电厂用水的类别及水质指标Word文档下载推荐.docx
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在热力系统中,进入加热器的蒸汽将给水加热后,由这部分蒸汽冷凝下来的水,以及在停机过程中,蒸汽系统中的蒸汽冷凝下来的水都称为疏水。
所有疏水经疏水器汇集到疏水箱,符合水质要求的,作为锅炉给水的一部分返回热力系统。
由于火力发电厂(尤
其是热电厂)的疏水系统比较复杂,一般在水汽循环的主要系统中不表示出来,另行阐述
8、返回凝结水:
热力发电厂向热用户供热后,回收的蒸汽凝结成水,称为返回凝结水(也称返回水)。
其中又有热网加热器凝结水和生产返回凝结水之分。
9、冷却水:
蒸汽在汽轮机中做完功以后,通常通过水冷,闭式水系统的冷却通常也需要水冷,这两部分水称为冷却水。
一般说的冷却水主要是指这两部分。
二、天然水中水中杂质(离子和主要化合物)
天然水中的杂质可按其分散颗粒的大小分为:
悬浮物、胶体和溶解物质。
悬浮物是粒径10–4mm以上的粒子,它们在水中不稳定,可在重力或浮力的作用下去除,常为砂、粘土类化合物及动植物类的产物;
胶体的粒径在10–6~10–4mm,常为不溶于水的分子所组成,胶体粒子比表面大、活性大并带有负电荷,它们常是铁、铝、硅的无机化合物和有机胶体,胶体可用混凝、澄清与过滤工艺去除;
溶解物质是指粒径小于10–6mm的离子和一
些溶解气体,采用离子交换、电渗析、反渗透的工艺可将其去除,水中的二氧化碳、氧气等溶解气体也是水处理工艺需除去的杂质。
1、水中的离子态杂质
天然水中的离子按其含量而可为三类,如表1–1,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。
表1–1天然水中的离子
类别
阳离子
阴离子
含量范围
名称
符号
I
钙离子
镁离子钠离子钾离子
Ca2+
Mg2+
Na+
K+
碳酸氢根
氯离子
硫酸根
Cl–
自几个mg/L
至几万mg/L
铁离子
氟离子
Fe2+
自十分之几mg/L
II
锰离子
硝酸根
F–
Mn2+
至几个mg/L
铵离子
碳酸根
硫氢酸根
铜离子
Cu2+
硼酸根
HS–
锌离子
Zn2+
亚硝酸根
BO–2
小于十分之一
III
镍离子
Ni2+
溴离子
Br–
mg/L
钴离子
Co2+
碘离子
铝离子
Al3+
磷酸氢根
I–
磷酸二氢根
2、水中的主要化合物
2.1碳酸化合物
在天然水中,含量最大的杂质常常是碳酸的盐类。
碳酸是由二氧化碳与水作用而形成,在水中碳酸化合物可以四种形态存在:
溶于水中的气体态(CO2)、碳酸的分子态(H2CO)3、碳酸氢根(HCO–3)和碳酸根(CO2–3)离子态。
碳酸化合物的这四种形态随水的pH值而相互转化。
图1–1表示出在不同pH值时各自的相对含量。
图1–1水中各种碳酸化合物的相对量和pH的关系(25℃)
由图可见,在pH8.35以下,碳酸化合物主要是碳酸氢根和水中游离的二氧化碳,若pH降至4.3以下时,碳酸化合物均以二氧化碳的形态存在,此时若采用吹脱原理则很容易除去。
另外,大多数天然水的pH值低于8.35(聊城电厂黄河水为7.50~8.20)所以其碳酸化合物主要是碳酸氢根(HCO–3)。
随着pH的升高,水中碳酸根的百分比逐渐增加,当pH>
12以后,则主要以碳酸根的形态存在,所以炉水中常保持一个碱性环境以避免游离二氧化碳的腐蚀,无疑是其中的原因之一。
2.2硅酸化合物
硅酸是一种比较复杂的化合物,它的形态很多,在水中有离子态,分子态以至胶态。
硅酸的通式为xSiO2·
yH2O,当x和y均等于1时,分子式可写成H2SiO3,称为偏硅酸;
当x=1,y=2时,分子式为H4SiO4,称为正硅酸,当x>
1时,硅酸呈聚合态,称为多硅酸。
当硅酸的聚合度增大时,它会由溶解态转化成胶态,当其浓度较大时,会呈凝胶状自水中析出.。
当pH值不很高时,溶于水的二氧化硅主要呈分子态简单硅酸,书中均以偏硅酸(H2SiO3)来讨论。
硅酸的酸性很弱,电离度不大,所以当纯水中含有硅酸时不易用pH或电导率检测出来。
二氧化硅的溶解度随pH值变化的关系可由图1–2来表征。
图1–2SiO2的溶解度
图1–2表明,当pH值在9以下时,SiO2的溶解度是恒定的。
其原因为,在此条件下离子态HSiO3-的量非常少,水中硅酸化合物几乎都呈分子态H2SiO3,而水中可溶解的分子态H2SiO3的量是恒定的。
当pH值增大到超过9时,SiO2的溶解度就显着地增大,因为此时H2SiO3电离成HSiO3-的量增多,所以溶解的SiO2除了会生成H2SiO3外,还要生成大量的HSiO3-。
当pH值较大,且水中溶解的硅酸化合物量较多时,它们会形成多聚体,图1–2
1
的虚线称为单核墙,它表示多聚体量达单体量100的情况,阴影部分表示水中溶解的多聚体
已超过100。
天然水中硅酸化合物含量一般在1~20mg/LSiO2的范围内,地下水有的高达
60mg/L。
硅酸化合物的这许多形态会影响到它的测定方法。
通常采用的钼蓝比色法能测得的只是水中分子量较低的硅酸化合物。
至于分子量较大的硅酸,有的不与钼酸反应,有的反应缓慢。
根据此种反应能力的不同,水中硅酸化合物可分成两类。
那些能够直接用比色法测得的称为活性二氧化硅(简称活性硅),不能直接测得的称为非活性二氧化硅(简称非活性硅)。
在火力发电厂中,水中硅酸化合物是有害的物质。
当锅炉水中铝、铁和硅的化合
物含量较高时,会在热负荷很高的炉管内形成水垢。
在高压锅炉中,硅酸会溶于蒸汽,随之带出锅炉,最后沉积在汽轮机内,引起故障。
所以,硅化合物是需处理的主要以象之一。
2.3铁的化合物
在天然水中铁是常见的杂质。
水中的铁有亚铁(Fe2+)和高铁(Fe3+)两种
在深井水中,因溶解氧的浓度很小和水的pH值较低,水中会有大量Fe2+存在,有多达10mg/L以上的,这是因为常见的亚铁盐类溶解度较大,水解度较小,Fe2+不易形成沉淀物。
当水中溶解氧浓度较大和pH值较高时,Fe2+会氧化成Fe3+,而Fe3+很易水解,从而转变成Fe(OH)3沉淀物或胶体。
当pH≥8时,水中亚铁离子(Fe2+)被溶解氧氧化的速度很快。
反应如下:
4Fe2++O2+2H2O→4Fe3++4OH–
Fe3++3H2O→Fe(OH)3?
+3H+
锅炉给水携带铁的氧化物会引起锅内生成氧化化铁垢。
必须注意,净水设备和热力设备的腐蚀,也有可能使给水带铁入锅炉,所以还应搞好设备防腐,以防止水质重新污染。
2.4氮的化合物
在天然水中有时含有氮的无机化合物,如NH4+、NO2–和NO3–。
它们的主要来源为动植物的各种含氮有机物,以及随工业排水混入的NH4+。
随污水带入水源的含氮有机物(如蛋白质、尿素等),在微生物的作用下会逐渐分解,生成组成较简单的氮化合物。
在没有氧存在的情况下,氨是有机氮分解的最终产物;
如果水中有氧,则在细菌参与下,能使氨继续分解,逐步转变成亚硝酸盐或硝酸盐。
为此,根据天然水中各种含氮化合物的相对含量,可以推测此水被有机物污染的时期。
如果NH4+含量百分率较大,则表示被污染的时期不长;
反之,如NO3-含量的百分率较大,则表示被污染已很久。
三、火力发电厂用水的水质指标
不同用途的水,常有不同的水质要求,这就需要采用不同的水质指标。
水质指标可用
水中杂质的组成表示,也可以根据技术上的需要专门拟定,这种专门拟定的指标称之为技术指标。
表1–2即为电厂水处理中常用的水质指标,其中自悬浮物至稳定度都是技术指标。
表1–2水质指标及常用单位
水质指标
常用单
位
常用单位
悬浮物
化学耗氧量
磷酸根
浑浊度
FTU
生物需氧量
透明度
cm
含油量
含盐量
稳定度
钙
溶解固体物
二氧化碳
镁
灼烧残渣
溶解氧
钾
电导率
?
s/cm
钠
碱度
mmol/L
氨
硬度
铁
碳酸盐硬度
铝
非碳酸盐硬度
二氧化硅
pH
电力生产中,常用的主要技术指标的意义如下:
1.溶解固形物和含盐量
溶解固形物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。
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。
2.悬浮物与浊度
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。
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。
3.碱度和酸度
3.1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。
因为碱度是用
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