电厂用水及水质特点

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电厂用水及水质特点

水是地面上分布最广的物质，几乎占据着地球表面的四分之三，构成了海洋、江河、湖泊以及积雪和冰川。，地层中还存在着大量的地下水，大气中也存在着相当数量的水蒸气。地面水主要来自雨水，地下水主要来自地面水，而雨水又来自地面水和地下水的蒸发。因此，水在自然界中是不断循环的。

水分子（H2O）是由两个氢原子和一个氧原子组成，可是大自然中很纯的水是没有的，因为水是一种溶解能力很强的溶剂，能溶解大气中、地表面和地下岩层里的许多物质，此外还有一些不溶于水的物质和水混合在一起。

水是工业部门不可缺少的物质，由于工业部门的不同，对水的质量的要求也不同，在火力发电厂中，由于对水的质量要求很高，因此对水需要净化处理。

1.电厂用水的水源主要有两种，

一种是地表水，另一种是地下水。

1.1地表水之流动或静止在陆地表面的水，主要是江河、湖泊、水库、海洋的水。

A：江河水流域广阔，水体敞开，水质易受自然界条件影响，悬浮物和胶体杂物较多。含盐量及硬度较低，缺点是易受工业废水、生活污水及其他人为的污染。

B：湖泊水库水由江河水和降水补给，水流动性小，储存时间长，透明度高，水中藻类生物较多，使水产生色、嗅、味，水源富有营养化，含盐量较高。

1.2地下水存在地球表面以下的土壤和岩层中，与雨水和地表水经地层渗流而形成。通过土壤和沙砾的过滤作用，悬浮物和胶体的含量较低。而流经岩层时溶解的可溶性物质较多，含盐量较高。水质受外界影响小，比较稳定，是电厂的主要水源。

2.水的特性

2.1.水的物理性质

纯水是无色、无味、无臭的透明液体，是绝缘不导电的，在大气压0.10Mpa压力下，沸点100C，冰点0C，密度在 3.98C时最大，相对密度为 1.0.结冰后的密度为0.92kg/m，结冰后水的体积增大。比热容量最大为4.18J(kg/k)，即1g水升高1C或降低1C时，其吸收或放出的热量是4.18J。水的热稳定性强，即时加热到1000C 时，只有极少数分子分解为O和H，约0.0003%。所以在工业上利用其特点，用锅炉加热成高温高压，来传递热量进行做功。

2.2.水的分散性

水对很多物质具有很强的分散能力，并形成分散体系，在自然界中，水无处不在。纯水是自然界中最好的溶剂，可以溶解很多物质。

2.3.水的缔合性

水分子由简单分子结合成复杂的分子集团，而不起化学变化，称为水的缔合性。水分子的缔合过程是放热，其离解是吸热过程；水的温度升高，缔合作用降低，流动性好；温度降低，缔合作用加强，流动性差。所以阴、阳离子交换水处理工艺中，水温升高，离子交换反应加快，有利于离子交换，产水水质好。

2.4.水的汽化性

水分子是不断运动的，在液态水中，动能大的水分子冲破表面涨力，进入空气，这就是蒸发过程。反之，蒸汽分子有外界压力回到液体中，就是水的凝聚过程。两个过程达到平衡时，称为饱和蒸汽。当水的温度升高到一定的数值时，水开始沸腾，此时的温度为该压力下的沸点。

3.化学水处理的重要性和作用

水是锅炉及热力系统的血液，水质的好坏直接影响热力设备的安全。

3.1热力设备的结垢

水汽品质不合格时，热力设备的受热面，会附着一些固体物，称为水垢或积盐。水垢的导热能力低，它可使结垢部位的金属管壁温度过高，引起金属强度下降，这样在管内压力的作用下,就会发生管道局部变形、产生鼓包，甚至引起爆管等严重事故。结垢不仅危害安全运行，而且还会大大降低发电厂的经济性。

根据测验，水垢厚度0.1mm，可使水冷壁温度升高90C。优质低碳钢的极限温度是450C，当温度大于780C 时，会使水冷壁发生鼓包或爆管，造成事故。

3.2热力设备的腐蚀

发电厂热力设备的金属经常和水接触，若水质不良,则会引起金属腐蚀，如给水管道，省煤器、蒸发器、加热器、过热器和汽轮机凝汽器的换热管，都会因水质不良而腐蚀。腐蚀不仅要缩短设备本身的使用期限，造成经济损失；而且腐蚀产物转入水中，使给水中杂质增多，从而加剧在高热负荷受热面上的结垢过程，结成的垢又会加速炉管的垢下腐蚀。此种恶性循环，会迅速导致爆管等事故。

3.3过热器和汽轮机流通部分的积盐：

水质不良还会使蒸汽溶解和携带的杂质（主要是Na＋和HSiO3－离子）增加，这些杂质会沉积在蒸汽的流通部位，如过热器和汽轮机，这种现象称为积盐。过热器管内积盐会引起金属管壁过热甚至爆管；阀门会因积盐而关闭不严；汽轮机内积盐会大大降低汽轮机的出力和效率，即使少量的积盐也会显著增加蒸汽流通的阻力，使汽轮机的出力下降。当汽轮机积盐严重时,还会使推力轴承负荷增大，隔板弯曲，造成事故停机。

4.水中的杂质：

水再循环过程中，能溶解在大气中、地表和地下的许多物质，使水体中不同程度的含有各种杂质。杂志有的呈固态，有的呈液态或气态，他们大多以分子、离子或胶体颗粒存在水中。水中杂质按性质可分为无机物、有机物、微生物：按颗粒大小分为悬浮物、胶体和溶解物质。

4.1悬浮物

指颗粒直径在10-4mm以上的微粒。

这些微粒常常悬浮在水流之中，使水产生的浑浊现象。这些微粒很不稳定，可以通过沉淀和过滤而除去。水在静置的时候，重的微粒（主要是砂子和粘土一类的无机物质）会沉下来。轻的微粒（主要是动植物及其残骸的一类有机化合物）会浮于水面上，用沉淀,过滤等分离方法可以除去。

微粒物质是造成浊度、色度、气味的主要来源。自来水、二次供应的自来水、江河湖泊水中均可能存在。

4.2胶体物质

胶体物质是比离子物质大而比颗粒物质小、直径在10-4～10-6mm之间的微粒。胶体是许多分子和离子的集合物。天然水中的无机矿物质胶体主要是铁、铝和硅的化合物。水中的有机胶体物质主要是植物或动物的肢体腐烂和分解而成的腐殖物。其中以湖泊水中的腐殖质含量最多，因此常常使水呈黄绿色或褐色。

胶体颗粒不能藉重力自行沉降而去除，一般是在水中加入药剂破坏其稳定，使胶体颗粒增大而沉降予以去除。

地表水或地下水都可能存在胶体物质。

4.3 溶解物质

颗粒直径小于10-6mm的微粒，以离子或溶解气体状态存在于水中。 4.3.1天然水中离子种类很多，包括：阳离子、阴离子。阳离子如钙离子、镁离子、铁离子等；阴离子氯离子、硫酸盐离子、磷酸盐离子等。

离子物质通常易溶于水中，溶解物质可以用离子交换或除盐等方法予以去除。

4.3.2溶解气体

天然水中常见的溶解气体有氧气(O2)、二氧化碳(CO2)、有时还有硫化氢（H2S）、二氧化硫(SO2)、氮气（N2）和氨 (NH3)等。这些溶解于水中的气体，大都对金属有腐蚀作用,是引起水系统金属腐蚀的重要因素。

空气中的CO2对纯水影响最大。CO2存在于空气中并很容易溶于水中，使水质呈酸性，即PH值低于7。水质越纯，越易受空气的影响，影响主要表现为PH值、电导（阻）率。

4.4有机物质

水中的有机物质主要是指腐殖酸、生活污水和工业废水的污染物。腐殖物质是水生生物一类的生命活动过程的产物。这些有机物污染着水体，并使水质恶化。

水中的有机物有个共同特点，就是要进行生物氧化分解，需要消耗水中的溶解氧，而导致水中缺氧。同时会发生腐败发酵,使细菌滋长，恶化水质，破坏水体；工业用水的有机污染,还会降低产品的质量。有机物是引起水体污染的主要原因之一。

地表水中有机物含量通常高于地下水中的含量。

4.5微生物

主要指水中的微生物种含量。微生物种类繁多，有藻类、细菌、真菌和原生动物使水体产生黏泥和臭味的原因，藻类细胞含有叶绿素，是水中溶解氧增加，PH值上升。

5. 水质指标

5.1 浊度（ZD）

衡量水中悬浮物（SS）的含量，它反映水的透明度，其单位有：mg/L、NTU、FTU（福马肼浊度）。三个单位大体相当。在水处理澄清池、空气擦洗滤池、双介质过滤器、活性炭过滤器；精处理前置过滤器；废水处理澄清池等处都要监测悬浮物的含量。

有时，直接用悬浮物（SS）表示水中颗粒物质等杂质和水的透明度，单位与浊度一样。

5.2 硬度（YD）

表示水中钙、镁离子（Ca2+、Mg2+）含量的指标，单位：mmol/L、μmol/L。水中含钙、镁离子会导致设备结垢。在水处理阳床出水有时要监测硬度是为了防止阳床深度失效，导致硬度带入汽水系统；汽水系统凝结水、给水都要监测硬度，特别是机组启动初期。

5.3 碱度（JD）