电厂用水的类别及水质指标

电厂用水的类别及水质指标

一、火力发电厂用水的分类

由于水在火力发电厂水汽循环系统中所经历的过程不同，其水质常有较大的差别，热力设备用水大致可分为：原水、补给水、给水、锅炉水、排污水、凝结水、疏水、返回凝结水、冷却水等。

1、原水：原水是未经任何处理的天然水（如江河水、湖水、地下水等）。在火力发电厂中，原水是制取补给水的水源，也可以用来冲灰渣或作为消防用水。一般取自自备水源（地表水或地下水）或城市供水网。

2、补给水：原水经过各种水处理工艺处理后，成为用来补充火力发电厂汽水损失的锅炉补给水。锅炉补给水按其净化处理方法的不同，又可分为软化水、蒸馏水或除盐水等。

3、给水：经过各种水处理工艺处理后送进锅炉的水成为给水。凝汽式发电厂的给水主要由汽轮机凝结水、补给水和各种疏水组成；热电厂的给水中还包括返回凝结水。

4、锅炉水：在锅炉本体的蒸发系统中流动着的水称为锅炉水。

5、排污水：为了防止锅炉结垢和改善蒸汽汽质，用排污的方法排出一部分含盐量高的锅炉水，这部分排出的锅炉水称为排污水。

6、凝结水：锅炉产生的蒸汽在汽轮机内做功后，经冷却水冷凝成的水称为凝结水。这部分水又重新进入热力系统，成为锅炉给水的主要部分。

7、疏水：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

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（H2CO3）、

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1–2 SiO2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的溶解度就显著地增大，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

的虚线称为单核墙，它表示多聚体量达单体量1001

的情况，阴影部分表示水中溶解的多聚体

已超过1001

。

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