電廠用水的類別及水質指標

1、電廠用水的類別及水質指標一、火力發(fā)電廠用水的分類 由于水在火力發(fā)電廠水汽循環(huán)系統(tǒng)中所經歷的過程不同， 其水質常有較大的差別， 熱力設備 用水大致可分為：原水、補給水、給水、鍋爐水、排污水、凝結水、疏水、返回凝結水、冷 卻水等。1、原水：原水是未經任何處理的天然水（如江河水、湖水、地下水等）。在火力發(fā)電廠中，原水是制取補給水的水源， 也可以用來沖灰渣或作為消防用水。 一般取自自備水源 （地表水 或地下水）或城市供水網。2、補給水：原水經過各種水處理工藝處理后，成為用來補充火力發(fā)電廠汽水損失的鍋爐補 給水。鍋爐補給水按其凈化處理方法的不同，又可分為軟化水、蒸餾水或除鹽水等。3、給水：經過各種水處理

2、工藝處理后送進鍋爐的水成為給水。凝汽式發(fā)電廠的給水主要由 汽輪機凝結水、補給水和各種疏水組成；熱電廠的給水中還包括返回凝結水。4、鍋爐水：在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為鍋爐水。5、排污水：為了防止鍋爐結垢和改善蒸汽汽質，用排污的方法排出一部分含鹽量高的鍋爐 水，這部分排出的鍋爐水稱為排污水。6、凝結水：鍋爐產生的蒸汽在汽輪機內做功后，經冷卻水冷凝成的水稱為凝結水。這部分 水又重新進入熱力系統(tǒng)，成為鍋爐給水的主要部分。7、疏水：在熱力系統(tǒng)中，進入加熱器的蒸汽將給水加熱后，由這部分蒸汽冷凝下來的水， 以及在停機過程中， 蒸汽系統(tǒng)中的蒸汽冷凝下來的水都稱為疏水。 所有疏水經疏水器匯集到 疏水箱

3、，符合水質要求的，作為鍋爐給水的一部分返回熱力系統(tǒng)。 由于火力發(fā)電廠 （尤其是 熱電廠）的疏水系統(tǒng)比較復雜，一般在水汽循環(huán)的主要系統(tǒng)中不表示出來，另行闡述。8、返回凝結水：熱力發(fā)電廠向熱用戶供熱后，回收的蒸汽凝結成水，稱為返回凝結水（也 稱返回水）。其中又有熱網加熱器凝結水和生產返回凝結水之分。9、冷卻水：蒸汽在汽輪機中做完功以后，通常通過水冷，閉式水系統(tǒng)的冷卻通常也需要水冷，這兩部分水稱為冷卻水。一般說的冷卻水主要是指這兩部分。二、天然水中水中雜質（離子和主要化合物）天然水中的雜質可按其分散顆粒的大小分為：懸浮物、膠體和溶解物質。懸浮物是粒徑10 Zmm以上的粒子，它們在水中不穩(wěn)定，可在重力

4、或浮力的作用下去除，常為砂、粘土類化合物及動植物類的產物；膠體的粒徑在10 -10 -4mm ,常為不溶于水的分子所組成，膠體粒子比表面大、活性大并帶有負電荷，它們常是鐵、鋁、硅的無機化合物和有機膠體， 膠體可用混凝、澄清與過濾工藝去除；溶解物質是指粒徑小于10 -6mm的離子和一些溶解氣體，采用離子交換、電滲析、反滲透的工藝可將其去除，水中的二氧化碳、氧氣等溶解氣 體也是水處理工藝需除去的雜質。1、水中的離子態(tài)雜質天然水中的離子按其含量而可為三類，如表1-，其中含量最高的第I類離子是水處理過程中需要凈化的主要對象。表1- 天然水中的離子類別陽離子陰離子含量范圍名稱符號名稱符號I鈣離子鎂離子

5、鈉離子 鉀離子Ca2+Mg2+Na+K+碳酸氫根氯離子硫酸根HC03"Cl -so：-自幾個mg/L至幾萬mg/L鐵離子Fe2+氟離子F -自十分之幾mg/LII錳離子Mn 2+硝酸根NOr至幾個mg/L銨離子nh/碳酸根co；-硫氫酸根HS -銅離子Cu2+硼酸根BO -2鋅離子Zn 2+亞硝酸根NO廠小于十分之一III鎳離子Ni2+溴離子Br -mg/L鉆離子Co2+碘離子I -鋁離子Al3+磷酸氫根hpoA磷酸二氫根H2PO廠2、水中的主要化合物2.1碳酸化合物在天然水中，含量最大的雜質常常是碳酸的鹽類。碳酸是由二氧化碳與水作用而形成，在水中碳酸化合物可以四種形態(tài)存在： 溶于水

6、中的氣體態(tài)（CO2 ）、碳酸的分子態(tài)（H2CO3 ）、 碳酸氫根（HCO -）和碳酸根（CO2 ）離子態(tài)。碳酸化合物的這四種形態(tài)隨水的pH值而相互轉化。圖1 -表示出在不同pH值時各自的相對含量。圖1 -水中各種碳酸化合物的相對量和pH的關系（25 C）由圖可見，在 pH8.35以下，碳酸化合物主要是碳酸氫根和水中游離的二氧化碳，若pH降至4.3以下時，碳酸化合物均以二氧化碳的形態(tài)存在，此時若采用吹脫原理則很容易除去。另外，大多數天然水的pH值低于8.35 （聊城電廠黃河水為 7.508.20 ）所以其碳酸化合物主要是碳酸氫根（HCO -）。隨著pH的升高，水中碳酸根的百分比逐漸增加， 當pH

7、 > 12以后，則主要以碳酸根的形態(tài)存在，所以爐水中常保持一個堿性環(huán)境以避免游 離二氧化碳的腐蝕，無疑是其中的原因之一。2.2硅酸化合物硅酸是一種比較復雜的化合物，它的形態(tài)很多，在水中有離子態(tài)，分子態(tài)以至膠態(tài)。硅酸的通式為xSiO2 yH2O，當x和y均等于1時，分子式可寫成 H2SiO3，稱為偏硅酸；當 x=1 , y=2時，分子式為 H4SiO4，稱為正硅酸，當 x> 1時，硅酸呈聚合態(tài)，稱為多硅酸。 當硅酸的聚合度增大時，它會由溶解態(tài)轉化成膠態(tài)，當其濃度較大時，會呈凝膠狀自水中析出.。當pH值不很高時，溶于水的二氧化硅主要呈分子態(tài)簡單硅酸，書中均以偏硅酸（H2SiO3 ）來討

8、論。硅酸的酸性很弱，電離度不大，所以當純水中含有硅酸時不易用pH或電導率檢測出來。二氧化硅的溶解度隨 pH值變化的關系可由圖 1 -來表征。濃度多聚體穩(wěn)定區(qū)無定形二氧化硅/I 001/10000圖1 - SiO2的溶解度圖1 t2表明，當pH值在9以下時，SiO2的溶解度是恒定的。其原因為，在此條 件下離子態(tài)HSiO3-的量非常少，水中硅酸化合物幾乎都呈分子態(tài)H2SiO3，而水中可溶解的分子態(tài)H2SiO3的量是恒定的。當pH值增大到超過9時，SiO2的溶解度就顯著地增大，因為此時H2SiO3電離成HSiO3-的量增多，所以溶解的 SiO2除了會生成H2SiO3夕卜，還要生成大量的 HSiO3-

9、。當pH值較大，且水中溶解的硅酸化合物量較多時，它們會形成多聚體，圖1 -的1虛線稱為單核墻，它表示多聚體量達單體量100的情況，陰影部分表示水中溶解的多聚體已1超過100。天然水中硅酸化合物含量一般在12Omg/LSiO2 的范圍內，地下水有的高達60mg/L。硅酸化合物的這許多形態(tài)會影響到它的測定方法。通常采用的鉬藍比色法能測得的只是水中分子量較低的硅酸化合物。至于分子量較大的硅酸，有的不與鉬酸反應， 有的反應緩慢。根據此種反應能力的不同， 水中硅酸化合物可分成兩類。那些能夠直接用比色法測得的稱為活性二氧化硅（簡稱活性硅），不能直接測得的稱為非活性二氧化硅（簡稱非活性硅）C在火力發(fā)電廠中，

10、水中硅酸化合物是有害的物質。 當鍋爐水中鋁、鐵和硅的化合物 含量較高時，會在熱負荷很高的爐管內形成水垢。在高壓鍋爐中，硅酸會溶于蒸汽，隨之帶出鍋爐，最后沉積在汽輪機內，引起故障。所以，硅化合物是需處理的主要以象之一。2.3鐵的化合物在天然水中鐵是常見的雜質。水中的鐵有亞鐵（Fe2+ ）和高鐵（Fe3+ ）兩種。在深井水中，因溶解氧的濃度很小和水的pH值較低，水中會有大量 Fe2+存在，有多達10mg/L以上的，這是因為常見的亞鐵鹽類溶解度較大，水解度較小，Fe2+不易形成沉淀物。當水中溶解氧濃度較大和pH值較高時，Fe2+會氧化成Fe3+，而Fe3+很易水解，從而轉變成Fe（0H）3沉淀物或膠

11、體。當pH初時，水中亞鐵離子（Fe2+ ）被溶解氧氧化的 速度很快。反應如下：4Fe2+ + 02 + 2H2O 宀 4Fe3+ + 40H -Fe3+ + 3H2O 宀 Fe （OH ） 3 + 3H+鍋爐給水攜帶鐵的氧化物會引起鍋內生成氧化化鐵垢。必須注意，凈水設備和熱力設備的腐蝕，也有可能使給水帶鐵入鍋爐，所以還應搞好設備防腐，以防止水質重新污染。2.4氮的化合物在天然水中有時含有氮的無機化合物，如NH4+、N02 -和N03 -。它們的主要來源為動植物的各種含氮有機物，以及隨工業(yè)排水混入的NH4+。隨污水帶入水源的含氮有機物（如蛋白質、尿素等），在微生物的作用下會逐漸分解，生成組成較簡

12、單的氮化合物。在沒有氧存在的情況下，氨是有機氮分解的最終產物；如果水中有氧，則在細菌參與下，能使氨繼續(xù)分解，逐步轉變成亞硝酸鹽或硝酸鹽。為此，根據天然水中各種含氮化合物的相對含量，可以推測此水被有機物污染的時期。如果NH4+含量百分率較大，則表示被污染的時期不長；反之，如N03-含量的百分率較大，則表示被污染已很久。三、火力發(fā)電廠用水的水質指標不同用途的水，常有不同的水質要求， 這就需要采用不同的水質指標。水質指標可用水中雜質的組成表示，也可以根據技術上的需要專門擬定，這種專門擬定的指標稱之為技術指標。表1 -即為電廠水處理中常用的水質指標，其中自懸浮物至穩(wěn)定度都是技術指標。表1 -水質指標及

13、常用單位水質指標常用單位水質指標常用單位水質指標常用單位懸浮物mg/L化學耗氧量mg/L磷酸根mg/L渾濁度FTU生物需氧量mg/L硝酸根mg/L透明度cm含油量mg/L亞硝酸根mg/L含鹽量mg/L穩(wěn)定度鈣mg/L溶解固體物mg/L二氧化碳mg/L鎂mg/L灼燒殘渣mg/L溶解氧mg/L鉀mg/L電導率Ms/cm碳酸氫根mg/L鈉mg/L堿度mmol/L碳酸根mg/L氨mg/L硬度mmol/L氯離子mg/L鐵mg/L碳酸鹽硬度mmol/L硫酸根mg/L鋁mg/L非碳酸鹽硬度mmol/L二氧化硅mg/LpH電力生產中，常用的主要技術指標的意義如下:1. 溶解固形物和含鹽量溶解固形物是指水中除溶

14、解氣體之外各種溶解物的總量。 它除了包括全部陰、 陽離子外， 還應加上非離子態(tài)的二氧化硅、鐵鋁氧化物和有機物的的含量。含鹽量表示水中溶解鹽類的總和，它可通過水質全分析后將陰、陽離子全部相加而得。 含鹽量有兩種表示方法： 其一是摩爾表示法， 即將水中各種陽離子 （或各種陰離子）均按帶 一個電荷的離子為一個基本單元，計算其含量（mmol/L ），然后將它們全部相加；其二是重量表示法，即將水中各種陰陽離子的含量換算成 mg/L ，然后全部相加。2. 懸浮物與濁度水中懸浮物是各種水處理工藝中都需監(jiān)督的項目。 懸浮物的含量可以用重量分析法來測 定，但此法需要將水過濾，濾出的懸浮物需經烘干和稱量等手續(xù)，操

15、作麻煩、準確度低，不 宜用作現場運行的監(jiān)督指標，所以，通常采用較易測量的“濁度”作為衡量懸浮物的指標。濁度一般用來衡量水中懸浮物和膠體物質的大致含量。 濁度表征溶液對光的散射性， 其 測定方法為： 將樣品在 90°角度下的散射光強度與用標準溶液在同樣條件下的散射光強度相 比較。此種測定常采用裝有光電池的儀器（如激光濁度儀）來測定。3. 堿度和酸度3.1 堿度 水的堿度是指水中含有能接受氫離子物質的量。 天然水中堿度主要由重碳酸 根所組成。 因為堿度是用酸中和的辦法來測定的， 所以采用的指示劑不同， 滴定終點也不同， 所測得的物質也不同。當用酚酞作指示劑時，終點pH為8.18.3，水中

16、的氫氧根被中和成水，碳酸根中和成碳酸氫根，用酚酞作指示劑時測得的堿度稱為酚酞堿度（PA）。當用甲基橙作指示劑時，終點 pH 為 4.34.5，水中氫氧根中和成水、碳酸根和碳酸氫根中和成碳 酸，用甲基橙作指示劑時測得的堿度稱為甲基橙堿度（MA）。通過；酚酞堿度（PA）和甲基橙堿度（MA ）可算出水中氫氧根、碳酸根和碳酸氫根的含量?？赡苄纬伤岫鹊奈镔|3.2 酸度 水的酸度是指水中含有能接受氫氧根離子的物質的量。有強酸，強酸弱堿鹽、酸式鹽和弱酸。4. 硬 度硬度是指天然水中多價陽離子的總濃度， 對天然水來說主要是鈣、 鎂離子， 故水的硬度 也就表示水中鈣、鎂離子之和。硬度可分為以下兩種：4.1 碳酸

17、鹽硬度 碳酸鹽硬度是指水中鈣、鎂的碳酸氫鹽、碳酸鹽之和。但由于天然水 中碳酸根的含量非常少， 所以一般將碳酸鹽硬度看作鈣、 鎂的碳酸氫鹽。 碳酸鹽硬度又被稱 作暫時硬度， 這是由于水長時間煮沸后， 水中重碳酸鈣和重碳酸鎂會分解產生碳酸鈣和氫氧 化鎂沉淀，使碳酸鹽硬度消失，所以被稱作暫時硬度。4.2 非碳酸鹽硬度 水的總硬度和碳酸鹽硬度之差是非碳酸鹽硬度， 它們是鈣、 鎂的氯 化物和硫酸鹽等。 它在水沸騰時不能被除去， 所以又被稱為永久硬度， 其值近似等于非碳酸 鹽硬度。為了使水質滿足各種用途的要求，在進行水處理前必須對水進行取樣和分析。表1 -3列出了通常分析的項目及其存在的危害和處理方法，

18、根據需要及水質的特點在必要時可增加 分析項目。5. 電導率衡量水中含鹽量最簡便和迅速的方法是測定水的電導率， 因為組成天然水含鹽量的主要 物質為離子， 而離子具有導電性。 電導率的單位是 S/m（S 稱為西， 表示西門子） 或 us/cm 。 一般水質的電導率較小，電導率的常用單位是 us/cm 。實際測量中常用電導率表來測定。6. 有機物水中有機物的組成復雜， 不論是對某些有機物的量還是對有機物的總量都難以測定，因此采用了各種相對表示有機物含量的指標。6.1 化學需氧量（ COD ） 化學耗氧量表示利用化學氧化劑氧化有機物所需的氧量，此量常用符號COD表示?；瘜W氧化劑一般用重鉻酸鉀或高錳酸鉀

19、。目前常用重鉻酸鉀作氧 化劑（CODcr ），它可將大部分有機物氧化，從而表示出有機物全部氧化所需的氧量，從而可大致表示水中的有機物的含量。6.2生物需氧量（BOD）生物需氧量表示用微生物氧化水中有機物所消耗的氧量。在氧化的第一階段中，主要是有機物轉化成二氧化碳、水和氨；第二階段主要是氨轉化成硝酸根和亞硝酸根。測定方法一般分為兩種：BOD5和BOD21。目前常以20 C和黑暗條件下用微生物氧化有機物 5天所需的氧量進行測定，以BOD5來表示。7. 天然水的分析項目表1 - 3天然水的一般分析項目成分化學式引起的問題處理方法濁度使水不透明，會在管道、生產 設備水側產生沉積物而影響熱效 率或工藝過

20、程。凝聚、沉降和過濾硬度Ca2+、Mg2啲鹽 類是熱交換設備、鍋爐、管道等 內部結垢的主要來源。軟化、除鹽、鍋內處理、表面活性 劑處理堿度HCO3一、2CO3 和OH-爐水發(fā)泡和隨蒸汽攜帶固形 物。碳酸氫鹽和碳酸鹽會使蒸汽中 含有二氧化碳（凝結水管道中的一 種腐蝕源）。石灰或石灰一蘇打軟化、酸處理、 氫型軟化、除鹽、陰離子交換劑脫 堿酸度H2SO4HCl等酸性腐蝕堿中和二氧化碳CO2水管道的腐蝕特別是蒸汽和 凝結水管道的腐蝕充氣、除氣、堿中和pH1pH=lg HpH隨水酸性或堿性固形物含 量而變化。大多數天然水pH為6.0 8.0堿性物質或酸性物質調節(jié)硫酸根2SO4 一增加水中固體物含量，會與

21、鈣 子結合形成硫酸鈣垢離子除鹽氯離子Cl -增加水中固體物含量和水的 腐蝕性離子除鹽二氧化硅SiO2鍋內和冷卻水系統(tǒng)結垢。高參 數設備由于二氧化硅的選擇性攜 帶，汽輪機葉片上會有不溶性沉積鎂劑處理，除鹽中用強堿陰離子交 換樹脂吸著物鐵Fe2+Fe3+沉淀時會使水變色。為水管、 鍋爐管等水側沉積物的來源。曝氣、凝聚、石灰軟化、離子交換、 錳砂過濾、表面活性劑處理錳Mn 2+沉淀時會使水變色。為水管、 鍋爐管等水側沉積物的來源。充氣、凝聚、石灰軟化、離子交換、 接觸過濾、表面活性劑處理溶解氧O2引起管道、熱交換設備和鍋爐 等腐蝕除氣、化學除氧劑處理氨NH3形成可溶性的復合離子使銅 和鋅合金腐蝕氫型

22、離子交換、氯化、除氣溶解固形 物在含量高時對工藝過程有影 響，會導致熱交換設備、鍋爐、管 道內有沉積物。石灰軟化或氫型離子交換、除鹽懸浮物會導致熱交換設備、鍋爐、管 道內有沉積物凝聚、沉降、沉淀、過濾或聯合處 理全固形物含量過高時對工藝過程有影 響，是爐水起泡原因之一，并會導 致熱交換設備、鍋爐、管道內有沉 積物凝聚、沉降、沉淀、過濾、軟化、 除鹽或聯合處理8 、水中雜質對水處理設備和熱力設備影響見下表1-1。表1-1水中雜質對設備的有害影響序號雜質名稱對設備影響1懸浮物污染樹脂，降低其交換性能，尤其對逆流再生設備影響較大。2有機物1、使陰離子交換樹脂污染老化，降低交換容量及使用壽命；2、進入

23、鍋爐后能造成汽水共騰，惡化蒸汽品質。3游離氯是氧化劑，能形成樹脂的不可逆膨脹而使樹脂損壞。4溶解氧可造成水處理系統(tǒng)和給水系統(tǒng)的腐蝕，但在咼純給水中進行中性水加氧處理，可形成一層保護膜，減緩對給水系統(tǒng)的腐蝕。5硅酸化合物易在熱力系統(tǒng)結垢，在汽輪機葉片上結垢析出，影響機組出力。6碳酸鹽化合物在加熱后能分解出二氧化碳，在給水系統(tǒng)造成二氧化碳腐蝕。7鈣鎂鹽類能在強受熱面上結出堅硬的水垢。8鉀鈉鹽類能在過熱器、汽輪機葉片上結鹽。9銅鐵垢進入離子交換樹脂內不易再被交換出來；在鍋爐水冷壁管上結垢又能造成潰瘍性垢下腐蝕，嚴重影響鍋爐安全運行。10氨和銨鹽適量的氨對抑制系統(tǒng)中的二氧化碳腐蝕有好處，但量大后能促使

24、對銅的腐蝕。11硝酸、亞硝酸鹽能形成水冷壁及過熱器的腐蝕。四、北疆電廠水源水質概況北疆電廠有海水和自來水兩種水源，其中海水作為電廠的正常生產用水水源，一部分用于電廠冷卻用水，一部分用于海水淡化， 自來水作為電廠施工用水及機組首次啟動用水。本工程所在地為淤泥質海岸，海水受風浪及潮流影響顯著，泥沙易起不易沉降， 海水懸浮物含量高，年溫度變化范圍為零下2.1 C零上30C。已取得水質如下：1、海水水質分析表2005 年7月序號站位要素HYS010W01HYS010W02HYS010W031水溫28.228.028.02鹽度27.7627.6327.813PH8.048.058.074懸浮物(mg/l

25、)1581101125濁度(度)13266626溶解氧(mg/l)8.968.407.877化學耗氧量(mg/l)2.244.033.038BOD(mg/l)0.483.22.39氨氮(mg/l)0.01750.01250.013510無機磷(mg/l)0.0170.0150.01211TOC(mg/l)5.325.885.6312油(mg/l)0.0620.0840.08313硫化物(mg/l)<0.005<0.005<0.00514NH-3(mg/l)0.00160.00110.001215堿度(mg/l)以 CaCO3 計146.9143.8146.316亞硝酸鹽氮(m

26、g/l)0.00160.00320.002717硝酸鹽氮(mg/l)0.1090.2220.19418CO2(mg/l)1.451.691.4519Mg2+(mg/l)10671072103020Ca2+(mg/l)35837640821Na2+(mg/l)90669067904422K+(mg/l)325378390序號'站位要素HYSO1OWO1HYS010W02HYS010W0323Fe2+(mg/l)0.040.120.1824Fe3+(mg/l)0.050.560.6225Al2+(mg/l)0.074<0.001<0.00126HC03-(mg/l)177.41

27、73.7176.727CO32-(mg/l)00028SO42-(mg/l)26722735264429Cl-(mg/l)19649197002000030OH-(mg/l)00031Ba2+(mg/l)0.080.180.0832Sr2+(mg/l)7.507.607.6033Pb(mg/l)0.0030.0070.00634Mn( mg/l)<0.005<0.005<0.00535TDS( g/l )28.5528.7528.8236全硬度(mmol/l)45.8046.1153.1237碳酸鹽硬度(mg/l)45854615531738全硅量0.031.640.2039膠硅里0.021.640.2040色度20302041細菌總數(個/ml)3.5 X 1022.0 X 1021.7 X 1022、海水水質分析表2006 年1月序號分析項目N31水溫32鹽度(g/L)33.453pH8.114SS(mg/L)2545濁度206DO(mg/L)11.157COD Mn (mg/L)0.158BOD5(mg/L)0.029氨氮(mg/L)0.006710總磷(mg/L)0.012811TOC(mg/L)2.7812油(mg/L)0.00113硫化物(mg/L)&