热力发电厂水处理11
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2013年8月26日11时56分
1
绪 论
第一节 水在热力发电厂中的作用 一、水在电力生产过程中的作用 1、传递能量的介质； 2、冷却介质。 二、火力发电厂的水汽循环系统 1、系统 2、汽水损失 （1）锅炉排汽、蒸汽吹灰、向空排汽； （2）汽机轴封排汽、除氧器排汽、抽气器排汽； （3）各种水箱的溢流、蒸发； （4）管道、阀门泄漏； 三、火力发电厂中不同名称的水 1、原水（生水）——未经处理的水； 2、补给水——补充汽水损失的水（原水经各种方法、净化处理的水）； 3、凝结水——蒸汽凝结的水； 4、疏水——蒸汽管道和用汽设备中凝结的水； 5、返回水（凝结水）——供热网中回收的水； 6、给水——送往锅炉的水； 7、锅炉水——在锅炉内循环的水； 8、冷却水——作为冷却介质的水；
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第一章 水质概述
基本规律： （1）OH-、HCO3-不能同时存在
2 OH HCO3 CO3 H 2 O
（2）P的终点：CO32-只能反应到HCO3- 。 （3）甲基橙碱度的终点： HCO3-能反应到CO2＋H2O 2、酸度 （1）水中能与强碱起中和作用的物质的量 ①强酸：HCl、H2SO4等 ②强酸弱碱盐：FeCl3、Al2(SO4)3等 ③弱酸：H2CO3、H2S等 （2）强酸酸度（M） 以甲基橙为指示剂滴定：包括①、② （3）总酸度： 以酚酞为指示剂滴定：包括①、②、③ 注意：水处理阳床出水酸度——强酸酸度（Cl-、SO42-）
量 成分指标____表示水中某种杂质的含 水质指标 表征某种性能 技术指标____表示某些化合物之和或
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第一章 水质概述
一、悬浮物（SS）（mg/L） 浊度——近似表示悬浮物的量。直接从浊度仪中读出。 二、溶解性盐类 1、含盐量：水中各种阴阳离子的总和，mg/L。 2、溶解固形物：水经过滤、蒸干后在105℃～110℃温度下干燥后的残留物。 3、电导率：水中离子的导电能力。 4、三者关系： （1）含盐量高，溶解固形物高，电导率高； （2）在测定溶固时的过滤、蒸发、干燥过程中，某些杂质会发生化学变化； 2 如： 2HCO3 CO3 CO 2 H 2 O 所以：含盐量＝溶固＋1/2HCO3（3）电导率不仅与含盐量有关，而且与含盐量种类及其他因素有关，因此， 只能相对反映含盐量多少（如温度、一些气体溶解后）。 三、硬度（H、YD） 1、硬度（H）：水中高价阳离子的总浓度，天然水中主要是Ca2+、Mg2+。 2、碳酸盐硬度（HT）——暂时硬度，水中钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的总 和。
当温度一定时，任何溶液中 时的KSH 。
H
和 OH 的乘积总保持一个定值，即等于该温度
pH lg H
10
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第一章 水质概述
注意：在特别强的酸性溶液中，pH值可以＜0， 在特别强的碱性溶液中，pH值可以＞14， 在这种情况下，一般不用pH值表示，而是用物质的量的浓度来表示。 六、浓度积
2、用单位体积或单位质量溶液中含有溶质质量表示含量 （1）μg/L 、mg/L 、 g/L （2） μg/kg 、 μg/kg 、 g/kg ppm： ppb：
mg kg mg L
g kg g L
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第一章 水质概述
3、物质的量
n
m——质量，g； M——摩尔质量，g/mol，其值相当于基本单元的相对粒子质量。 4、物质的量的浓度（摩尔浓度） ——1升溶液中所含溶质的物质的量
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绪论
二、火力发电厂水处理工作的内容 1、补给水处理：（1）预处理、（2）除盐处理 2、给水处理：（1）加氨处理、（2）除氧处理 3、炉水处理：（1）加磷处理、（2）排污 4、凝结水处理：（1）除浊、（2）除盐 5、返回凝结水处理：（1）除油、（2）除铁 6、冷却水处理：（1）防腐（杀生） （2）防垢（稳定处理） 7、热力设备停用保护 8、热力设备检查 9、化学清洗 10、水、汽质量监督
C 物质的量mol 溶液的体积 L
m M
（mol）
mol/L
三、质量作用定律和化学平衡 1、化学反应速度：单位时间内生成物或反应物的浓度变化
v 浓度变化mol L 变化所需时间s或 min
2、影响化学反应速度的因素
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第一章 水质概述
（1）浓度对化学反应速度的影响 质量作用定律：在简单反应中，化学反应速度与各反应物浓度的适当 次方的乘积成正比。
一、按主要水质指标分类 1、按含盐量来分 长江水：夏季：200mg/L左右 冬季：200～300mg/L 低含盐量水____在200mg L 以下
中等含盐量水____在200～500mg L 较高含盐量水____在500～1000mg L 高含盐量水____在1000mg L以上
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第一章 水质概述
2、四者之间的平衡
CO 2 H 2 O H 2 CO3
H 2 CO3 H HCO3
2 HCO3 H CO3
2 CO2 H 2 O H HCO3 2H CO3
K1
H HCO
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第一章 水质概述
第二节 天然水中的杂质 一、悬浮物 d≥10-4mm，肉眼可见，不稳定。 二、胶体 d在10-4～10-6mm之间。 有机胶体、无机胶体是许多分子或离子的集合体。 特点：1、比表面积大，表面活性强； 2、带有正电荷或负电荷； 3、在水中稳定。 三、溶解物质 1、溶解性离子：Na+、Mg2+、Ca2+、HCO32、溶解性气体：O2、CO2 3、分子：弱电物质 第三节 水质指标
CO2
3
（25℃时，K1=4.45×10-7）
K2
H CO HCO
2 3 3
（25℃时，K2=4.69×10-11）
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第一章 水质概述
3、碳酸化合物存在形态与pH的关系
CO2、HCO3和CO32-的浓度 占碳酸化合物总浓度的％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 4
游离CO2
pH=8.35
CO32-
HCO3-
5
6
7
8
9
10
11 pH
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第一章 水质概述
（1）当pH≤4.3时，水中只有游离CO2（以溶解气体形式存在于水 中）； （2）当pH升高时，平衡右移[CO2]↓，[HCO3-]↑； 当pH=8.35时，98％以上的碳酸化合物以HCO3-形态存在； （3）当pH＞8.3时，没有CO2； （4）当pH再升高，CO2消失，[HCO3-]↓，［CO32-］↑。 当pH≥12时，几乎全以CO32-形式存在。 二、硅酸化合物 XSiO2•YH2O 当X=Y=1时，H2SiO3偏硅酸。 当X=1、Y=2时， H4SiO4正硅酸。 当X＞1时，硅酸呈聚合态，多硅酸。 三、铁的化合物 形态
MgOH2 Mg2 2OH
K SP Mg 2 OH
2
在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积为一 个常数。该常数称为浓度积。
饱和溶液 未饱和溶液 过饱和溶液（不稳定， 析出沉淀后该溶液为饱 和溶液）
溶度积规则： 以离子浓度乘积的大小来说明沉淀生成还是溶液的规律，叫做溶度积规 则。
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第一章 水质概述
第一节 常用化学名词概述
一、溶液 溶液——一种物质分散在另一种物质中形成的均一的分散体系 叫溶液。 被分散的物质 溶质____ 溶液 分散溶质的物质 溶剂____ 二、溶液中溶质的含量 1、质量分数
溶质质量 溶质质量 溶剂质量 百分比浓度 质量分数 100% 质量分数
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第一章 水质概述
3、非碳酸盐硬度（HF）——永久硬度，水中钙、镁的硫酸盐、 氯化物的总和。
H HT HF
C 1
2 Mg 2
注意： H C 1
2 Ca 2
mmol/L
1 mmol L 1
Me 2
Fe 2 地下水主要存在形态 3 Fe 地表水主要存在形态
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第一章 水质概述
第五节 天然水的特点
1.大气降水 2.江河水 天然水3.湖泊水和水库水 经处理后作为锅炉用水 4.地下水 5.海水
NaCl Na Cl
K NH 3
NH3 H 2 O NH OH 4
NH OH
NH3
4
K NH 3 是电离平衡常数
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第一章 水质概述
五、水的电离、pH值
H 2 O H OH
H OH K
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第一章 水质概述
五、有机物和耗氧量 有机物的量近似用耗氧量来表示
COD Mn 1.COD（化学耗氧量） COD Cr （P35） 耗氧量2.BOD（生化需氧量） 3.总的有机碳（ OC） T
第四节 天然水中几种主要化合物 一、碳酸化合物 1、存在形式：4种 CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-
H 2 O
H2O为一个常数
K H 2 O H OH 源自KSH H OH
KSH——水的离子积，此值随温度的增高而增大，在定温下为常数。在22℃时， KSH ＝1.0000×10-14。 在水溶液中： H ＞OH ，酸性溶液，pH＜7 H OH ，中性溶液，pH=7 H ＜OH ，碱性溶液，pH＞7
mA nB pC qD
v KA B
m
n
K是常数，与T有关，T↑，K↑ （2）压力 对于有气体参加（或生成）的反应：压力增加，速度向气体体积减少 的方向移动。 （3）温度：升高温度，反应速度加快。 （4）催化剂 3、化学平衡 在可逆反应中，当正逆反应速度相等，体系中各物质的浓度不再发生 变化时的状态。
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图0-1 凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程
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绪 论
第二节 热力发电厂中水处理的重要性 一、水汽品质不良的危害 1、热力设备结垢 （1）锅炉受热面结垢 a.降低热效率、增加燃料消耗； b.金属超温、强度降低、诱发爆管； c.沉积物下腐蚀。 （2）凝汽器结垢 导致真空度下降，机器效率下降。 2、热力设备腐蚀 （1）缩短设备的使用寿命； （2）腐蚀产物结垢； 3、过热器和汽轮机积盐 （1）排烟温度上升，热效率下降； （2）过热器金属管壁超温，引起爆管； （3）增加蒸汽流通阻力，降低了汽轮机出力、效率； （4）汽轮机轴向推力增加，容易损坏设备；
mA + nB ↔ pC + qD v正 K1 A B v逆 K 2 C D
m n
p q
v正 v 逆 0
8
2013年8月26日11时56分
第一章 水质概述
平衡常数：
Cp Dq Kc Am Bn
Kc与浓度、催化剂无关，仅仅是温度的函数。 四、电离 1、电解质和非电解质 电解质：在水溶液中或在熔融状态下能导电的物质 2、电离过程 3、电离平衡
2
50 ppmCaCO 3 2.8 G
1 G 10 mg CaO L
四、酸度和碱度 1、碱度（A、JD） 表示水中OH-、 CO3-、HCO3- 量及其他一些弱酸盐类量的总和。 ①酚酞碱度（P）： 以酚酞为指示剂滴定的碱度，终点：pH≈8.3 ②甲基橙碱度： 以甲基橙为指示剂滴定的碱度，终点：pH≈4.4 ③天然水中P、M与OH-、CO3-、HCO3-的关系
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绪 论
第一节 水在热力发电厂中的作用 一、水在电力生产过程中的作用 1、传递能量的介质； 2、冷却介质。 二、火力发电厂的水汽循环系统 1、系统 2、汽水损失 （1）锅炉排汽、蒸汽吹灰、向空排汽； （2）汽机轴封排汽、除氧器排汽、抽气器排汽； （3）各种水箱的溢流、蒸发； （4）管道、阀门泄漏； 三、火力发电厂中不同名称的水 1、原水（生水）——未经处理的水； 2、补给水——补充汽水损失的水（原水经各种方法、净化处理的水）； 3、凝结水——蒸汽凝结的水； 4、疏水——蒸汽管道和用汽设备中凝结的水； 5、返回水（凝结水）——供热网中回收的水； 6、给水——送往锅炉的水； 7、锅炉水——在锅炉内循环的水； 8、冷却水——作为冷却介质的水；
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第一章 水质概述
基本规律： （1）OH-、HCO3-不能同时存在
2 OH HCO3 CO3 H 2 O
（2）P的终点：CO32-只能反应到HCO3- 。 （3）甲基橙碱度的终点： HCO3-能反应到CO2＋H2O 2、酸度 （1）水中能与强碱起中和作用的物质的量 ①强酸：HCl、H2SO4等 ②强酸弱碱盐：FeCl3、Al2(SO4)3等 ③弱酸：H2CO3、H2S等 （2）强酸酸度（M） 以甲基橙为指示剂滴定：包括①、② （3）总酸度： 以酚酞为指示剂滴定：包括①、②、③ 注意：水处理阳床出水酸度——强酸酸度（Cl-、SO42-）
量 成分指标____表示水中某种杂质的含 水质指标 表征某种性能 技术指标____表示某些化合物之和或
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第一章 水质概述
一、悬浮物（SS）（mg/L） 浊度——近似表示悬浮物的量。直接从浊度仪中读出。 二、溶解性盐类 1、含盐量：水中各种阴阳离子的总和，mg/L。 2、溶解固形物：水经过滤、蒸干后在105℃～110℃温度下干燥后的残留物。 3、电导率：水中离子的导电能力。 4、三者关系： （1）含盐量高，溶解固形物高，电导率高； （2）在测定溶固时的过滤、蒸发、干燥过程中，某些杂质会发生化学变化； 2 如： 2HCO3 CO3 CO 2 H 2 O 所以：含盐量＝溶固＋1/2HCO3（3）电导率不仅与含盐量有关，而且与含盐量种类及其他因素有关，因此， 只能相对反映含盐量多少（如温度、一些气体溶解后）。 三、硬度（H、YD） 1、硬度（H）：水中高价阳离子的总浓度，天然水中主要是Ca2+、Mg2+。 2、碳酸盐硬度（HT）——暂时硬度，水中钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐的总 和。
当温度一定时，任何溶液中 时的KSH 。
H
和 OH 的乘积总保持一个定值，即等于该温度
pH lg H
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第一章 水质概述
注意：在特别强的酸性溶液中，pH值可以＜0， 在特别强的碱性溶液中，pH值可以＞14， 在这种情况下，一般不用pH值表示，而是用物质的量的浓度来表示。 六、浓度积
2、用单位体积或单位质量溶液中含有溶质质量表示含量 （1）μg/L 、mg/L 、 g/L （2） μg/kg 、 μg/kg 、 g/kg ppm： ppb：
mg kg mg L
g kg g L
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
3、物质的量
n
m——质量，g； M——摩尔质量，g/mol，其值相当于基本单元的相对粒子质量。 4、物质的量的浓度（摩尔浓度） ——1升溶液中所含溶质的物质的量
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2013年8月26日11时56分 4
绪论
二、火力发电厂水处理工作的内容 1、补给水处理：（1）预处理、（2）除盐处理 2、给水处理：（1）加氨处理、（2）除氧处理 3、炉水处理：（1）加磷处理、（2）排污 4、凝结水处理：（1）除浊、（2）除盐 5、返回凝结水处理：（1）除油、（2）除铁 6、冷却水处理：（1）防腐（杀生） （2）防垢（稳定处理） 7、热力设备停用保护 8、热力设备检查 9、化学清洗 10、水、汽质量监督
C 物质的量mol 溶液的体积 L
m M
（mol）
mol/L
三、质量作用定律和化学平衡 1、化学反应速度：单位时间内生成物或反应物的浓度变化
v 浓度变化mol L 变化所需时间s或 min
2、影响化学反应速度的因素
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
（1）浓度对化学反应速度的影响 质量作用定律：在简单反应中，化学反应速度与各反应物浓度的适当 次方的乘积成正比。
一、按主要水质指标分类 1、按含盐量来分 长江水：夏季：200mg/L左右 冬季：200～300mg/L 低含盐量水____在200mg L 以下
中等含盐量水____在200～500mg L 较高含盐量水____在500～1000mg L 高含盐量水____在1000mg L以上
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
2、四者之间的平衡
CO 2 H 2 O H 2 CO3
H 2 CO3 H HCO3
2 HCO3 H CO3
2 CO2 H 2 O H HCO3 2H CO3
K1
H HCO
2013年8月26日11时56分 11
第一章 水质概述
第二节 天然水中的杂质 一、悬浮物 d≥10-4mm，肉眼可见，不稳定。 二、胶体 d在10-4～10-6mm之间。 有机胶体、无机胶体是许多分子或离子的集合体。 特点：1、比表面积大，表面活性强； 2、带有正电荷或负电荷； 3、在水中稳定。 三、溶解物质 1、溶解性离子：Na+、Mg2+、Ca2+、HCO32、溶解性气体：O2、CO2 3、分子：弱电物质 第三节 水质指标
CO2
3
（25℃时，K1=4.45×10-7）
K2
H CO HCO
2 3 3
（25℃时，K2=4.69×10-11）
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
3、碳酸化合物存在形态与pH的关系
CO2、HCO3和CO32-的浓度 占碳酸化合物总浓度的％
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 4
游离CO2
pH=8.35
CO32-
HCO3-
5
6
7
8
9
10
11 pH
12
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
（1）当pH≤4.3时，水中只有游离CO2（以溶解气体形式存在于水 中）； （2）当pH升高时，平衡右移[CO2]↓，[HCO3-]↑； 当pH=8.35时，98％以上的碳酸化合物以HCO3-形态存在； （3）当pH＞8.3时，没有CO2； （4）当pH再升高，CO2消失，[HCO3-]↓，［CO32-］↑。 当pH≥12时，几乎全以CO32-形式存在。 二、硅酸化合物 XSiO2•YH2O 当X=Y=1时，H2SiO3偏硅酸。 当X=1、Y=2时， H4SiO4正硅酸。 当X＞1时，硅酸呈聚合态，多硅酸。 三、铁的化合物 形态
MgOH2 Mg2 2OH
K SP Mg 2 OH
2
在难溶电解质的饱和溶液中，当温度一定时，其离子浓度的乘积为一 个常数。该常数称为浓度积。
饱和溶液 未饱和溶液 过饱和溶液（不稳定， 析出沉淀后该溶液为饱 和溶液）
溶度积规则： 以离子浓度乘积的大小来说明沉淀生成还是溶液的规律，叫做溶度积规 则。
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
第一节 常用化学名词概述
一、溶液 溶液——一种物质分散在另一种物质中形成的均一的分散体系 叫溶液。 被分散的物质 溶质____ 溶液 分散溶质的物质 溶剂____ 二、溶液中溶质的含量 1、质量分数
溶质质量 溶质质量 溶剂质量 百分比浓度 质量分数 100% 质量分数
2013年8月26日11时56分 13
第一章 水质概述
3、非碳酸盐硬度（HF）——永久硬度，水中钙、镁的硫酸盐、 氯化物的总和。
H HT HF
C 1
2 Mg 2
注意： H C 1
2 Ca 2
mmol/L
1 mmol L 1
Me 2
Fe 2 地下水主要存在形态 3 Fe 地表水主要存在形态
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2013年8月26日11时56分
第一章 水质概述
第五节 天然水的特点
1.大气降水 2.江河水 天然水3.湖泊水和水库水 经处理后作为锅炉用水 4.地下水 5.海水
NaCl Na Cl
K NH 3
NH3 H 2 O NH OH 4
NH OH
NH3
4
K NH 3 是电离平衡常数
2013年8月26日11时56分
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第一章 水质概述
五、水的电离、pH值
H 2 O H OH
H OH K
2013年8月26日11时56分 15
第一章 水质概述
五、有机物和耗氧量 有机物的量近似用耗氧量来表示
COD Mn 1.COD（化学耗氧量） COD Cr （P35） 耗氧量2.BOD（生化需氧量） 3.总的有机碳（ OC） T
第四节 天然水中几种主要化合物 一、碳酸化合物 1、存在形式：4种 CO2、H2CO3、HCO3-、CO32-
H 2 O
H2O为一个常数
K H 2 O H OH 源自KSH H OH
KSH——水的离子积，此值随温度的增高而增大，在定温下为常数。在22℃时， KSH ＝1.0000×10-14。 在水溶液中： H ＞OH ，酸性溶液，pH＜7 H OH ，中性溶液，pH=7 H ＜OH ，碱性溶液，pH＞7
mA nB pC qD
v KA B
m
n
K是常数，与T有关，T↑，K↑ （2）压力 对于有气体参加（或生成）的反应：压力增加，速度向气体体积减少 的方向移动。 （3）温度：升高温度，反应速度加快。 （4）催化剂 3、化学平衡 在可逆反应中，当正逆反应速度相等，体系中各物质的浓度不再发生 变化时的状态。
2013年8月26日11时56分 2
图0-1 凝汽式发电厂水汽循环系统主要流程
2013年8月26日11时56分
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绪 论
第二节 热力发电厂中水处理的重要性 一、水汽品质不良的危害 1、热力设备结垢 （1）锅炉受热面结垢 a.降低热效率、增加燃料消耗； b.金属超温、强度降低、诱发爆管； c.沉积物下腐蚀。 （2）凝汽器结垢 导致真空度下降，机器效率下降。 2、热力设备腐蚀 （1）缩短设备的使用寿命； （2）腐蚀产物结垢； 3、过热器和汽轮机积盐 （1）排烟温度上升，热效率下降； （2）过热器金属管壁超温，引起爆管； （3）增加蒸汽流通阻力，降低了汽轮机出力、效率； （4）汽轮机轴向推力增加，容易损坏设备；
mA + nB ↔ pC + qD v正 K1 A B v逆 K 2 C D
m n
p q
v正 v 逆 0
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2013年8月26日11时56分
第一章 水质概述
平衡常数：
Cp Dq Kc Am Bn
Kc与浓度、催化剂无关，仅仅是温度的函数。 四、电离 1、电解质和非电解质 电解质：在水溶液中或在熔融状态下能导电的物质 2、电离过程 3、电离平衡
2
50 ppmCaCO 3 2.8 G
1 G 10 mg CaO L
四、酸度和碱度 1、碱度（A、JD） 表示水中OH-、 CO3-、HCO3- 量及其他一些弱酸盐类量的总和。 ①酚酞碱度（P）： 以酚酞为指示剂滴定的碱度，终点：pH≈8.3 ②甲基橙碱度： 以甲基橙为指示剂滴定的碱度，终点：pH≈4.4 ③天然水中P、M与OH-、CO3-、HCO3-的关系