鍋爐用水水質(zhì)分析指標(biāo)及水質(zhì)校核概述

鍋爐用水水質(zhì)分析指標(biāo)及水質(zhì)校核概述

1精品PPT|借鑒參考第一頁，共七十二頁。內(nèi)容第一節(jié)

天然水的特點(diǎn)及我國天然水的分布

第二節(jié)

水質(zhì)分析指標(biāo)概述第三節(jié)水質(zhì)分析指標(biāo)間的關(guān)系與水質(zhì)校核第四節(jié)鍋爐用水概述第五節(jié)

水質(zhì)不良對鍋爐的危害

第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義2精品PPT|借鑒參考第二頁，共七十二頁。水是世界上分布最廣的物質(zhì)，幾乎占據(jù)著地球表面的四分之三，構(gòu)成了洋、江、海、湖；水在自然界中是不斷循環(huán)的。水在自然界循環(huán)的運(yùn)動(dòng)中是一種溶解能力很強(qiáng)的溶劑，能溶解大氣中、地表面和地下巖層里邊的許多物質(zhì)，從而使天然水中不同程度地含有各種雜質(zhì)。水是人們?nèi)粘Ｉ钆c工業(yè)部門的生產(chǎn)過程中不可缺少的物質(zhì)。由于水的用途不同，人們對水提出了各種不同的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。3精品PPT|借鑒參考第三頁，共七十二頁。一、天然水的特點(diǎn)天然水中，雨、雪最為純凈。但在下降過程中與大氣中混有的各種雜質(zhì)相遇，如氧、二氧化碳、氮、硫化氫和灰塵等，使水質(zhì)受到污染。

(一)大氣降水

大氣降水是指大氣圈中的水蒸氣和由水蒸氣冷凝并處于高度分散狀態(tài)的細(xì)小水滴，它除含有O2、CO2、N2及一些惰性氣體外，還含有少量的離子組分。大氣降水的硬度一般不大于70~100μmol/L，含鹽量一般不大于40~50mg/L。這種天然水體雖然純度較高，適宜作為鍋爐用水的水源，但難以收集，不能采用。

4精品PPT|借鑒參考第四頁，共七十二頁。(二)江河水江河水易受自然條件影響，是水源中最為活躍的部分，其化學(xué)組分具有多樣性與易變性。通常，河水中懸浮物和膠體雜質(zhì)含量較多，濁度高于地下水。各地區(qū)江河水的濁度相差很大。甚至同一條河流的化學(xué)組分在冬季與夏季、晴天和雨天可能有很大的變化，在上游與下游也有很大差異，濁度也相差很大。江河水的含鹽量及硬度較低，含鹽量一般在50~500mg/L。江河水最大的缺點(diǎn)是易受工業(yè)廢水、生活污水及其它各種人為污染，因而水的色、臭、味變化大，有毒或有害物質(zhì)大量進(jìn)入水體。水溫不穩(wěn)定，夏季常不能滿足工業(yè)用水要求。

5精品PPT|借鑒參考第五頁，共七十二頁。(三)湖泊及水庫水

湖泊及水庫水主要由河水補(bǔ)給，水質(zhì)與河水類似。但由于湖水流動(dòng)性小，儲(chǔ)存時(shí)間長，經(jīng)過長期自然沉淀，濁度較低，只有在風(fēng)浪時(shí)濁度上升。水的流動(dòng)性小，透明度高，湖水一般含藻類較多，使水產(chǎn)生色、臭、味。因?yàn)楹M(jìn)出水交替緩慢，停留時(shí)間比河水長，當(dāng)含有較多的氮與磷時(shí)，就會(huì)使湖水富營養(yǎng)化。由于湖水不斷得到補(bǔ)給，又不斷蒸發(fā)，故含鹽量往往比河水高。按含鹽量分，有淡水湖、微咸水湖和咸水湖，前兩種基本上可作為工業(yè)用水水源6精品PPT|借鑒參考第六頁，共七十二頁。(四)地下水

水在地層滲透過程中，懸浮物和膠體己基本或大部分除掉，水質(zhì)清澈，且水源不易受到外界污染和氣溫影響，因而水質(zhì)較穩(wěn)定。由于地下水流經(jīng)巖層時(shí)，溶解了各種可溶性物質(zhì)，故水的含鹽量通常高于地表水(海水除外)。各地區(qū)地下水含鹽量大部分在200~500mg/L之間。地下水在地層中不能通暢流動(dòng)，溶解氧量很少。如果有機(jī)物在土壤中較多，把氧氣消耗于生物后，就會(huì)進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生CO2、H2S等氣體溶于水中，使水具有還原性。還原性的水可以溶解一些金屬如鐵、錳等，故地下水含鐵、錳比地表水高。

地下水水質(zhì)情況變化較大，以地下水作為鍋爐用水的水源時(shí)，其水質(zhì)情況常隨供水水源的改變而改變。7精品PPT|借鑒參考第七頁，共七十二頁。

不同的水源有著各自的特征：

江河水由于水溫和水質(zhì)極不穩(wěn)定，其水質(zhì)隨季節(jié)變化大，懸浮物和膠體雜質(zhì)含量高，溶解氧高且游離的二氧化碳含量高，含鹽量及硬度都較低。

地下水通常懸浮物和膠體雜質(zhì)及細(xì)菌較少，水質(zhì)和水溫比較穩(wěn)定，溶解氧低而游離的二氧化碳含量高，含鹽量及硬度都較高，通常含有Fe2+、Mn2+等離子。

湖水則與流動(dòng)的河水不同，微生物的影響比較明顯。從而影響到某些化學(xué)成分(pH值、CO2、鐵、含鹽量等)發(fā)生較大的變化。

海水由于長時(shí)期的蒸發(fā)濃縮作用，含有大量的溶解鹽類，通常高達(dá)3.5％。所含鹽類以氯化鈉和硫酸鎂為主由于我國幅員遼闊，地質(zhì)與氣候條件復(fù)雜，使水質(zhì)相差懸殊。

在確定鍋爐用水水源時(shí)，摸清水源水質(zhì)及受外界影響的情況是相當(dāng)重要的。

8精品PPT|借鑒參考第八頁，共七十二頁。

二、我國天然水分布的特點(diǎn)我國年均降雨量為648.2mm(1956~1976年平均值)，水資源總量為2.8142×1012m3／年。其中河川年徑流量為2.7115×1012m3／年。年徑流量約占全球的5.8％，居世界第六位。由于我國大部分降雨的來源是太平洋，所以形成東南多雨而西北較干旱的特點(diǎn)，大部地區(qū)的降雨集中在夏秋兩季，而各年的變化較大，容易引起旱澇。

9精品PPT|借鑒參考第九頁，共七十二頁。內(nèi)容第一節(jié)

天然水的特點(diǎn)及我國天然水的分布

第二節(jié)

水質(zhì)分析指標(biāo)概述第三節(jié)水質(zhì)分析指標(biāo)間的關(guān)系與水質(zhì)校核第四節(jié)鍋爐用水概述第五節(jié)

水質(zhì)不良對鍋爐的危害

第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義10精品PPT|借鑒參考第十頁，共七十二頁。第二節(jié)水質(zhì)分析指標(biāo)概述天然水中雜質(zhì)的種類很多，但在一般情況下，它們都是由一些常見元素組成的酸、堿、鹽之類的化合物，只有少量是呈單質(zhì)或復(fù)雜化合物的形態(tài)。我們通常按這些雜質(zhì)的分散態(tài)進(jìn)行分類，水中雜質(zhì)分類如下表。11精品PPT|借鑒參考第十一頁，共七十二頁。粒徑(mm)10-710-610-510-410-310-210-1110分散體系真溶液膠體溶液懸浮液外觀透明光照下渾濁渾濁肉眼可見觀測工具電子顯微鏡顯微鏡

運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)

布朗運(yùn)動(dòng)重力沉降

常用處理法離子交換超濾精密過濾自然沉降與過濾電滲析混凝、澄清與過濾反滲透12精品PPT|借鑒參考第十二頁，共七十二頁。根據(jù)此種分類法，天然水中的雜質(zhì)可相應(yīng)地分成懸浮物、膠體和溶解物質(zhì)。以下介紹這些物質(zhì)的概況。

一、懸浮物

懸浮物的顆粒較大，一般在10-4mm以上。所以，它們在水中是不穩(wěn)定的，在重力或浮力的作用下易于分離出來。比水重的懸浮物，如沙子和粘土之類的無機(jī)化合物，當(dāng)水靜置時(shí)或流速較慢時(shí)會(huì)下沉；比水輕的懸浮物，如動(dòng)植物生存過程中產(chǎn)生的物質(zhì)或死亡后腐敗的產(chǎn)物，當(dāng)水靜置時(shí)會(huì)上浮。

13精品PPT|借鑒參考第十三頁，共七十二頁。二、膠體膠體是指顆粒直徑約為10-6~10-4mm之間的微粒。膠體顆粒在水中有布朗運(yùn)動(dòng)，它們不能靠靜置的方法自水中分離出來。而且，膠體表面常因帶電荷，使同類膠體之間存在同性電荷的斥力，不易相互粘合成較大的顆粒，所以，膠體的水溶液比較穩(wěn)定。

膠體大都是由許多不溶于水的分子所組成的集合體。有些溶于水的高分子化合物也被看作膠體，因?yàn)樗鼈兊姆肿虞^大，具有與膠體相同的性質(zhì)。在天然水中，屬于前一種膠體的主要是鐵、鋁和硅的化合物。屬于后一種的多是因動(dòng)植物腐爛而成的有機(jī)膠體，其中主要是腐殖質(zhì)。

14精品PPT|借鑒參考第十四頁，共七十二頁。PPT內(nèi)容概述鍋爐用水水質(zhì)分析指標(biāo)及。江河水的含鹽量及硬度較低，含鹽量一般在50~500mg/L。湖泊及水庫水主要由河水補(bǔ)給，水質(zhì)與河水類似。我國年均降雨量為648.2mm(1956~1976年平均值)，水資源總量為2.8142×1012m3／年。其中河川年徑流量為2.7115×1012m3／年。我們通常按這些雜質(zhì)的分散態(tài)進(jìn)行分類，水中雜質(zhì)分類如下表。在水質(zhì)分析中常以(Na++K+)之和表示它們的含量，并取其加權(quán)平均值25作為兩者的摩爾系數(shù)。ΣC陽＝ΣC陰。解：(1)根據(jù)ΣC陰＝ΣC陽。過剩堿度＝2.5–2.3＝0.2mmol／L。當(dāng)蒸汽或熱水的熱能利用之后，其凝結(jié)水或低溫水應(yīng)盡量回收循環(huán)使用。指各種蒸汽管道和各種熱力設(shè)備中的乏汽冷凝水。它可使結(jié)垢部位的金屬管壁溫度過高，引起金屬強(qiáng)度下降。含油的細(xì)小水滴若被蒸汽攜帶到過熱器中，會(huì)因生成附著物而導(dǎo)致過熱器損壞。補(bǔ)給水的質(zhì)量，以不影響給水質(zhì)量為標(biāo)準(zhǔn)。71第十五頁，共七十二頁。

三、溶解物質(zhì)溶解物質(zhì)是指顆粒直徑小于l0-6mm的微粒，它們大都以離子或溶解的氣體狀態(tài)存在于水中，現(xiàn)概述如下。

(一)離子態(tài)雜質(zhì)天然水中含有的離子種類甚多，但在一般的情況下，它們總是一些常見的離子。如按含量多少來分，可以將這些離子歸納下表中的三類。其中第一類雜質(zhì)的含量常最多，是工業(yè)水處理中需要凈化的主要離子。下面重點(diǎn)介紹天然水中主要離子的來源。16精品PPT|借鑒參考第十六頁，共七十二頁。17精品PPT|借鑒參考第十七頁，共七十二頁。1．鈣離子(Ca2+)

鈣離子是大多數(shù)天然淡水的主要陽離子，是火成巖、變質(zhì)巖和沉積巖的基本組分。當(dāng)水與這些礦物質(zhì)接觸時(shí)，這些礦物質(zhì)會(huì)慢慢溶解，使水中含有鈣離子，如石灰石(CaCO3)和石膏(CaSO4·2H2O)的溶解。CaCO3在水中的溶解度雖然很小，但當(dāng)水中含有游離的CO2時(shí)，CaCO3被轉(zhuǎn)化為較易溶解的Ca(HCO2)2而易于溶解水中，其反應(yīng)為：CaCO3+CO2+H2O＝Ca2++2HCO3-(1)CaSO4·2H2O＝Ca2++2H2O+SO42-(2)地下水中Ca2+的濃度一般比地表水高。18精品PPT|借鑒參考第十八頁，共七十二頁。2．鎂離子(Mg2+)鎂離子幾乎存在于所有的天然水中，是火成巖鎂礦物和次生礦及沉積巖的典型組分。當(dāng)水遇到這些礦物質(zhì)時(shí)，鎂離子進(jìn)入水中。如，MgCO3會(huì)被游離的CO2溶解，其反應(yīng)為：MgCO3+CO2+H2O＝Mg2++2HCO3-(3)一般，在天然水Mg2+的含量較Ca2+小，很少見到以Mg2+為主要陽離子的天然水體。在淡水中Ca2+是主要陽離子，在咸水中Na+是主要陽離子。在大多數(shù)天然水體中，Mg2+的含量一般在l~40mg/L。

19精品PPT|借鑒參考第十九頁，共七十二頁。3．鈉離子(Na+)

鈉主要存在于火成巖的風(fēng)化產(chǎn)物和蒸發(fā)巖中，鈉幾乎占地殼礦物組分的25％，其中以鈉長石中的含量最高。這些礦物在風(fēng)化過程中易于分解，釋放出Na+，大部分鈉鹽的溶解度很高，所以，在自然環(huán)境中一般不存在Na+的沉淀反應(yīng)，也就不存在使水中鈉離子含量降低的情況。Na+在水中的含量在不同條件下相差非常懸殊，在高含鹽量的水中，Na+是主要陽離子，如海水中Na+含量按重量計(jì)占全部陽離子的81％。

20精品PPT|借鑒參考第二十頁，共七十二頁。4．鉀離子(K+)在天然水中K+的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于Na+，一般為Na+含量的4％~10％。由于含鉀的礦物比含鈉的礦物抗風(fēng)化能力大，所以，Na+容易轉(zhuǎn)移到天然水中來，而鉀則不易從硅酸礦物中釋放出來，即使釋放出來也會(huì)迅速結(jié)合于粘土礦物中。K+在一般天然水中的含量不高，而且化學(xué)性質(zhì)與相似，其含量約是Na+的1/7。在水質(zhì)分析中常以(Na++K+)之和表示它們的含量，并取其加權(quán)平均值25作為兩者的摩爾系數(shù)。

21精品PPT|借鑒參考第二十一頁，共七十二頁。5．亞鐵離子（Fe2+)在天然水中除了以上四種陽離子之外，在一部分地下水，中還含有Fe2+。當(dāng)含有CO2的水與菱鐵礦FeSO4或FeO的地層接觸時(shí)，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：FeSO4＝Fe2++SO42-FeO+2CO2+H2O＝Fe2++2HCO3-從而使地下水中含有一定數(shù)量的二價(jià)鐵離子。Fe2+在地表水中含量很小，因?yàn)榈叵滤┞洞髿夂驠e2+很快被水中氧氧化成Fe3+，進(jìn)而形成難溶于水的Fe(OH)3膠體沉淀出來。

22精品PPT|借鑒參考第二十二頁，共七十二頁。6．碳酸氫根離子(HCO3-)和碳酸根離子(CO32-)HCO3-是淡水的主要成分，它主要來源于碳酸礦物質(zhì)的溶解。HCO3-的含量也與水中CO2的含量有關(guān)。水中CO32-含量與[H+]成反比，計(jì)算表明，當(dāng)水的pH＜8.3時(shí)，CO32-的含量也很少了，即在酸性與中性條件下不存在CO32-。

23精品PPT|借鑒參考第二十三頁，共七十二頁。7．硫酸根離子(SO42-)硫不是地殼礦物的主要成分，但它常以還原態(tài)金屬硫化物的形式廣泛分布在火成巖中。當(dāng)硫化物與含氧的天然水接觸時(shí)，硫元素被氧化成SO42-?；鹕絿姵龅腟O2和地下泉水中的H2S也可被水中氧氧化成SO42-。另外，沉積巖中的無水石膏(CaSO4)和有水石膏(CaSO4·3H2O，CaSO4·5H2O)都是天然水中SO42-的主要來源。含有硫的動(dòng)植物殘?bào)w分解也會(huì)增加水中SO42-的含量。

硫酸根在天然水中的含量是居中的陰離子，在一般的天然水中，[HCO3-]＞[SO42-]＞[C1-]。在含有Na2SO4、MgSO4的天然咸水中，SO42-的含量可高達(dá)10000mg/L。

24精品PPT|借鑒參考第二十四頁，共七十二頁。8．氯根(C1-)氯離子也不是地殼礦物中的主要成分，在火成巖的含氯礦物中主要是方鈉石{Na8[C12(A1SiO4)]6}和氯磷灰石[Ca6(PO4)2C13]，所以火成巖中的氯不會(huì)使正常循環(huán)的天然水體中含有很高的氯離子。氯離子幾乎存在于所有的天然水中，但其含量相差很大。在某些河水中只有幾mg/L，而在海水中卻高達(dá)幾十g/L。由于氯化物的溶解度大，又不參與水中任何氧化還原反應(yīng)，也不與其它陽離子生成絡(luò)合物及不被礦物表面大量吸附，所以氯離子在水中的化學(xué)行為最為簡單。25精品PPT|借鑒參考第二十五頁，共七十二頁。9．硅(Si)

硅(SiO2)是火成巖和變質(zhì)巖中大部分礦物的基本結(jié)構(gòu)單元，也是天然水中硅化物的基本結(jié)構(gòu)單元。在鍋爐水處理中，水中的硅均以SiO2表示。由于硅化物在鍋爐的金屬表面上或者在汽輪機(jī)的葉片上形成沉積物后，非常難以清除，所以成為鍋爐水處理中的重點(diǎn)清除對象。

26精品PPT|借鑒參考第二十六頁，共七十二頁。(二)溶解氣體天然水中常見的溶解氣體有氧(O2)和二氧化碳(CO2)，有時(shí)還有硫化氫(H2S)、二氧化硫(SO2)和氨(NH3)等。天然水中O2的主要來源是大氣中的O2的溶解。地下水因不與大氣相接觸，氧的含量一般較少；而地表水的氧含量，因來源的不同而有較大的差別，天然水的氧含量一般在0~14mg/L之間。天然水中CO2的主要來源為水中或泥土中有機(jī)物的分解和氧化，也有因地層深處進(jìn)行的地質(zhì)過程而生成的。地表水的CO2含量常不超過20~30mg/L，地下水的CO2含量有時(shí)很高，有時(shí)達(dá)到幾百mg/L。27精品PPT|借鑒參考第二十七頁，共七十二頁。(三)微生物在天然水中還有許多微生物，其中屬于植物界的有細(xì)菌類、藻類和真菌類；屬于動(dòng)物界的有鞭毛蟲、病毒等原生動(dòng)物。另外，還有屬于高等植物的苔類和屬于后生動(dòng)物的輪蟲、絳蟲、蝦等。

28精品PPT|借鑒參考第二十八頁，共七十二頁。內(nèi)容第一節(jié)

天然水的特點(diǎn)及我國天然水的分布

第二節(jié)

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水質(zhì)不良對鍋爐的危害

第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義29精品PPT|借鑒參考第二十九頁，共七十二頁。第三節(jié)水質(zhì)分析指標(biāo)間的關(guān)系與水質(zhì)校核某些水質(zhì)指標(biāo)之間存在一定的制約關(guān)系，掌握此種關(guān)系，有利于解決下列問題：審查水質(zhì)分析結(jié)果是否合理；推測溶液中陰陽離子可能形成的假想化合物；推算溶液中某種成分的含量。30精品PPT|借鑒參考第三十頁，共七十二頁。一、陽離子與陰離子之間的關(guān)系根據(jù)物質(zhì)電中性的原則，正負(fù)電荷的總數(shù)相等。因此，水中各種陽離子與各種陰離子根據(jù)一價(jià)基本單元相等的原則，有如下關(guān)系式：ΣC陽＝ΣC陰式中:ΣC陽—一價(jià)基本單元各種陽離子濃度的總和，mmol／LΣC陰—一價(jià)基本單元各種陰離子濃度的總和，mmol／L由上式可以驗(yàn)算水質(zhì)分析中陰、陽離子含量是否正確31精品PPT|借鑒參考第三十一頁，共七十二頁。

二、含鹽量與溶解固形物之間的關(guān)系含鹽量是指水中各種陰、陽離子質(zhì)量濃度的總和(mg／L)，它可以比較正確地表示水中的溶解雜質(zhì)。在通常情況下，溶解固形物是表示含鹽量的指標(biāo)。但由于實(shí)驗(yàn)操作上的原因，實(shí)際上溶解固形物與含鹽量并不相等，產(chǎn)生差別的主要原因：一是在過濾操作中，不屬于溶解鹽類的雜質(zhì)如硅膠、鐵鋁氧化物及水溶性有機(jī)物等都能穿透濾紙而進(jìn)入到水樣中；二是在水樣受熱烘干時(shí)，水中的重碳酸根發(fā)生如下反應(yīng)：2HCO3-→CO32-+CO2↑+H2O↑由于2HCO3-變成CO2和H2O揮發(fā)而損失，故含鹽量與溶解固形物存在差別。溶解固體與含鹽量有下列關(guān)系：溶解固形物＝含鹽量-[1／2HCO3-]+[SiO2]+[R2O3]十灼燒減少固體32精品PPT|借鑒參考第三十二頁，共七十二頁。含鹽量與溶解固形物的校核按以下公式計(jì)算：33精品PPT|借鑒參考第三十三頁，共七十二頁。三、硬度與堿度的關(guān)系硬度是表示水中Ca2+、Mg2+等金屬離子的含量；堿度是表示水OH-、CO32-、HCO3-中等陰離子的含量。在水溶液中硬度與堿度的成分都是以離子狀態(tài)單獨(dú)存在的，但出于判斷水質(zhì)及選擇水處理工藝的需要，有時(shí)將它們組成假想的化合物。

(一)假想化合物的組成次序

假想化合物組成原則是根據(jù)水體在蒸發(fā)濃縮時(shí)，陰、陽離子形成化合物的溶解度由小到大的次序先后組合的。陽離子按Ca2+、Mg2+、Na++K+的次序排列；陰離子按HCO3-、SO42-、Cl-的次序排列。即首先組成假想化合物是Ca2+、Mg2+與HCO3-組成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2，原因是當(dāng)水體受熱時(shí)，它們?nèi)菀邹D(zhuǎn)化成難溶的沉淀物CaCO3和Mg(OH)2，然后剩余的組成依次組合34精品PPT|借鑒參考第三十四頁，共七十二頁。(二)水中硬度與堿度的關(guān)系1．堿度＞硬度(以[H+]物質(zhì)的量濃度計(jì))當(dāng)水中Ca2+、Mg2+與水中HCO3-結(jié)合生成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2后，同時(shí)還存在Na+、K+的碳酸氫鹽，但沒有非碳酸氫鹽存在。此時(shí)，堿度減去硬度所得的差等于Na+、K+的碳酸氫鹽。這部分多出的Na+、K+的碳酸氫鹽堿度即所謂過剩堿度亦稱為負(fù)硬度。2．堿度＝硬度(以[H+]物質(zhì)的量濃度計(jì))當(dāng)水中Ca2+、Mg2+完全與水中HCO3-結(jié)合生成Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2，無Na+、K+的碳酸氫鹽，也沒有非碳酸氫鹽存在時(shí)，水中堿度與硬度相等。

35精品PPT|借鑒參考第三十五頁，共七十二頁。3．堿度＜硬度(以[H+]物質(zhì)的量濃度計(jì))此時(shí)有兩種情況：一種是1/2Ca2+＞HCO3-的鈣硬水，此時(shí)水中有非碳酸鹽硬度CaSO4、MgSO4存在，但沒有鎂的碳酸鹽硬度Mg(HCO3)2

另一種是1/2Ca2+≤HCO3-的鎂硬水，水中有鎂的碳酸度Mg(HCO3)2存在，但沒有鈣的非碳酸鹽硬度存在，而有鎂的非碳酸鹽硬度MgSO4的存在。但上述兩種情況，無論是那種，水中都有非碳酸鹽硬度存在，而沒有Na+、K+的碳酸氫鹽存在。

36精品PPT|借鑒參考第三十六頁，共七十二頁。(三)堿性水與非堿性水天然水根據(jù)硬度與堿度之間的關(guān)系又可分為堿性水與非堿性水。1．堿性水

堿度大于硬度(JD＞YD)的水，稱為堿性水，下表這種水組成假想化合物的圖解：

Ca2+Mg2+Na++K+

HCO3-SO42-Cl-Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2NaHCO3KHCO3

37精品PPT|借鑒參考第三十七頁，共七十二頁。2．非堿性水

硬度大于堿度(YD＞JD)的水，稱為非堿性水。在這種水中，除有堿性硬度外，還有非堿性硬度，沒有過剩堿度。根據(jù)水中Ca2+、Mg2+與HCO3-與的組合情況，又將非堿性水分為鈣硬水與鎂硬水如圖3-1-3所示。

Ca2+Mg2+Na++K+

HCO3-SO42-Cl-Ca(HCO3)2CaSO4MgSO4

（a）

38精品PPT|借鑒參考第三十八頁，共七十二頁。Ca2+Mg2+Na++K+

HCO3-SO42-Cl-Ca(HCO3)2Mg(HCO3)2MgSO4

(b)表3-1-3非堿性水圖解示意(a)鈣硬水；(b)鎂硬水

39精品PPT|借鑒參考第三十九頁，共七十二頁。例某天然水的水質(zhì)分析結(jié)果如下：HCO3-=2.5mmol／L，1/2SO42-+C1-=1.0mmol／L，1/2Ca2+=1.8mmol／L，1/2Mg2+=0.5mmo1／L，其余為Na++K+。(1)求該天然水中Na++K+等于多少mmol/L?(2)指出該天然水的堿度、過剩堿度、碳酸鹽硬度、的非碳酸鹽硬度各為多少?(3)按水處理工藝分類，此水屬什么類型的水?解：(1)根據(jù)ΣC陰＝ΣC陽

Na++K+＝(HCO3-+1/2SO42-+C1-)-(1/2Ca2++1/2Mg2+)＝(2.5+1.0)-(1.8+0.5)＝1.2mmol／L(2)堿度(JD)＝2.5mmol／L硬度(YDT)＝1.8+0.5＝2.3mmol／L過剩堿度＝2.5–2.3＝0.2mmol／L非碳酸鹽硬度(YDF)＝0(3)因JD–YDT＝0.2＞0故此水為堿性水40精品PPT|借鑒參考第四十頁，共七十二頁。四、碳酸化合物的存在形態(tài)與pH值的關(guān)系水中碳酸化合物通常有以下四種形式：溶于水的氣體二氧化碳(CO2)；分子態(tài)碳酸(H2CO3)；碳酸氫根(HCO3-)及碳酸根(CO32-)。在水溶液中，這四種碳酸化合物之間有下列幾種化學(xué)平衡：CO2+H2O＝H2CO3H2CO3＝

H++HCO3-HCO3-＝

H++CO32-

若把上述平衡式綜合起來可以得到：CO2+H2O＝H2CO3H++HCO3-

＝2H++CO32-41精品PPT|借鑒參考第四十一頁，共七十二頁。利用上述關(guān)系式解決有關(guān)碳酸化合物的問題是有困難的，因?yàn)樵谶M(jìn)行水分析時(shí)，不能區(qū)分水中的CO2和H2CO3，用酸堿滴定測得的游離的二氧化碳是二者之和(可表示成CO2*)。但實(shí)際上CO2的形態(tài)占最主要的位置，而H2CO3的形態(tài)只占分子狀態(tài)碳酸總量的1％以下，故把水中溶解的氣體CO2的含量作為游離碳酸的總量，不至于引起過大的誤差，即分析中可以用[CO2]或[H2CO3]代替游離碳酸的總量。注：[CO2*]表示溶解在水中的二氧化碳濃度42精品PPT|借鑒參考第四十二頁，共七十二頁。碳酸為二元弱酸，可進(jìn)行分級(jí)電離。不同溫度下有著不同的電離平衡常數(shù)，如在25℃時(shí)的平衡常數(shù)值為：K1==(4.45×10-7)K2==(4.69×10-11)式中:K1—H2CO3的一級(jí)電離常數(shù)；K2—H2CO3的二級(jí)電離常數(shù)；[]—表示相應(yīng)的物質(zhì)的濃度，mol/L；

f1、f2—分別表示1價(jià)和2價(jià)離子的活度系數(shù)。

43精品PPT|借鑒參考第四十三頁，共七十二頁。pH、[HCO3-]和[CO2*]的關(guān)系對于H2CO3的一級(jí)電離常數(shù)K1的表達(dá)式，用[CO2*]代替[H2CO3]時(shí)，將兩邊都取對數(shù)，并加以整理，則得：pH＝pK1+1g[HCO3-]-1g[CO2*]十1gf1(12-10)對于稀溶液，f1＝1，1gf1＝0，Pk1＝6.35，故：pH＝6.35+1g[HCO3-]-1g[CO2*](12-11)對于天然淡水來說，上式是一個(gè)很重要的關(guān)系式，因?yàn)檫@些水大都是碳酸鹽型。而且，由于這類水的pH值一般都在8以下，水中HCO3-的濃度實(shí)際上就是水的堿度(JD)，于是上式變成：pH＝6.35+1g[JD]-1g[CO2*](12-12)此式指出了在淡水中，pH、JD和[CO2*]三者之間的關(guān)系。

利用該式可以校核水質(zhì)分析報(bào)告中pH值，由上式計(jì)算出的pH值與實(shí)測值比較，相差應(yīng)小于0.244精品PPT|借鑒參考第四十四頁，共七十二頁。水中碳酸鹽平衡圖45精品PPT|借鑒參考第四十五頁，共七十二頁。由圖可以看出，在低pH時(shí)，只有CO2+HCO3-；在高pH時(shí)，只有CO32-；當(dāng)pH在8.31左右時(shí)，HCO3-占絕對優(yōu)勢。因此，水中碳酸的平衡與pH有著密切的關(guān)系，在一定的pH條件下，三種碳酸存在形式將處于一定的平衡關(guān)系46精品PPT|借鑒參考第四十六頁，共七十二頁。五、總?cè)芙夤腆w量（TDS）與電導(dǎo)率之間的關(guān)系總?cè)芙夤腆w量在50~5000之間時(shí)，可以用以下經(jīng)驗(yàn)公式近似校核電導(dǎo)率或反算TDS47精品PPT|借鑒參考第四十七頁，共七十二頁。內(nèi)容第一節(jié)

天然水的特點(diǎn)及我國天然水的分布

第二節(jié)

水質(zhì)分析指標(biāo)概述第三節(jié)水質(zhì)分析指標(biāo)間的關(guān)系與水質(zhì)校核第四節(jié)鍋爐用水概述第五節(jié)

水質(zhì)不良對鍋爐的危害

第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義48精品PPT|借鑒參考第四十八頁，共七十二頁。第四節(jié)鍋爐用水概述

一、鍋爐用水的水源

鍋爐用水的水源主要有二種，一種是地表水(主要是江河水、湖水)；另一種是地下水。一般來說，地表水含鹽量、硬度、堿度及C1-都比地下水低一些，而懸浮物及有機(jī)物含量又比地下水高一些。

二、鍋爐用水的名稱鍋爐用水根據(jù)其部位和作用不同，可分為以下幾種：

1．原水。原水就是鍋爐的水源水，或稱生水。原水主要來自江河水，水庫水，井水和城市自來水。

2．給水。直接進(jìn)入鍋爐，被鍋爐蒸發(fā)或加熱的水稱為鍋爐給水，它是由凝結(jié)水、補(bǔ)給水、生產(chǎn)返回水和疏水等組成。

49精品PPT|借鑒參考第四十九頁，共七十二頁。3．生產(chǎn)回水。當(dāng)蒸汽或熱水的熱能利用之后，其凝結(jié)水或低溫水應(yīng)盡量回收循環(huán)使用。這部分水稱為生產(chǎn)回水。提高給水中回水所占的比例，不僅可以改善水質(zhì)，而且可以減少生產(chǎn)補(bǔ)給水的工作量，降低成本。如果蒸汽熱水在生產(chǎn)流程中已被嚴(yán)重污染，那就不宜回收；

4．補(bǔ)給水。補(bǔ)充鍋爐在運(yùn)行中由于取樣、排污、泄漏和生產(chǎn)等損失的一部分水，而且生產(chǎn)回水被污染不能回收利用，或無蒸汽凝結(jié)水時(shí)，都必須補(bǔ)充符合水質(zhì)要求的水，這部分水叫補(bǔ)給水。補(bǔ)給水是鍋爐給水中除去一定量的生產(chǎn)回水外，補(bǔ)充供給的那一部分。因?yàn)殄仩t給水有一定的質(zhì)量要求，所以補(bǔ)給水一般都要經(jīng)過適當(dāng)水處理，根據(jù)水處理工藝的不同，補(bǔ)給水又可分為軟化水和除鹽水。5．爐水。在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動(dòng)著受熱的水稱為爐水。50精品PPT|借鑒參考第五十頁，共七十二頁。6．排污水。為了除去爐水中的雜質(zhì)和懸浮性水渣，必須從鍋爐的一定部位排放掉一部分爐水，即排污水。7．冷卻水。鍋爐在運(yùn)行中因某種需要，將蒸汽冷凝用的水，稱為冷卻水。8．疏水。指各種蒸汽管道和各種熱力設(shè)備中的乏汽冷凝水。9．減溫水。用于調(diào)節(jié)過熱器出口蒸汽在允許溫度范圍內(nèi)的水。10．飽和蒸汽。在一定壓力下水被加熱至沸騰時(shí)所產(chǎn)生的蒸汽。11．過熱蒸汽。飽和蒸汽在鍋爐的過熱器內(nèi)繼續(xù)加熱，使其溫度超過飽和蒸汽，稱之為過熱蒸汽。12．凝結(jié)水。鍋爐產(chǎn)生的蒸汽，作功后，經(jīng)冷卻冷凝而成的水。

51精品PPT|借鑒參考第五十一頁，共七十二頁。內(nèi)容第一節(jié)

天然水的特點(diǎn)及我國天然水的分布

第二節(jié)

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水質(zhì)不良對鍋爐的危害

第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義52精品PPT|借鑒參考第五十二頁，共七十二頁。第五節(jié)水質(zhì)不良對鍋爐的危害長期的實(shí)踐使人們認(rèn)識(shí)到，水質(zhì)不良是影響鍋爐安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要因素之一。沒有經(jīng)過凈化的天然水含有許多的雜質(zhì)，這種水如果進(jìn)入水汽系統(tǒng)，將會(huì)造成各種危害。具體表現(xiàn)在鍋爐的腐蝕與結(jié)垢，現(xiàn)簡述如下：

53精品PPT|借鑒參考第五十三頁，共七十二頁。一、鍋爐的結(jié)垢如果進(jìn)入鍋爐或其它熱交換器的水質(zhì)不良，則經(jīng)過一段時(shí)間運(yùn)行后，在和水接觸的受熱面上，會(huì)生成一些固體附著物，這種現(xiàn)象稱為結(jié)垢。這些固體附著物稱為水垢。因?yàn)樗傅膶?dǎo)熱性能比金屬差幾百倍，而這些水垢又極易在熱負(fù)荷很高的鍋爐水管中生成，所以，結(jié)垢對鍋爐的危害性很大。它可使結(jié)垢部位的金屬管壁溫度過高，引起金屬強(qiáng)度下降。這樣，在管內(nèi)壓力的作用下，就會(huì)發(fā)生管道局部變形、產(chǎn)生鼓包，甚至引起爆管等嚴(yán)重事故。水垢的生成還會(huì)減少受熱管內(nèi)流通截面，增加管內(nèi)水循環(huán)的流動(dòng)阻力，嚴(yán)重時(shí)甚至完全堵塞。這些就破壞了鍋爐的正常水循環(huán)，妨礙鍋爐內(nèi)部的傳熱，降低鍋爐的蒸發(fā)能力。

54精品PPT|借鑒參考第五十四頁，共七十二頁。此外，鍋爐受熱面上的水垢，特別是管內(nèi)水垢，難以清除，增加了維修費(fèi)用，耗費(fèi)人力、物力，使受熱面受到損傷，降低鍋爐的使用壽命，水垢在金屬表面上若覆蓋不均勻時(shí)，又導(dǎo)致局部腐蝕。55精品PPT|借鑒參考第五十五頁，共七十二頁。二、鍋爐的腐蝕鍋爐的金屬經(jīng)常和水接觸，若水質(zhì)不良，則會(huì)引起金屬的腐蝕。結(jié)果，使這些金屬構(gòu)件變薄、凹陷，甚至穿孔，更為嚴(yán)重的是腐蝕會(huì)使金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)遭到破壞。并且被腐蝕的金屬，強(qiáng)度會(huì)顯著降低。鍋爐金屬的腐蝕不僅要縮短設(shè)備本身的使用期限，造成經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還由于金屬腐蝕產(chǎn)物轉(zhuǎn)入水中，使水中雜質(zhì)增多，從而加劇在高熱負(fù)荷受熱面上的結(jié)垢過程，結(jié)成的垢又會(huì)促進(jìn)鍋爐的腐蝕。此種惡性循環(huán)會(huì)迅速導(dǎo)致爆管等惡性事故。56精品PPT|借鑒參考第五十六頁，共七十二頁。三、蒸汽品質(zhì)惡化。當(dāng)爐水中的含鹽量較大時(shí)，就會(huì)影響蒸汽品質(zhì)，使蒸汽攜帶雜質(zhì)數(shù)量增加，引起過熱器及用汽設(shè)備積鹽。

四、汽水共騰蒸汽鍋爐汽包內(nèi)的水滴被蒸汽大量帶走的現(xiàn)象，稱為汽水共騰。一般蒸汽的含鹽量可以被忽略，即在高壓蒸汽中，也只含有少量的鹽類。但在鍋爐汽、水分界處產(chǎn)生泡沫或發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象，蒸汽甚至能直接把泡沫帶走，這樣就引起蒸汽大量帶水，造成蒸汽含鹽量急劇增加。這些被帶出的鹽分在用汽設(shè)備中發(fā)生沉積，影響傳熱，損壞設(shè)備。從鍋爐本身的運(yùn)行來說，產(chǎn)生泡沫或汽水共騰，會(huì)使水位計(jì)內(nèi)水位劇烈波動(dòng)，甚至看不出水位；蒸汽管內(nèi)有嚴(yán)重水汽現(xiàn)象，從而影響鍋爐安全運(yùn)行。57精品PPT|借鑒參考第五十七頁，共七十二頁。內(nèi)容第一節(jié)

天然水的特點(diǎn)及我國天然水的分布

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水質(zhì)不良對鍋爐的危害

第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義58精品PPT|借鑒參考第五十八頁，共七十二頁。第六節(jié)鍋爐各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義

為了反映鍋爐水、汽中雜質(zhì)的含量，評(píng)價(jià)和衡量鍋爐安全運(yùn)行狀況，熱力系統(tǒng)各部分的水汽都要進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，看其是否符合標(biāo)準(zhǔn)，以便必要時(shí)采取措施，現(xiàn)對各項(xiàng)水汽指標(biāo)監(jiān)測意義作簡要介紹。

一、蒸汽

為了防止蒸汽流通部分積鹽，必須對鍋爐生產(chǎn)的蒸汽品質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督。對汽包鍋爐的飽和蒸汽和過熱蒸汽品質(zhì)都應(yīng)進(jìn)行監(jiān)督。這樣可以便于檢查蒸汽品質(zhì)劣化的原因；同時(shí)還可以判斷飽和蒸汽中鹽類在過熱器中的沉積量。59精品PPT|借鑒參考第五十九頁，共七十二頁。

1．飽和蒸汽和過熱蒸汽含鈉量。因?yàn)檎羝宣}類主要是鈉鹽，所以蒸汽中的含鈉量可以表征蒸汽含鹽量的多少，故含鈉量是蒸汽品質(zhì)的指標(biāo)之一，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)督。

2．飽和蒸汽和過熱蒸汽含硅量。蒸汽中的硅酸會(huì)沉積在熱力系統(tǒng)內(nèi)，形成難溶于水的二氧化硅附著物，它對熱力系統(tǒng)的安全性與經(jīng)濟(jì)性有較大影響。

3．飽和蒸汽和過熱蒸汽電導(dǎo)率。通過監(jiān)測電導(dǎo)率可以間接反映蒸汽中的含鹽量。由于有些鍋爐給水是經(jīng)過加氨處理的，因此，其樣品應(yīng)經(jīng)過氫離子交換后，再測定電導(dǎo)率。

4．飽和蒸汽和過熱蒸汽銅、鐵含量。在進(jìn)行系統(tǒng)查定時(shí)，應(yīng)測其銅、鐵含量，以判明熱力系統(tǒng)腐蝕的情況和腐蝕的原因。

60精品PPT|借鑒參考第六十頁，共七十二頁。二、鍋爐水為了防止鍋內(nèi)結(jié)垢、腐蝕和產(chǎn)生不良的蒸汽等問題，必須對鍋爐水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)督，監(jiān)督指標(biāo)如下：

1．磷酸根有些鍋爐鍋內(nèi)還應(yīng)進(jìn)行加藥處理，爐水中應(yīng)維持一定量的磷酸根，這主要是防止鈣垢。爐水中磷酸根不能太少或過多，太少達(dá)不到防垢的作用，太多會(huì)造成以下不良后果：增加爐水含鹽量，影響蒸汽品質(zhì)；有生成Mg3(PO4)2垢的可能；若爐水含鐵量較大時(shí)，有生成磷酸鹽鐵垢的可能；在高壓鍋爐容易發(fā)生磷酸鹽“隱藏”現(xiàn)象。61精品PPT|借鑒參考第六十一頁，共七十二頁。2．pH值爐水的PH值應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，如果pH值較低，其危害是：水對鍋爐鋼材的腐蝕性增強(qiáng)；爐水中磷酸根與鈣離子的反應(yīng)，只有在pH值足夠高的條件下，才能生成容易排除的水渣；為了抑制鍋爐水中硅酸鹽的水解，減少硅酸在蒸汽中的溶解攜帶量。爐水的pH值也不能太高，因?yàn)楫?dāng)爐水磷酸根濃度符合規(guī)定時(shí)，若爐水pH值很高，就表明爐水中游離量氧化鈉較多，容易引起堿性腐蝕。

62精品PPT|借鑒參考第六十二頁，共七十二頁。3．含鹽量（溶解固形物）和含硅量

限制爐水中的含鹽量和含硅量是為了保證蒸汽品質(zhì)和防止發(fā)生汽水共騰現(xiàn)象。爐水最大允許含鹽量和含硅量不僅與鍋爐的參數(shù)、汽包內(nèi)部裝置的結(jié)構(gòu)有關(guān)，而且還與運(yùn)行工況有關(guān)。

4．堿度

對用軟化水作補(bǔ)給水的鍋爐，應(yīng)控制爐水的堿度。爐水的堿度太大時(shí)，可能引起鍋爐的堿性腐蝕；使?fàn)t水產(chǎn)生泡沫而影響蒸汽品質(zhì)；對于鉚接或脹接鍋爐可能發(fā)生苛性脆化。如果爐水堿度太小時(shí)，給水中的殘余硬度可能會(huì)生成水垢；磷酸根與鈣離子的反應(yīng)難以進(jìn)行；爐水對鍋爐鋼材的腐蝕性增強(qiáng)。

63精品PPT|借鑒參考第六十三頁，共七十二頁。5．Na/PO4摩爾比（R值）鍋爐采用協(xié)調(diào)PH-磷酸鹽處理，不僅可以防止鍋爐的堿性腐蝕，同時(shí)由于爐水中有足夠的PO43-和一定的堿度，因而不會(huì)產(chǎn)生鈣垢，也不會(huì)發(fā)生爐水pH較低引起的故障。

6．相對堿度相對堿度是表示爐水中游離NaOH含量與溶解固形物的比值。對于鉚接或脹接鍋爐，水中游離氫氧化鈉含量過高會(huì)引起鍋爐金屬的苛性脆化，但研究表明，當(dāng)相對堿度小于某一數(shù)值時(shí)，不會(huì)發(fā)生苛性脆化，因此，規(guī)定爐水的相對堿度應(yīng)＜0.2。64精品PPT|借鑒參考第六十四頁，共七十二頁。三、給水

1．硬度為了防止鍋爐和給水系統(tǒng)中生成鈣、鎂水垢，以及避免增加鍋內(nèi)磷酸鹽處理用藥量和使鍋爐水中產(chǎn)生過多的水渣，所以應(yīng)嚴(yán)格控制給水硬度。

2．油

給水中如果含油，被帶進(jìn)鍋內(nèi)后會(huì)產(chǎn)生如下危害：油質(zhì)附著在受熱面上分解而生成一種導(dǎo)熱系數(shù)很小的附著物，