般用来衡量水中悬浮物和胶体物质的大致含量。浊度表征溶液对光的散射性，其测定方法为：将样品在90角度下的散射光强度与用标准溶液在同样条件下的散射光强度相比较。此种测定常采用装有光电池的仪器（如激光浊度仪）来测定。,2、浊度,3、透明度透明度是利用水中悬浮物和胶体物质来表征其含量的另一种指标，即表示水透明程度的指标，单位用厘米表示。水的透明度与浊度相反，水中悬浮物含量越高，其透明度越低。,3、透明度,二、表征水中溶解盐类的指标,1、含盐量含盐量表示水中溶解盐类的总和，它可通过水质全分析后将阴、阳离子全部相加而得。含盐量有两种表示方法：其一是摩尔表示法，即将水中各种阳离子（或各种阴离子）均按带一个电荷的离子为一个基本单元，计算其含量（mmol/L），然后将它们全部相加；其二是重量表示法，即将水中各种阴阳离子的含量换算成mg/L，然后全部相加。,二、表征水中溶解盐类的指标1、含盐量,2、溶解固体溶解固体是指水中除溶解气体之外各种溶解物的总量。它除了包括全部阴、阳离子外，还应加上非离子态的二氧化硅、铁铝氧化物和有机物的的含量。,2、溶解固体,3、电导率衡量水中含盐量最简便和迅速的方法是测定水的电导率，因为组成天然水含盐量的主要物质为离子，而离子具有导电性。电导率的单位是S/m（S称为西，表示西门子）或us/cm。一般水质的电导率较小，电导率的常用单位是us/cm。实际测量中常用电导率表来测定。,3、电导率,三、表征水中结垢物质的指标,表征水中结垢物质的指标是硬度。硬度是指天然水中多价阳离子的总浓度，对天然水来说主要是钙、镁离子，故水的硬度也就表示水中钙、镁离子之和。硬度可分为以下两种：1、碳酸盐硬度 碳酸盐硬度是指水中钙、镁的碳酸氢盐、碳酸盐之和。但由于天然水中碳酸根的含量非常少，所以一般将碳酸盐硬度看作钙、镁的碳酸氢盐。碳酸盐硬度又被称作暂时硬度，这是由于水长时间煮沸后，水中重碳酸钙和重碳酸镁会分解产生碳酸钙和氢氧化镁沉淀，使碳酸盐硬度消失，所以被称作暂时硬度。2、非碳酸盐硬度 水的总硬度和碳酸盐硬度之差是非碳酸盐硬度，它们是钙、镁的氯化物和硫酸盐等。它在水沸腾时不能被除去，所以又被称为永久硬度，其值近似等于非碳酸盐硬度。为了使水质满足各种用途的要求，在进行水处理前必须对水进行取样和分析。,三、表征水中结垢物质的指标表征水中结垢物质的指标是硬度,四、表征水中碱性物质的指标,表征水中碱性物质的指标是碱度。水的碱度是指水中含有能接受氢离子物质的量。天然水中碱度主要由重碳酸根所组成。,四、表征水中碱性物质的指标表征水中碱性物质的指标是碱度。,碱度是表示水中能接受氢离子的一类物质的量。根据酸碱滴定法测定水中的碱度，这时所用的标准溶液是HCI或H2SO4溶液，酸与各种碱度离子的三个反应是：OH+H+=H2OCO32+H+=HCO3HCO3+H+=H2O+CO2根据所加指示剂不同，碱度又可分为甲基橙碱度(JD甲)和酚酞碱度(JD酚)。加酚酞指示剂时只能完成上述两个反应；加甲基橙指示剂时三个反应全部完成。称(JD甲)为全碱度。在实际的滴定分析中往往是先加酚酞指示剂，滴至终点pH约 为8.2，再加甲基橙指示剂继续滴至终点pH值为4.2。此时的总碱度应为(JD全)=(JD)酚+(JD)甲。,碱度是表示水中能接受氢离子的一类物质的量。根据酸碱滴定法,当用酚酞作指示剂时，终点pH为8.18.3，水中的氢氧根被中和成水，碳酸根中和成碳酸氢根，用酚酞作指示剂时测得的碱度称为酚酞碱度（PA）。当用甲基橙作指示剂时，终点pH为4.34.5，水中氢氧根中和成水、碳酸根和碳酸氢根中和成碳酸，用甲基橙作指示剂时测得的碱度称为甲基橙碱度（MA）。通过；酚酞碱度（PA）和甲基橙碱度（MA）可算出水中氢氧根、碳酸根和碳酸氢根的含量。,当用酚酞作指示剂时，终点pH为8.18.3，水中的氢氧,五、表征水中酸性物质的指标,表征水中酸性物质的指标是酸度。酸度表示水中能接受氢氧根离子的一类物质的量，在水中酸度主要有各种酸类及强酸弱碱盐，天然水中的酸度主要是H2CO3。阳床出水的酸度主要是强酸HCI、H2SO4。及碳酸H2CO3。,五、表征水中酸性物质的指标表征水中酸性物质的指标是酸度。,硬度与碱度间的关系,硬度大于碱度：这种水称为非碱性水，钙、镁离子将首先与HCO3形成碳酸盐硬度（YDT），剩余硬度离子即钙镁离子与SO42、CI等其它阴离子形成非碳酸盐硬度（YDF）。硬度等于碱度：在这种水中，钙、镁离子全部与HCO3形成碳酸盐硬度。既没有非碳酸盐硬度也没有剩余碱度。硬度小于碱度：在这种碱性水中，硬度将全部形成碳酸盐硬度，剩余的碱度则与Na+、K+形成钠碱度（JDNa）称为负硬度，此时无非碳酸盐硬度。,硬度与碱度间的关系硬度大于碱度：这种水称为非碱性水，钙、镁,六、表征水中有机物的指标,水中有机物的组成复杂，不论是对某些有机物的量还是对有机物的总量都难以测定，因此采用了各种相对表示有机物含量的指标。1化学耗氧量（COD）化学耗氧量表示利用化学氧化剂氧化有机物所需的氧量，此量常用符号COD表示。化学氧化剂一般用重铬酸钾或高锰酸钾。目前常用重铬酸钾作氧化剂（CODcr），它可将大部分有机物氧化，从而表示出有机物全部氧化所需的氧量，从而可大致表示水中的有机物的含量。,六、表征水中有机物的指标水中有机物的组成复杂，不论是对某,2生物需氧量（BOD）生物需氧量表示用微生物氧化水中有机物所消耗的氧量。在氧化的第一阶段中，主要是有机物转化成二氧化碳、水和氨；第二阶段主要是氨转化成硝酸根和亚硝酸根。测定方法一般分为两种：BOD5和BOD21。目前常以20和黑暗条件下用微生物氧化有机物5天所需的氧量进行测定，以BOD5来表示。,2生物需氧量（BOD）,七、表征水中硅酸化合物的指标,表征水中硅酸化合物的指标是活性硅和全硅。,七、表征水中硅酸化合物的指标表征水中硅酸化合物的指标是活性硅,1.蒸汽（1）为了防止蒸汽通流部分，特别是汽轮机内积盐，必须对锅炉蒸汽汽质进行监督。饱和蒸汽和过热蒸汽应同时监督的原因是：便于检查蒸汽汽质劣化的原因。例如，饱和蒸汽汽质较好，而过热蒸汽汽质不良，表明蒸汽在减温器内被污染。可以判断饱和蒸汽中的盐类在过热器内的沉积量。（2）由于钠盐和硅酸往往是蒸汽携带的主要杂质，所以对钠和硅含量的监测是监督蒸汽品质的主要指标。（3）电导率的测定，操作简便、灵敏度高，因此高压以上的锅炉为了及时掌握蒸汽中的含盐量，常将蒸汽经冷凝后通过氢离子交换柱，连续测定其电导率的大小，从而反映出蒸汽含盐量的状况。采用氢离子交换后的电导率而不采用总电导率，是为了避免蒸汽中氨的干扰（对凝结水电导率测定也是如此）。,第三节水、汽质量标准的控制指标说明,1.蒸汽第三节水、汽质量标准的控制指标说明,2给水为了防止锅炉及给水系统的腐蚀、结垢，并且在锅炉正常排污的情况下，能保证锅水水质量合格，必须对给水水质进行监督。标准中各项指标的监测意义如下：（1）硬度。为防止锅炉及给水系统的结垢，避免锅水中产生过多的水渣，须严格控制给水硬度。（2）油。由于给水中若含有油质，将有可能造成炉管内和过热器内生成导热系数极少的附着物，危及锅炉安全运行；同时油质还易使锅水形成泡沫，劣化蒸汽品质，因此，须对给水中油质进行监督（3）溶解氧。为了防止系统发生氧腐蚀，监督除氧器的除氧效果而进行监测。（4）联氨。给水中加联氨时，应监督给水中的过剩的联氨，以确保除去残余的溶解氧，并消除因给水泵不严密等异常情况时偶然漏入的氧量。,2给水,（5）pH值。为了防止给水系统腐蚀，给水pH值应控制在规定范围内。若给水pH值在9.2以上，虽对防止钢材的腐蚀有利，但因为提高给水pH值通常是用加氨的方法，所以有时给水pH值过高意味着水汽系统中氨含量较高，有可能会引起铜部件的氨蚀。所以给水最佳pH值应以保证热力系统铁、铜腐蚀产物最少为原则。（6）铁和铜。为了防止炉中产生铁垢和铜垢，必严格监督给水中的铁和铜含量。另外，给水中铁和铜含量，还可作为评价热力系统金属腐蚀情况的依据之一。（7）钠、硅、电导率。为了在锅炉排污率不超过规定值的情况下，保证锅水中的钠、硅、电导率不超过允许值，应监督和控制给水中的钠、硅、电导率。,第1章电厂用水概述课件,3.凝结水 凝结水质量标准中各项指标的监测意义如下：（1）硬度。由于凝汽器泄漏时会造成凝结水中硬度含量升高，并导致给水硬度不合格，所以应对凝结水硬度进行监督。（2）溶解氧。在凝汽器和凝结水泵不严密处漏入空气，是凝结水增高的原因。凝结水含量较大时，易引起凝结水系统腐蚀，还会使随凝结水进入给水的腐蚀产物增多，影响给水水质，所以应监督凝结水中的溶解氧。（3）电导率。为了能及时发现凝汽器的泄漏，测定凝结水的电导率是最方便的方法。通常当发现电导率比正常测定测大得多时，就表明凝汽器发生了泄漏。（4）含钠量。由于钠度计比电导率仪更为灵敏，因此监凝结水含钠量可迅速及时地发现凝汽器微小的泄漏。当电厂用海水或苦咸水作冷却水或冷却水含盐量较高时，此法尤为适用。,3.凝结水,4.锅水 为了防止锅内结垢、腐蚀，保证蒸汽品质良好，必须对锅水水质进行监督。锅水质量标准中各项指标监测意义如下：（1）pH值。锅水的pH值应不低于9.0，主要原因是：pH值低时，水对锅炉钢材的腐蚀性增强；锅水中磷酸根和钙离子的反应只有在pH值足够高的条件下，才能生成容易排除的水渣，从而较好地达到防垢的目的。为了抑制锅水中硅酸盐的水解，减少硅酸在蒸汽中的溶解携带量。但是，锅水中的pH值也不能太高，以免锅水中游离氢氧化钠引起碱性腐蚀。,4.锅水,（2）总含盐量、二氧化硅、电导率。限制锅水中这些指标的含量，是为了保证蒸汽汽质合格。锅水中这些指标的最大允许含量不仅与锅炉汽水品质的参数、汽包内部装置的结构有关，而且还与运行工况有关。标准中对于出口压力小于5.9MPa的汽包锅炉未作统一的规定，必要时应通过锅炉热化学试验来确定。另外，测定锅水含硅量，还可测算锅炉的排污率，并了解锅水中含硅量对蒸汽含硅量的影响。（3）磷酸根。锅炉水中应维持有一定量的磷酸根，以防止受热而结生钙垢。磷酸根太少不利防垢，而过多则会产生易溶盐“隐藏”现象，故应将磷酸根控制在合适的范围内。（4）氯离子。锅水的氯离子超标时，可能会破坏水冷壁管的保护膜并引起腐蚀（在炉管热负荷高的情况下，更易发生这种现象）。此外，如锅水CI含量较高，会使蒸汽携带CI进入汽轮机内，有可能引起汽轮机内高级合金钢的应力腐蚀损坏。,第1章电厂用水概述课件,
