第2章 電廠用水

1、第第2 2章章 電廠用水電廠用水2.1 2.1 水的性質(zhì)水的性質(zhì)2.2 2.2 水中的雜質(zhì)水中的雜質(zhì)2.3 2.3 水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)2.4 2.4 水質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系及計算水質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系及計算2.5 2.5 水在火力發(fā)電廠的重要作用水在火力發(fā)電廠的重要作用2.6 2.6 火力發(fā)電鍋爐的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及說明火力發(fā)電鍋爐的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及說明 單分子水由原子量計算得分子量為單分子水由原子量計算得分子量為18，但，但實驗測得氣態(tài)水的分子量為實驗測得氣態(tài)水的分子量為18.64，液態(tài)水的，液態(tài)水的分子量還大，這就說明有聚合態(tài)水存在。通常分子量還大，這就說明有聚合態(tài)水存在。通常把這種由簡單分子結(jié)合成復(fù)

2、雜分子的集合體，把這種由簡單分子結(jié)合成復(fù)雜分子的集合體，而不改變單個分子的化學(xué)性質(zhì)的作用，稱為分而不改變單個分子的化學(xué)性質(zhì)的作用，稱為分子的締合：子的締合： n(H2O) = (H2O)n （n=1、2、3） H 104.50 HH HH HH HH HH H2.1 2.1 水的性質(zhì)水的性質(zhì)1. 1. 水的組成及結(jié)構(gòu)水的組成及結(jié)構(gòu) 1.1 冰的結(jié)構(gòu)示意圖冰的結(jié)構(gòu)示意圖2. 2. 水的物理性質(zhì)水的物理性質(zhì) 水的蒸氣壓水的蒸氣壓(100時為時為101.325kPa)溫度升高水的蒸氣壓升高溫度升高水的蒸氣壓升高。PV=nRT 水的密度水的密度(4 1.0103kg/m3) 其它溫度下水的密度均小于此

3、值其它溫度下水的密度均小于此值。 水的比熱水的比熱(14.5 至至15.5時為時為4.18kJ/kg.K) 高于此溫度水的比熱變小，低于此溫度變大高于此溫度水的比熱變小，低于此溫度變大 水的介電常數(shù)水的介電常數(shù)81 （2525）溫度升高水的介電常數(shù)減小溫度升高水的介電常數(shù)減小 水的的表面張力水的的表面張力(20時為時為72.810-3N/m2) 溫度升高水的表面張力減小溫度升高水的表面張力減小3. 3. 高溫（高溫（300300以上）以上）爐水的性質(zhì)爐水的性質(zhì)高溫爐水高溫爐水溫度升高至溫度升高至接近臨界點時：接近臨界點時： 蒸氣壓直線上升蒸氣壓直線上升 水的密度水的密度直線下降直線下降 水蒸汽

4、的密度水蒸汽的密度直線上升直線上升 水的比熱水的比熱直線下降直線下降 水蒸汽的比熱水蒸汽的比熱直線上升直線上升 水的介電常數(shù)水的介電常數(shù)直線下降直線下降 水蒸汽的介電常數(shù)水蒸汽的介電常數(shù)直線上升直線上升 水的表面張力水的表面張力直線下降至零直線下降至零水的臨界點：水的臨界點：374.15 ，22.1MPa性質(zhì)性質(zhì)溫度溫度臨臨界界溫溫度度水的密度水的密度水蒸汽的密度水蒸汽的密度3004. 4. 超臨界水的性質(zhì)超臨界水的性質(zhì)水的超臨界狀態(tài)水的超臨界狀態(tài):當(dāng)水的溫度和壓力分別高于臨界溫度和臨界壓力時的狀態(tài)。當(dāng)水的溫度和壓力分別高于臨界溫度和臨界壓力時的狀態(tài)。在超臨界狀態(tài)下水表現(xiàn)出與常溫下不同的理化性

5、質(zhì)，在超臨界狀態(tài)下水表現(xiàn)出與常溫下不同的理化性質(zhì)，表表2.1.1 普通水與超臨界水性質(zhì)的比較普通水與超臨界水性質(zhì)的比較水的狀態(tài)水的狀態(tài)普通水普通水 臨界水臨界水超臨界水超臨界水過熱蒸汽過熱蒸汽溫度溫度/ / 2525374.15374.15450450450450壓力壓力/ /MPa MPa 0.10.122.122.1272713.613.6介電常數(shù)介電常數(shù) 81815.45.41.81.81.01.0氧溶解度氧溶解度/(/(mgmgL L1 1) ) 8 8完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶密度密度/(/(mgmgmm3 3) ) 0.9980.998 0.128 0.128

6、4.194.1910103 3 粘度粘度/ /cp cp 0.890 0.890 0.0298 0.0298 2.65 2.6510105 5 有效擴散系數(shù)有效擴散系數(shù)( (cmcm2 2s s1 1) ) 7.747.7410106 6 7.677.6710104 4 1.791.7910103 3 2.2 2.2 水中的雜質(zhì)水中的雜質(zhì) 懸浮物：懸浮物：懸浮物是構(gòu)成水中混濁度的主要因素，一般粒徑在懸浮物是構(gòu)成水中混濁度的主要因素，一般粒徑在100nm 100nm 以上以上 膠體物質(zhì)：膠體物質(zhì)：是由許多分子或離子組成的集合體，其顆粒直徑一般為是由許多分子或離子組成的集合體，其顆粒直徑一般為1n

7、m100nm1nm100nm之間之間 。 溶解物質(zhì)：溶解物質(zhì)：天然水中溶解物質(zhì)大都以離子或溶解氣體的形式存在。天然水中溶解物質(zhì)大都以離子或溶解氣體的形式存在。 溶解離子：溶解離子： NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+ 、HCOHCO3 3、CICI、SOSO4 42 2等。等。 溶解氣體：溶解氣體：主要有主要有O O2 2、COCO2 2 等。等。 根據(jù)電廠用水所含雜質(zhì)不同將水分為：根據(jù)電廠用水所含雜質(zhì)不同將水分為：原水：原水：原水就是鍋爐的水源水。通常包括地表水和地下水。原水就是鍋爐的水源水。通常包括地表水和地下水。 給水：給水：直接進入鍋爐供鍋爐蒸發(fā)或加熱的水

8、稱為鍋爐給水。直接進入鍋爐供鍋爐蒸發(fā)或加熱的水稱為鍋爐給水。補給水：補給水： 生水經(jīng)過各種水處理工藝處理后補充鍋爐汽水損失的水生水經(jīng)過各種水處理工藝處理后補充鍋爐汽水損失的水 稱為補給水。稱為補給水。生產(chǎn)回水或凝結(jié)水：生產(chǎn)回水或凝結(jié)水：蒸汽的熱能被利用后，所回收的冷凝水通常稱為生產(chǎn)回水或凝蒸汽的熱能被利用后，所回收的冷凝水通常稱為生產(chǎn)回水或凝結(jié)水。結(jié)水。爐水：爐水：鍋爐體內(nèi)加熱或蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為爐水或稱鍋水。鍋爐體內(nèi)加熱或蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為爐水或稱鍋水。排污水：排污水：由于爐水經(jīng)相當(dāng)長時間循環(huán)運行，水中的微量雜質(zhì)被濃縮，為保證爐水的由于爐水經(jīng)相當(dāng)長時間循環(huán)運行，水中的微量雜質(zhì)被濃

9、縮，為保證爐水的質(zhì)量，必須排污，這就是排污水。質(zhì)量，必須排污，這就是排污水。冷卻水：冷卻水：用作冷卻介質(zhì)的水稱為冷卻水。用作冷卻介質(zhì)的水稱為冷卻水。2.3 水質(zhì)指標(biāo)與水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)與水質(zhì)技術(shù)指標(biāo) 鍋爐用水中水質(zhì)指標(biāo)的表達(dá)方式通常有兩種：鍋爐用水中水質(zhì)指標(biāo)的表達(dá)方式通常有兩種： 一種是表示水中所含有的一種是表示水中所含有的離子或分子離子或分子來表示，來表示，如鈉離子、如鈉離子、氯離子、磷酸根離子、溶解氧等等氯離子、磷酸根離子、溶解氧等等, ,一般稱為一般稱為水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)。 另一種則并不代表某種單純的物質(zhì)，而是表示另一種則并不代表某種單純的物質(zhì)，而是表示某些化合某些化合物的組合物的組合

10、或表征某種特性?；虮碚髂撤N特性。 如如硬度、堿度、溶解固形物、電導(dǎo)率等，這種指標(biāo)是由硬度、堿度、溶解固形物、電導(dǎo)率等，這種指標(biāo)是由于技術(shù)上的需要而擬定的。故稱為于技術(shù)上的需要而擬定的。故稱為技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。在實際中。在實際中有時不加區(qū)分。有時不加區(qū)分。2.2.水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)1 1）懸浮物和濁度）懸浮物和濁度，懸浮物是指經(jīng)過濾后分離出來的不溶于水的固體混合物，可以通，懸浮物是指經(jīng)過濾后分離出來的不溶于水的固體混合物，可以通過重量法測定，由于方法很麻煩，在實際中常采用測濁度的方法來衡量懸浮物和膠過重量法測定，由于方法很麻煩，在實際中常采用測濁度的方法來衡量懸浮物和膠體物質(zhì)的含量。濁度的

11、單位通常用體物質(zhì)的含量。濁度的單位通常用“福馬肼福馬肼”（FTUFTU）表示。）表示。濁度的測定濁度的測定: : 通過比較被測水樣透過光和標(biāo)準(zhǔn)參比懸濁液透過光的強度而得到通過比較被測水樣透過光和標(biāo)準(zhǔn)參比懸濁液透過光的強度而得到. . 標(biāo)準(zhǔn)參比懸濁液標(biāo)準(zhǔn)參比懸濁液( (稱為福馬肼稱為福馬肼) )是硫酸聯(lián)胺溶液和六次甲基四胺組成是硫酸聯(lián)胺溶液和六次甲基四胺組成. .硫酸聯(lián)胺溶液硫酸聯(lián)胺溶液:1.000g:1.000g硫酸聯(lián)胺加少量無濁水溫?zé)崾怪芙饫鋮s到室溫后移入硫酸聯(lián)胺加少量無濁水溫?zé)崾怪芙饫鋮s到室溫后移入100mL100mL容量瓶中容量瓶中. .用無濁水稀釋至刻度用無濁水稀釋至刻度. .六次

12、甲基四胺溶液六次甲基四胺溶液:10.00g:10.00g六次甲基四胺加少量無濁水溶解移入六次甲基四胺加少量無濁水溶解移入100mL100mL容量瓶中用容量瓶中用無濁水稀釋至刻度無濁水稀釋至刻度. .福馬肼濁度貯備液福馬肼濁度貯備液: :用移液管分別吸取用移液管分別吸取5mL5mL硫酸聯(lián)胺溶液和六次甲基四胺溶液于硫酸聯(lián)胺溶液和六次甲基四胺溶液于100mL100mL容量瓶中充分搖勻室溫下保容量瓶中充分搖勻室溫下保24h24h后用無濁水稀釋至刻度后用無濁水稀釋至刻度. .此溶液的濁度為此溶液的濁度為400400FTU.FTU.福馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液福馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液(100(100FTU):FTU):取貯備

13、液取貯備液25mL25mL于于100mL100mL容量瓶中容量瓶中, ,用無濁水稀釋至刻用無濁水稀釋至刻度度. .用此法可獲得一系列不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)溶液用此法可獲得一系列不同濁度的標(biāo)準(zhǔn)溶液, ,測出標(biāo)準(zhǔn)溶液的濁度繪制濁度與吸光度測出標(biāo)準(zhǔn)溶液的濁度繪制濁度與吸光度的關(guān)系曲線的關(guān)系曲線. .濁度的單位濁度的單位1.1. FTUFTU單位表示的濁度所用儀器是普通的分光光度計的原理，單位表示的濁度所用儀器是普通的分光光度計的原理，所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液是福馬肼溶液。所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液是福馬肼溶液。2.2. NTUNTU是用透射儀測定的濁度單位，所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液也是用透射儀測定的濁度單位，所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液

14、也是福馬肼溶液。是福馬肼溶液。3.3. JTUJTU是用硅藻土作標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液的，所用儀器同是用硅藻土作標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液的，所用儀器同F(xiàn)TUFTU。 這三種濁度單位表示的濁度對于同一種有濁度的溶液來這三種濁度單位表示的濁度對于同一種有濁度的溶液來說差別不大。說差別不大。3 3） 硬度及其單位。硬度及其單位。硬度硬度：水中所有高價金屬離子的總和都稱硬度（：水中所有高價金屬離子的總和都稱硬度（YDYD）。）。 常用的常用的 硬度的定義式為：硬度的定義式為：YDYD（1/2Ca 1/2Ca 2+2+ +1/2Mg +1/2Mg2+ 2+ ） 硬度的單位硬度的單位：通常以碳酸鈣或氧化鈣或德國度表示。：通常以

15、碳酸鈣或氧化鈣或德國度表示。 量濃度量濃度，mol/L . mol/L . C C (1/2CaCO(1/2CaCO3 3) = ) = C C (1/2CaO) = (1/2CaO) = C C (1/2Ca (1/2Ca 2+2+ )mol/L )mol/L 德國度德國度，（，（o oGG）。）。1 1o oG= 10mg/LCaOG= 10mg/LCaO，由于由于1/2CaO1/2CaO的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為2828g/mol 1g/mol 1o oG=10mg/LG=10mg/L28g/mol= 28g/mol= 1/2.8(mmol1/2.8(mmol/L) /L) ，1mmol/

16、L1mmol/L（1/2CaO1/2CaO） =2.8=2.8 o oGG ppmppm（mg/Lmg/L），）， 1mg/L CaCO1mg/L CaCO3 3稱為稱為1 ppm1 ppm硬度。由于硬度。由于 1/21/2CaCOCaCO3 3的摩爾質(zhì)量為的摩爾質(zhì)量為5 0g/L5 0g/L，1 mmol/L1 mmol/L的（的（1/21/2CaCOCaCO3 3）硬度就）硬度就相當(dāng)于相當(dāng)于50mg/L50mg/L即即50ppm50ppm硬度。硬度。例例2.12.1 某水分析結(jié)果為：某水分析結(jié)果為：CaCa2+2+的濃度為的濃度為60.060.0mg/L ; Mgmg/L ; Mg2+2+

17、的濃度為的濃度為24.3mg/L,24.3mg/L,試試用各種方法表示總硬度。用各種方法表示總硬度。 解：解：1/2Ca2+和和1/2Mg2+的摩爾質(zhì)量分別為的摩爾質(zhì)量分別為20g/mol和和12.15g/mol。 YD=（60/20 +24.3/12.15）mmol/L =5.0mmol/L YD=5.0mmol/L2.8 oG/ mmol/L =14 oG YD=5.0 mmol/L50 ppm/mmol/L=250ppm4）堿度和酸度）堿度和酸度堿度堿度表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量，在水中堿度主要是表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量，在水中堿度主要是OH、1/2CO32、HCO3。

18、天然水中的堿度主要是。天然水中的堿度主要是HCO3。酸度酸度表示水中能接受氫氧根離子的一類物質(zhì)的量，在水中酸度主要有各種酸表示水中能接受氫氧根離子的一類物質(zhì)的量，在水中酸度主要有各種酸類及強酸弱堿鹽，天然水中的酸度主要是類及強酸弱堿鹽，天然水中的酸度主要是H2CO3。陽床出水的酸度主要是強酸陽床出水的酸度主要是強酸HCI、H2SO4。及碳酸。及碳酸H2CO3。堿度和酸度可用酸堿滴定法測定。堿度和酸度可用酸堿滴定法測定。5 5）有機物與化學(xué)耗氧量）有機物與化學(xué)耗氧量：表示水中有機物及還原性物質(zhì)含量的一項指標(biāo)。：表示水中有機物及還原性物質(zhì)含量的一項指標(biāo)。CODCOD的的測定就是利用有機物可氧化這一

19、特性，在一定的條件下，用一定的強氧化劑與水中測定就是利用有機物可氧化這一特性，在一定的條件下，用一定的強氧化劑與水中各種有機物及亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等作用，然后將所消耗的氧化劑的量，計各種有機物及亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等作用，然后將所消耗的氧化劑的量，計算折合成氧的質(zhì)量濃度，稱為化學(xué)耗氧量，單位以算折合成氧的質(zhì)量濃度，稱為化學(xué)耗氧量，單位以mg/Lmg/L來表示。一般說來表示。一般說CODCOD越高，越高，水中有機物污染越嚴(yán)重。不同測定方法測得的結(jié)果會有所不同。因此表示有機物含水中有機物污染越嚴(yán)重。不同測定方法測得的結(jié)果會有所不同。因此表示有機物含量時應(yīng)注明測定方法。一般情況下，有機物含

20、量較低時采用高錳酸鉀法，而有機物量時應(yīng)注明測定方法。一般情況下，有機物含量較低時采用高錳酸鉀法，而有機物含量高時采用重鉻酸鉀法。同一水樣，用重鉻酸法測定比用高錳酸鉀測定結(jié)果要高含量高時采用重鉻酸鉀法。同一水樣，用重鉻酸法測定比用高錳酸鉀測定結(jié)果要高一些。一些。1. 堿度與硬度堿度與硬度2.42.4水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系水質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系硬度大于堿度：硬度大于堿度：這種水稱為非堿性水，鈣、鎂離子將首先與這種水稱為非堿性水，鈣、鎂離子將首先與HCO3形成碳酸鹽硬度（形成碳酸鹽硬度（YDT），剩余硬度離子即鈣鎂離子與），剩余硬度離子即鈣鎂離子與SO42、CI等其它陰離子形成非碳酸鹽硬度（等其它陰離子形成非碳

21、酸鹽硬度（YDF）。）。硬度等于堿度：硬度等于堿度：在這種水中，鈣、鎂離子全部與在這種水中，鈣、鎂離子全部與HCO3形成形成碳酸鹽硬度。既沒有非碳酸鹽硬度也沒有剩余堿度。碳酸鹽硬度。既沒有非碳酸鹽硬度也沒有剩余堿度。硬度小于堿度：硬度小于堿度：在這種堿性水中，硬度將全部形成碳酸鹽硬在這種堿性水中，硬度將全部形成碳酸鹽硬度，剩余的堿度則與度，剩余的堿度則與Na+、K+形成鈉堿度（形成鈉堿度（JDNa）稱為負(fù)硬度，）稱為負(fù)硬度，此時無非碳酸鹽硬度。此時無非碳酸鹽硬度。例例2.4.1某井水的水質(zhì)分析結(jié)果總硬度為某井水的水質(zhì)分析結(jié)果總硬度為YD=2.6mmol/L;總堿度為總堿度為 JD=1.2mmo

22、l/L; 而某河水的分析結(jié)果總硬度為而某河水的分析結(jié)果總硬度為YD=3.8mmol/L; 總堿度為總堿度為JD=4.1mmol/L。問此河水與井水中碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度和負(fù)硬度分別。問此河水與井水中碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度和負(fù)硬度分別為多少？為多少？解：解：井水中硬度大于堿度，所以：井水中硬度大于堿度，所以：碳酸鹽硬度（碳酸鹽硬度（YDT）=堿度堿度=1.2mmol/L 非碳酸鹽硬度（非碳酸鹽硬度（YDF）= YDJD=2.6mmol/L1.2mmol/L=1.4mmol/L負(fù)硬度為負(fù)硬度為0 mmol/L,此時的水通常稱為非堿性水。此時的水通常稱為非堿性水。河水中硬度小于堿度河水中硬度小

23、于堿度碳酸鹽硬度（碳酸鹽硬度（YDT）=硬度硬度=3.8mmol/L非碳酸鹽硬度（非碳酸鹽硬度（YDF）=0mmol/L負(fù)硬度（負(fù)硬度（JDNa）= JDYD =(4.13.8)mmol/L=0.30 mmol/L此時的水通常稱為堿性水。此時的水通常稱為堿性水。2. 堿度與堿度離子堿度與堿度離子堿度（堿度（JDJD）：）：堿度是表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量。堿度是表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量。根據(jù)酸堿根據(jù)酸堿滴定法測定水中的堿度，這時所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液是滴定法測定水中的堿度，這時所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液是HCI或或H2SO4溶液，酸與各溶液，酸與各種堿度離子的三個反應(yīng)是：種堿度離子的三個反應(yīng)是：

24、OH+H+=H2OCO32+H+= HCO3HCO3+ H+=H2O+ CO2根據(jù)所加指示劑不同，堿度又可分為甲基橙堿度根據(jù)所加指示劑不同，堿度又可分為甲基橙堿度(JD甲甲)和酚酞堿度和酚酞堿度(JD酚酚)。加酚酞指示劑時只能完成上述兩個反應(yīng)；加甲基橙指示劑時三個反應(yīng)全部完加酚酞指示劑時只能完成上述兩個反應(yīng)；加甲基橙指示劑時三個反應(yīng)全部完成。稱成。稱(JD甲甲)為全堿度。為全堿度。在實際的滴定分析中往往是先加酚酞指示劑，滴至終點在實際的滴定分析中往往是先加酚酞指示劑，滴至終點pH約約 為為8.2，再加，再加甲基橙指示劑繼續(xù)滴至終點甲基橙指示劑繼續(xù)滴至終點pH值為值為4.2。此時的總堿度應(yīng)為。此

25、時的總堿度應(yīng)為(JD全全)= ( (JD)JD)酚酚+( (JD)JD)甲甲。3. 離子堿度可能存在的離子堿度可能存在的5種不同情況種不同情況假設(shè)滴定中消耗的酸量分別用假設(shè)滴定中消耗的酸量分別用a（酚）、（酚）、b（甲）（單位：（甲）（單位：mL)1 1.ab.ab 堿度離子為堿度離子為COCO3 3和和OHOH，沒有，沒有HCOHCO3 3；2.2.aba0.a=0,b0 堿度離子只有堿度離子只有HCOHCO3 3；沒有；沒有COCO3 32 2 ，OHOH ；5 5.b=0,a0.b=0,a0 堿度離子只有堿度離子只有OHOH。鍋爐用水中堿度主要由鍋爐用水中堿度主要由OHOH、 COCO3

26、 32 2、HCOHCO3 3及其它少量的弱酸鹽類組及其它少量的弱酸鹽類組成。成。 堿度的計量單位為堿度的計量單位為mmol/Lmmol/L， 其基本單元為：其基本單元為： OHOH、 1/2CO1/2CO3 32 2、HCOHCO3 3爐水中基本上不存在爐水中基本上不存在HCOHCO3 3，因為在高溫高壓下因為在高溫高壓下HCOHCO3 3COCO3 32 2+H+H2 2O+COO+CO2 2COCO3 32 2+H+H2 2OO2OH2OH+CO+CO2 2當(dāng)氫氧根和碳酸氫根共存時，相互作用發(fā)生以下反應(yīng)：當(dāng)氫氧根和碳酸氫根共存時，相互作用發(fā)生以下反應(yīng)：HCOHCO3 3+ OH+ OHC

27、OCO3 32 2+ H+ H2 2OO所以所以爐水中的堿度爐水中的堿度主要是主要是COCO3 32 2 、OHOH。 生水中的堿度生水中的堿度主要是主要是HCOHCO3 3。 例例2.4.2 2.4.2 某鍋爐爐水的水質(zhì)分析結(jié)果如下：酚酞堿度某鍋爐爐水的水質(zhì)分析結(jié)果如下：酚酞堿度=11.8mmol/L,=11.8mmol/L,總堿度總堿度=15.3 mmol/L, =15.3 mmol/L, 溶解固形物溶解固形物=3200mg/L; =3200mg/L; 求該爐水中：堿度中的碳酸氫根、氫氧根、碳酸根的含量，并以質(zhì)求該爐水中：堿度中的碳酸氫根、氫氧根、碳酸根的含量，并以質(zhì)量濃度表示。量濃度表示

28、。解：解： JDJD甲甲= =JDJD總總JDJD酚酚=(15.3=(15.311.8)mmol11.8)mmol/L= 3.50mmol/L /L= 3.50mmol/L JD JD甲甲 JDJD酚酚 ，HCOHCO3 3=0 mg/L=0 mg/LOHOH= JD= JD酚酚JDJD甲甲=(11.8=(11.83.50)3.50)17mg/mmoL17mg/mmoL=141mg/L=141mg/LCOCO3 32 2=2JD=2JD甲甲=2=23.53.530mg/mmoL30mg/mmoL =210 mg/L =210 mg/L HCO HCO3 3+ OH+ OHCOCO3 32 2+

29、 H+ H2 2OO 所以所以爐水中的堿度爐水中的堿度主要是主要是COCO3 32 2 、OHOH。 pH pH值是表征溶液酸堿性的指標(biāo)，值是表征溶液酸堿性的指標(biāo)，pHpH值越大，值越大，OHOH濃濃度越高。而堿度中，除了度越高。而堿度中，除了OHOH含量外，還包含了含量外，還包含了COCO3 32 2和和HCOHCO3 3含量。所以，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。其含量。所以，它們之間既有區(qū)別又有聯(lián)系。其聯(lián)系是：在一般情況下，聯(lián)系是：在一般情況下，pHpH值會隨著堿度的提高而增大，值會隨著堿度的提高而增大，但這還取決于但這還取決于OHOH堿度占總堿度的比例；區(qū)別是：堿度占總堿度的比例；區(qū)別是：p

30、HpH值值大小只取決于大小只取決于OHOH與與HH+ +的相對含量，而堿度大小則反映的相對含量，而堿度大小則反映了組成堿度的各離子的總含量。因此，對于了組成堿度的各離子的總含量。因此，對于pHpH值合格的值合格的鍋爐用水，有時堿度不一定合格；反之，堿度合格的水，鍋爐用水，有時堿度不一定合格；反之，堿度合格的水，pHpH值也不一定合格。值也不一定合格。4. 4. 堿度與堿度與pHpH值值 例例2.4.3 2.4.3 分別計算分別計算0.1mol/L NaOH0.1mol/L NaOH、0.1mol/L NH0.1mol/L NH3 3H H2 2O O、0.1mol/L NaHCO0.1mol/

31、L NaHCO3 3三種堿度相同的溶液的三種堿度相同的溶液的pHpH值。值。解：解： 0.1mol/L NaOH0.1mol/L NaOH溶液的溶液的pHpH值，由于強電解質(zhì)全部電離，所以值，由于強電解質(zhì)全部電離，所以 HH+ +=10=101414/0.1=10/0.1=101313mol/Lmol/L pH= pH=logHlogH+ +=log10log101313=13=13 0.1mol/L NH0.1mol/L NH3 3HH2 2OO溶液的溶液的pHpH值，由于弱電解質(zhì)部分電離，值，由于弱電解質(zhì)部分電離，2525時，時，電離平衡常數(shù)為電離平衡常數(shù)為K=1.75K=1.751010

32、5 5。 NHNH3 3HH2 2O= NHO= NH4 4+ + + OH + OHK=OHK=OH NHNH4 4+ +/ NH/ NH3 3HH2 2O= 1.75O= 1.7510105 5因平衡時因平衡時 OHOH= NH= NH4 4+ + ， NHNH3 3HH2 2O=0.1- OHO=0.1- OH0.1mol/L0.1mol/L所以所以 OHOH=(0.1=(0.11.751.7510105 5) )1/21/2=1.32=1.3210103 3HH+ + =10 =101414/ 1.32/ 1.3210103 3 =7.55 =7.5510101212 ， pH=11p

33、H=110.10.1mol/L NaHCOmol/L NaHCO3 3溶液的溶液的pHpH值，由于弱酸強堿鹽水解呈堿性，值，由于弱酸強堿鹽水解呈堿性，2525時，時，碳酸的一級電離平衡常數(shù)為碳酸的一級電離平衡常數(shù)為K K1 1= 4.45= 4.4510107 7 , , K KWW= 1.0= 1.010101414；碳酸氫；碳酸氫鈉的水解方程式為：鈉的水解方程式為：HH2 2O +HCOO +HCO3 3=H=H2 2COCO3 3 +OH +OH碳酸氫鈉的水解常數(shù)表達(dá)式為：碳酸氫鈉的水解常數(shù)表達(dá)式為：K Kh h=H=H2 2COCO3 3 OHOH/（ HCOHCO3 3 HH2 2O

34、 O ）HH2 2O 1O 1； OHOH= = K KWW/H/H+ + 代入上式得：代入上式得：K Kh h=HCO=HCO3 3 K KWW/H/H+ + COCO3 32 2 即即K Kh h= = K KWW/ /（HH+ + HCOHCO3 3/H/H2 2COCO3 3 ）式中分母就是碳酸一級電離平衡常數(shù)表達(dá)式即式中分母就是碳酸一級電離平衡常數(shù)表達(dá)式即K K1 1，K Kh h= K= KWW/ / K K1 1=1.0=1.010101414/4.45/4.4510107 7=2.2=2.210108 8因為因為 HH2 2COCO3 3=OH=OH ， HCOHCO3 3 =

35、0.1 =0.1OHOH0.10.1；K Kh h=H=H2 2COCO3 3 OHOH/（ HCOHCO3 3 HH2 2O O ）=2.2=2.210108 8OHOH= (2.2= (2.210108 8HCOHCO3 3) )1/21/2= (2.2= (2.210108 80.1)0.1)1/21/2=4.69=4.6910105 5HH+ +=2.1=2.110101010 ， pH=9.6pH=9.6答：它們的答：它們的pHpH值分別為值分別為1313、1111、9.69.6。 例例2.2 某電廠原水檢驗結(jié)果如下：某電廠原水檢驗結(jié)果如下： CaCa2+2+=46mg/L=46mg

36、/L、MgMg2+2+=8.5mg/L=8.5mg/L、NaNa+ +=46mg/L=46mg/L、HCOHCO3 3=128.1mg/L128.1mg/L、SOSO4 42 2=72mg/L=72mg/L、CICI=49.7mg/L.=49.7mg/L.試計算下列各項：試計算下列各項： (1) 審核陰、陽離子含量是否相等？審核陰、陽離子含量是否相等？ (2) 總硬度、碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度和負(fù)硬度各是多少？總硬度、碳酸鹽硬度、非碳酸鹽硬度和負(fù)硬度各是多少？ (3) 水中可能存在的化合物有哪些？水中可能存在的化合物有哪些？ 解：（解：（1 1）各陽離子物質(zhì)的量：）各陽離子物質(zhì)的量： n n(

37、1/2Ca1/2Ca2+2+)=46mg/L=46mg/L20g/mol=2.3mmol/L20g/mol=2.3mmol/L n(1/2Mg n(1/2Mg2+2+)=8.5/12mg/L=0.7mmol/L)=8.5/12mg/L=0.7mmol/L n(Na n(Na+ +) =46mg/L/23=2mmol/L) =46mg/L/23=2mmol/L 陽陽=2.3+0.7+2=5.0mmol=2.3+0.7+2=5.0mmol/L/L n(HCO n(HCO3 3)=128.1/61mg/L=2.1mmol/L)=128.1/61mg/L=2.1mmol/L n(1/2SO n(1/2

38、SO4 42 2)=72mg48/L=1.5mmol/L)=72mg48/L=1.5mmol/L n(CI n(CI)=49.7mg35.5/L=1.4mmol/L)=49.7mg35.5/L=1.4mmol/L 陽陽=2.1+1.5+1.4=5.0mmol=2.1+1.5+1.4=5.0mmol/L/L 總硬度總硬度YDYD總總= =CaCa2+2+Mg+Mg2+2+=2.3+0.7=3mmol/L=2.3+0.7=3mmol/L 碳酸鹽硬度碳酸鹽硬度YDYDT T=2.1mmol/L=2.1mmol/L 非碳酸鹽硬度非碳酸鹽硬度YDYDT T=JD=JD總總YDYDFTFT = HCO=

39、HCO3 3=(3=(32.1)mmol2.1)mmol/L=0.9mmol/L/L=0.9mmol/L 負(fù)硬度為負(fù)硬度為0 0，是非堿性水。，是非堿性水。 水中可能的化合物有水中可能的化合物有CaHCOCaHCO3 3=2.1mol/L, =2.1mol/L, 乘余的鈣離子與乘余的鈣離子與SOSO4 42 2結(jié)合形成結(jié)合形成CaSOCaSO4 4其含量為其含量為2.32.32.1= 0.2(2.1= 0.2(mol/L)mol/L) 乘余的乘余的SOSO4 42 2與鎂離子結(jié)合形成與鎂離子結(jié)合形成MgSOMgSO4 4其含量為：其含量為： (1/2(1/2MgMg2+2+)=0.7(mol/

40、L)=0.7(mol/L)乘余的乘余的SOSO4 42 2與鈉離子結(jié)合形成與鈉離子結(jié)合形成NaNa2 2SOSO4 4其含量等于其含量等于( (NaNa+ +)=1.6)=1.60.20.20.7=0.6(mol/L)0.7=0.6(mol/L)乘余的乘余的NaNa+ +與氯離子結(jié)合形成與氯離子結(jié)合形成NaCINaCI其含量等于其含量等于2 20.6=1.4(0.6=1.4(mol/L)mol/L)5. 5. 氯化物與溶解固形物的關(guān)系氯化物與溶解固形物的關(guān)系 天然水和鍋爐用水中的氯化物一般較穩(wěn)定，因此在一定的天然水和鍋爐用水中的氯化物一般較穩(wěn)定，因此在一定的水質(zhì)條件下，水中的溶解固形物含量與水

41、質(zhì)條件下，水中的溶解固形物含量與CICI的含量的比值接的含量的比值接近常數(shù)（近常數(shù)（k k），且），且CICI的測定較方便，所以的測定較方便，所以 汽包爐現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)汽包爐現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測中通常采用測定測中通常采用測定CICI的含量的方法來間接控制溶解固形物的含量的方法來間接控制溶解固形物. .即：即：k k= =溶解固形物溶解固形物/ /CICI 式中的溶解固形物與氯離子的比值式中的溶解固形物與氯離子的比值k k簡稱為固氯比。如簡稱為固氯比。如果定期測定固氯比，那么知道了果定期測定固氯比，那么知道了k k，只要測定，只要測定CICI的含量即可的含量即可求出溶解固形物的含量，這樣就可指導(dǎo)鍋爐排污。求

42、出溶解固形物的含量，這樣就可指導(dǎo)鍋爐排污。 注意：注意：只有在水質(zhì)相對較穩(wěn)定的條件下，即只有在水質(zhì)相對較穩(wěn)定的條件下，即k k近似為常數(shù)時才近似為常數(shù)時才可以應(yīng)用上述方法?？梢詰?yīng)用上述方法。直流爐不存在排污問題。直流爐不存在排污問題。天然水的分類方法很多，天然水的分類方法很多，按總硬度（按總硬度（1/2 1/2 CaCa2+2+1/2Mg+1/2Mg2+2+）的大?。┑拇笮?，可分，可分為 極 軟 水 （ 硬 度 在為 極 軟 水 （ 硬 度 在 1 . 0 m m o l / L1 . 0 m m o l / L 以 下 ） 、 軟 水 （ 硬 度 在以 下 ） 、 軟 水 （ 硬 度 在1.

43、03.0mmol/L1.03.0mmol/L）、中等硬度水（硬度在）、中等硬度水（硬度在3.06.0mmol/L3.06.0mmol/L）、硬水）、硬水（硬度在（硬度在6.09.0mmol/L6.09.0mmol/L）、極硬水（硬度在）、極硬水（硬度在9.0mmol/L9.0mmol/L以上）。以上）。按含鹽量的高低，按含鹽量的高低，可分為低含鹽量水（含鹽量在可分為低含鹽量水（含鹽量在200mg/L200mg/L以下）、中等含以下）、中等含鹽量水（含鹽量在鹽量水（含鹽量在200mg/L500mg/L200mg/L500mg/L）、較高含鹽量水（含鹽量在）、較高含鹽量水（含鹽量在500mg/L1

44、000mg/L500mg/L1000mg/L）、高含鹽量水（含鹽量在）、高含鹽量水（含鹽量在1000mg/L1000mg/L以上）。以上）。按硬度和堿度的關(guān)系按硬度和堿度的關(guān)系，可分為堿性水（堿度大于硬度）和非堿性水（堿度，可分為堿性水（堿度大于硬度）和非堿性水（堿度小于硬度）兩類。非堿性水又可分為鈣硬水（小于硬度）兩類。非堿性水又可分為鈣硬水（1/2 1/2 CaCa2+2+ 堿度）和鎂堿度）和鎂硬水（硬水（1/21/2CaCa2+2+ 堿度。堿度。6.6.天然水的分類天然水的分類 水中的陰陽離子間的組合關(guān)系可以幫助我們了解水質(zhì)的水中的陰陽離子間的組合關(guān)系可以幫助我們了解水質(zhì)的的特點，以便選

45、擇合適的水處理方法。水中陰、陽離子是獨的特點，以便選擇合適的水處理方法。水中陰、陽離子是獨立存在的，但往往假定它們組合成一些化合物，稱為假想化立存在的，但往往假定它們組合成一些化合物，稱為假想化合物。陽離子組合的先后順序為：合物。陽離子組合的先后順序為：MnMn2+2+、FeFe3+3+、AlAl3+3+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、NHNH4 4+ +、NaNa+ +、K K+ +；陰離子組合的先后順序為：；陰離子組合的先后順序為：POPO4 43 3、HCOHCO3 3、COCO3 32 2、O HO H、F F、SOSO4 42 2、NONO3 3、CICI。 假設(shè)天然水中陽離子

46、有假設(shè)天然水中陽離子有CaCa2+2+、MgMg2+2+、NaNa+ +、K K+ +；陰離子有；陰離子有HCOHCO3 3、SOSO4 42 2、CICI。對于堿性水來說可組成與表。對于堿性水來說可組成與表2.4.22.4.2的假想化合物。表中單元格的寬度表示濃度的大小。的假想化合物。表中單元格的寬度表示濃度的大小。7.7.天然水中假想化合物的組成天然水中假想化合物的組成1/2Ca2+ 1/2Mg2+ Na+K+HCO31/2SO42CI1/2Ca(HCO3)21/2Mg(HCO3)2NaHCO3, KHCO31/2Na2SO4,1/2K2SO4NaCI,KCI堿度堿度 HCOHCO3 3

47、大于硬度的堿性水大于硬度的堿性水1/2Ca2+ 1/2Mg2+ Na+K+HCO31/2SO42CI1/2Ca(HCO3)21/2CaSO41/2MgSO41/2Na2SO4,1/2 K2SO4NaCI,KCI堿度堿度 HCOHCO3 3 小于小于 1/21/2CaCa2+2+ 硬度的非堿性水硬度的非堿性水1/2Ca2+ 1/2Mg2+ Na+K+HCO31/2SO42CI1/2Ca(HCO3)21/2Mg(HCO3)21/2MgSO41/2Na2SO4,1/2 K2SO4NaCI,KCI堿度堿度 HCOHCO3 3 大于大于 1/21/2CaCa2+2+ 硬度的非堿性水硬度的非堿性水圖圖2.

48、5.2 2.5.2 汽包鍋爐中的水汽系統(tǒng)汽包鍋爐中的水汽系統(tǒng)給水給水給水泵給水泵低壓加熱器低壓加熱器高壓加熱器高壓加熱器上上升升管管下下降降管管下聯(lián)箱下聯(lián)箱汽包汽包過熱蒸汽過熱蒸汽圖圖2.5.3 2.5.3 直流鍋爐中的水汽系統(tǒng)直流鍋爐中的水汽系統(tǒng)給水給水給水泵給水泵省煤器管省煤器管水冷壁管水冷壁管過熱器管過熱器管過熱蒸汽過熱蒸汽 1. 蒸汽蒸汽（1）為了防止蒸汽通流部分，特別是汽輪機內(nèi)積鹽，必須對鍋爐蒸汽汽質(zhì)進行監(jiān)督。飽和蒸）為了防止蒸汽通流部分，特別是汽輪機內(nèi)積鹽，必須對鍋爐蒸汽汽質(zhì)進行監(jiān)督。飽和蒸汽和過熱蒸汽應(yīng)同時監(jiān)督的原因是：汽和過熱蒸汽應(yīng)同時監(jiān)督的原因是： 便于檢查蒸汽汽質(zhì)劣化的原因

49、。例如，飽和蒸汽汽質(zhì)較好，而過熱蒸汽汽質(zhì)不良，表明蒸便于檢查蒸汽汽質(zhì)劣化的原因。例如，飽和蒸汽汽質(zhì)較好，而過熱蒸汽汽質(zhì)不良，表明蒸汽在減溫器內(nèi)被污染。汽在減溫器內(nèi)被污染。 可以判斷飽和蒸汽中的鹽類在過熱器內(nèi)的沉積量?？梢耘袛囡柡驼羝械柠}類在過熱器內(nèi)的沉積量。 （2）由于鈉鹽和硅酸往往是蒸汽攜帶的主要雜質(zhì)，所以對鈉和硅含量的監(jiān)測是監(jiān)督蒸汽品質(zhì)）由于鈉鹽和硅酸往往是蒸汽攜帶的主要雜質(zhì)，所以對鈉和硅含量的監(jiān)測是監(jiān)督蒸汽品質(zhì)的主要指標(biāo)。的主要指標(biāo)。（3）電導(dǎo)率的測定，操作簡便、靈敏度高，因此高壓以上的鍋爐為了及時掌握蒸汽中的含鹽）電導(dǎo)率的測定，操作簡便、靈敏度高，因此高壓以上的鍋爐為了及時掌握蒸汽中

50、的含鹽量，常將蒸汽經(jīng)冷凝后通過氫離子交換柱，連續(xù)測定其電導(dǎo)率的大小，從而反映出蒸汽含鹽量量，常將蒸汽經(jīng)冷凝后通過氫離子交換柱，連續(xù)測定其電導(dǎo)率的大小，從而反映出蒸汽含鹽量的狀況。采用氫離子交換后的電導(dǎo)率而不采用總電導(dǎo)率，是為了避免蒸汽中氨的干擾（對凝結(jié)的狀況。采用氫離子交換后的電導(dǎo)率而不采用總電導(dǎo)率，是為了避免蒸汽中氨的干擾（對凝結(jié)水電導(dǎo)率測定也是如此）。水電導(dǎo)率測定也是如此）。2給水給水為了防止鍋爐及給水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢，并且在鍋爐正常排污的情況下，能保證鍋為了防止鍋爐及給水系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢，并且在鍋爐正常排污的情況下，能保證鍋水水質(zhì)量合格，必須對給水水質(zhì)進行監(jiān)督。標(biāo)準(zhǔn)中各項指標(biāo)的監(jiān)測意義如

51、下：水水質(zhì)量合格，必須對給水水質(zhì)進行監(jiān)督。標(biāo)準(zhǔn)中各項指標(biāo)的監(jiān)測意義如下：水、汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的控制指標(biāo)說明水、汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的控制指標(biāo)說明（1）硬度。為防止鍋爐及給水系統(tǒng)的結(jié)垢，避免鍋水中產(chǎn)生過多的水渣，須嚴(yán)格控制給水硬）硬度。為防止鍋爐及給水系統(tǒng)的結(jié)垢，避免鍋水中產(chǎn)生過多的水渣，須嚴(yán)格控制給水硬度。度。（2）油。由于給水中若含有油質(zhì)，將有可能造成爐管內(nèi)和過熱器內(nèi)生成導(dǎo)熱系數(shù)極少的附著）油。由于給水中若含有油質(zhì)，將有可能造成爐管內(nèi)和過熱器內(nèi)生成導(dǎo)熱系數(shù)極少的附著物，危及鍋爐安全運行；同時油質(zhì)還易使鍋水形成泡沫，劣化蒸汽品質(zhì)，因此，須對給水中物，危及鍋爐安全運行；同時油質(zhì)還易使鍋水形成泡沫，劣化蒸汽品質(zhì)，

52、因此，須對給水中油質(zhì)進行監(jiān)督油質(zhì)進行監(jiān)督（3）溶解氧。為了防止系統(tǒng)發(fā)生氧腐蝕，監(jiān)督除氧器的除氧效果而進行監(jiān)測。）溶解氧。為了防止系統(tǒng)發(fā)生氧腐蝕，監(jiān)督除氧器的除氧效果而進行監(jiān)測。（4）聯(lián)氨。給水中加聯(lián)氨時，應(yīng)監(jiān)督給水中的過剩的聯(lián)氨，以確保除去殘余的溶解氧，并消）聯(lián)氨。給水中加聯(lián)氨時，應(yīng)監(jiān)督給水中的過剩的聯(lián)氨，以確保除去殘余的溶解氧，并消除因給水泵不嚴(yán)密等異常情況時偶然漏入的氧量。除因給水泵不嚴(yán)密等異常情況時偶然漏入的氧量。（5）pH值。為了防止給水系統(tǒng)腐蝕，給水值。為了防止給水系統(tǒng)腐蝕，給水pH值應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)。若給水值應(yīng)控制在規(guī)定范圍內(nèi)。若給水pH值在值在9.2以上，以上，雖對防止鋼材的腐

53、蝕有利，但因為提高給水雖對防止鋼材的腐蝕有利，但因為提高給水pH值通常是用加氨的方法，所以有時給水值通常是用加氨的方法，所以有時給水pH值過值過高意味著水汽系統(tǒng)中氨含量較高，有可能會引起銅部件的氨蝕。所以給水最佳高意味著水汽系統(tǒng)中氨含量較高，有可能會引起銅部件的氨蝕。所以給水最佳pH值應(yīng)以保證值應(yīng)以保證熱力系統(tǒng)鐵、銅腐蝕產(chǎn)物最少為原則。熱力系統(tǒng)鐵、銅腐蝕產(chǎn)物最少為原則。（6）鐵和銅。為了防止?fàn)t中產(chǎn)生鐵垢和銅垢，必嚴(yán)格監(jiān)督給水中的鐵和銅含量。另外，給水）鐵和銅。為了防止?fàn)t中產(chǎn)生鐵垢和銅垢，必嚴(yán)格監(jiān)督給水中的鐵和銅含量。另外，給水中鐵和銅含量，還可作為評價熱力系統(tǒng)金屬腐蝕情況的依據(jù)之一。中鐵和銅含量，還可作為評價熱力系統(tǒng)金屬腐蝕情況的依據(jù)之一。（7）鈉、硅、電導(dǎo)率。為了在鍋爐排污率不超過規(guī)定值的情況下，保證鍋水中的鈉、硅）鈉、硅、電導(dǎo)率。為了在鍋爐排污率不超過規(guī)定值的情況下，保證鍋水中的鈉、硅 、電、電導(dǎo)率不超過允許值，應(yīng)監(jiān)督和控制給水中的鈉、硅導(dǎo)率不超過允許值，應(yīng)監(jiān)督和控制給水