第1章超临界机组电厂用水概述精选PPT.ppt
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1、第第1章超临界机组电章超临界机组电厂用水概述厂用水概述第1页,此课件共45页哦电厂用水多取自电厂用水多取自天然水天然水。所谓天然水是指。所谓天然水是指海洋、海洋、冰川、湖泊、江河冰川、湖泊、江河以及蕴藏在地层中的以及蕴藏在地层中的地下水地下水。天然水。天然水往往含有许多杂质,这些杂质常常是一些常见元素的往往含有许多杂质,这些杂质常常是一些常见元素的化合物以及少量单质或复杂化合物等,因此需对其进化合物以及少量单质或复杂化合物等,因此需对其进行处理,使其达到电厂生产所要求的水质。为更好地行处理,使其达到电厂生产所要求的水质。为更好地做好水处理工作,认识、了解这些杂质的种类、特点、做好水处理工作,认
2、识、了解这些杂质的种类、特点、含量和危害有着十分重要的意义。含量和危害有着十分重要的意义。第2页,此课件共45页哦第一节天然水中的杂质第一节天然水中的杂质天然水在大自然循环过程中,无时不与大气、土天然水在大自然循环过程中,无时不与大气、土壤和岩石接触。由于水是一种壤和岩石接触。由于水是一种溶解能力很强溶解能力很强的溶剂,的溶剂,所以任何水体都不同程度的含有多种多样的杂质另所以任何水体都不同程度的含有多种多样的杂质另外,工业废水、生活污水以及农田化肥的流失,排入外,工业废水、生活污水以及农田化肥的流失,排入天然水,使天然水中杂质更趋复杂。天然水,使天然水中杂质更趋复杂。第3页,此课件共45页哦天
3、然水中杂质,按其颗粒大小,可分三类:颗粒天然水中杂质,按其颗粒大小,可分三类:颗粒最大的称为最大的称为悬浮物悬浮物;其次称为;其次称为胶体颗粒胶体颗粒;最小的是;最小的是分子和离子,称分子和离子,称溶解物质溶解物质一、天然水中杂质一、天然水中杂质第4页,此课件共45页哦1、悬浮杂质、悬浮杂质)悬浮杂质的成分)悬浮杂质的成分悬浮物是颗粒直径为悬浮物是颗粒直径为0.1m 以上的微粒,是水产以上的微粒,是水产生生浑浊现象浑浊现象的主要原因。它在水中的状态受颗粒本身的的主要原因。它在水中的状态受颗粒本身的质量影响较大。在动水中,由于水的紊流作用,常呈悬浮质量影响较大。在动水中,由于水的紊流作用,常呈悬
4、浮状态。在静水中,密度较大的颗粒在重力作用下容易自然状态。在静水中,密度较大的颗粒在重力作用下容易自然下沉;密度较小的颗粒,可上浮水面。易于下沉的悬浮物,下沉;密度较小的颗粒,可上浮水面。易于下沉的悬浮物,主要是颗粒较大的粘土。细沙以及矿物质废渣等杂质。能主要是颗粒较大的粘土。细沙以及矿物质废渣等杂质。能够上浮的一般是体积较大密度小于水的有机物,如水藻、够上浮的一般是体积较大密度小于水的有机物,如水藻、植物遗体和细菌等植物遗体和细菌等。第5页,此课件共45页哦)悬浮杂质的来源)悬浮杂质的来源天然水中的悬浮物,主要来源以下几方面:天然水中的悬浮物,主要来源以下几方面:()水流对地表、河床的径流冲
5、刷;()水流对地表、河床的径流冲刷;()各种废水、废弃物侵入水体;()各种废水、废弃物侵入水体;()水生动植物及其死亡残骸的肢解。()水生动植物及其死亡残骸的肢解。第6页,此课件共45页哦)悬浮杂质的危害)悬浮杂质的危害含有悬浮杂质的给水,进入锅炉内,受热后很快下含有悬浮杂质的给水,进入锅炉内,受热后很快下沉,尤其在锅炉的水流缓慢处,悬浮杂质最易沉积。沉,尤其在锅炉的水流缓慢处,悬浮杂质最易沉积。沉积的悬浮物不仅影响锅炉的传热和锅水循环,而且沉积的悬浮物不仅影响锅炉的传热和锅水循环,而且还可堵塞炉管,造成被迫停炉等事故。悬浮杂质虽然还可堵塞炉管,造成被迫停炉等事故。悬浮杂质虽然在静水中可自行分
6、离去除,但需要一定的时间,这在在静水中可自行分离去除,但需要一定的时间,这在工业用水中是很难做到的。所以悬浮物通常采用工业用水中是很难做到的。所以悬浮物通常采用混凝、混凝、沉淀沉淀等水处理方法去除。等水处理方法去除。第7页,此课件共45页哦2、胶体杂质、胶体杂质)胶体杂质的性质)胶体杂质的性质胶体是颗粒直径在胶体是颗粒直径在1nm0.1m之间的微粒,之间的微粒,是某些是某些难溶化合物的集合体难溶化合物的集合体,它具有较大的比表面积,它具有较大的比表面积,吸附多量离子带有电荷,天然水中的胶体大多带负吸附多量离子带有电荷,天然水中的胶体大多带负电。它们在水中能长期保持分散状态,长期静止也电。它们在
7、水中能长期保持分散状态,长期静止也不会自然沉降。胶体颗粒很小,很难用肉眼观察到。不会自然沉降。胶体颗粒很小,很难用肉眼观察到。但胶体对光线具有散射作用,当用一束光通过胶体但胶体对光线具有散射作用,当用一束光通过胶体水中,在光路上就会呈现出一条明显的发亮光带。水中,在光路上就会呈现出一条明显的发亮光带。第8页,此课件共45页哦)胶体杂质的成分)胶体杂质的成分天然水中胶体成分比较复杂,其中主要是天然水中胶体成分比较复杂,其中主要是铁、铝和硅的铁、铝和硅的氧化物氧化物形成的形成的无机矿物胶体无机矿物胶体;其次是水生动植物残骸腐;其次是水生动植物残骸腐烂和分解而形成的烂和分解而形成的有机胶体有机胶体,
8、它们是水体产生色、臭、,它们是水体产生色、臭、味的主要原因之一。味的主要原因之一。第9页,此课件共45页哦)胶体杂质的危害)胶体杂质的危害胶体杂质进入锅内时,同悬浮杂质一样,能形成胶体杂质进入锅内时,同悬浮杂质一样,能形成沉积物沉积物,并在受热面上结成水垢或泥渣粘附物。此外,并在受热面上结成水垢或泥渣粘附物。此外,有机胶体会引起锅水发泡,严重时会引起汽水共沸。有机胶体会引起锅水发泡,严重时会引起汽水共沸。去除水中的胶体杂质,必须用去除水中的胶体杂质,必须用混凝、澄清和过滤混凝、澄清和过滤等等处理方法。处理方法。第10页,此课件共45页哦3、溶解物质、溶解物质在水中呈真溶状态的物质有离子和分子,
9、其颗粒大小在水中呈真溶状态的物质有离子和分子,其颗粒大小约为约为1nm,天然水中的溶解物质大都为离子和一些溶解,天然水中的溶解物质大都为离子和一些溶解气体。气体。1)离子杂质)离子杂质天然水中的离子几乎都是无机盐溶于水中电离形天然水中的离子几乎都是无机盐溶于水中电离形成的其中阳离子有成的其中阳离子有Ca2+、Mg 2+、Na+和和K+,此,此外还含有少量的外还含有少量的Fe2+、Mn2+、NH4+等离子。阴离子等离子。阴离子有有HCO3、SO42 和和Cl ,此外还有少量的此外还有少量的HSiO3、CO32、NO3 等离子。等离子。第11页,此课件共45页哦(1)钙离子)钙离子Ca2+天然水流
10、经含有石灰石天然水流经含有石灰石CaCO3 或石膏石或石膏石CaSO4 2H2O 的岩层时,的岩层时,CaCO3和和CaSO4溶解于水溶解于水便产生便产生Ca2+离子。其中离子。其中CaCO3溶解度虽然极小,但当水溶解度虽然极小,但当水中有足够的中有足够的CO2 时时,CaCO3便按下式进行溶解便按下式进行溶解:由于地下水中由于地下水中CO2含量较高,故地下水中含量较高,故地下水中Ca2+含量含量通常高于地表水。通常高于地表水。第12页,此课件共45页哦(2)镁离子)镁离子Mg2+白云石白云石MgCO3 CaCO3 中中MgCO3成分或菱镁矿成分或菱镁矿MgCO3在有足在有足够够CO2的水中溶
11、解生成的水中溶解生成Mg2+离子:离子:在一般天然水中,在一般天然水中,Mg2+含量比含量比Ca2+少,两者之间随岩层性质和少,两者之间随岩层性质和水的含盐量而变化。通常在低含盐量水中,水的含盐量而变化。通常在低含盐量水中,Mg2+的含量约为的含量约为Ca2+的的1/21/4。但在高含盐量水中(含盐量大于。但在高含盐量水中(含盐量大于1000mg/L),由于钙的),由于钙的碳酸盐和硫酸盐的溶解度比镁小,碳酸盐和硫酸盐的溶解度比镁小,Ca2+离子将首先以离子将首先以CaCO3和和CaSO4沉淀析出,从而使沉淀析出,从而使Ca2+含量减少,含量减少,Mg2+含量将与含量将与Ca2+接接近甚至超过近
12、甚至超过Ca2+。在海水中,。在海水中,Mg2+含量几乎比含量几乎比Ca2+离子多离子多倍,在阳离子中,它的含量仅次于倍,在阳离子中,它的含量仅次于Na+离子。离子。第13页,此课件共45页哦()钠离子()钠离子Na+和钾离子和钾离子K+钠盐广泛存在于自然界中,海相沉积盐中最多。钠盐钠盐广泛存在于自然界中,海相沉积盐中最多。钠盐溶解度都很大,当天然水流经含钠盐土壤时,便溶解大量溶解度都很大,当天然水流经含钠盐土壤时,便溶解大量Na+离子,所以各种天然水源中都含有离子,所以各种天然水源中都含有Na+。含盐量低的。含盐量低的淡水淡水Na+含量较低,高含盐量的苦咸水,尤其是海水,含量较低,高含盐量的
13、苦咸水,尤其是海水,Na+含量远高于其他阳离子。含量远高于其他阳离子。K+在天然水中一般不在天然水中一般不多,但性质与多,但性质与Na+相似,因此在水分析时,通常以相似,因此在水分析时,通常以Na+K+总量表示。总量表示。第14页,此课件共45页哦()铁离子()铁离子Fe2+水中铁离子主要是水中铁离子主要是Fe2+,而,而F e3+因容易水解而生成难溶因容易水解而生成难溶3 Fe(OH)3胶体物质,所以在水中不能游离存在。胶体物质,所以在水中不能游离存在。Fe2+主要存在主要存在于地下水中,地表水含量极少,因地表水中含有充足的溶解于地下水中,地表水含量极少,因地表水中含有充足的溶解氧,当氧,当
14、pH7 左右时,铁以胶体状的左右时,铁以胶体状的 Fe(OH)3存在于水中或存在于水中或以某些高价有机铁存在。以某些高价有机铁存在。()重碳酸根()重碳酸根HCO3重碳酸根主要来自水中重碳酸根主要来自水中CO2 与碳酸盐或金属氧化物反应的结与碳酸盐或金属氧化物反应的结果。部分来自果。部分来自CO2本身的溶解它是一般低含盐量水中含量最多本身的溶解它是一般低含盐量水中含量最多的阴离子但在高含盐量的水中,的阴离子但在高含盐量的水中,HCO3含量在阴离子中所占比含量在阴离子中所占比例很小,因为它在例很小,因为它在CO2含量有限的情况下,易转化为碳酸盐。含量有限的情况下,易转化为碳酸盐。第15页,此课件
15、共45页哦()硫酸根()硫酸根SO42硫酸盐在自然界分布也较广泛。当天然水流经硫酸盐(如硫酸盐在自然界分布也较广泛。当天然水流经硫酸盐(如石膏矿石膏矿CaSO4 2H2O)岩层时,便溶解出少量的硫酸根。在黄)岩层时,便溶解出少量的硫酸根。在黄铁矿铁矿FeS2 的酸性矿水中,由于下列反应:的酸性矿水中,由于下列反应:产生大量的产生大量的SO42。此外。此外,含硫有机物经氧化分解反应也会含硫有机物经氧化分解反应也会产生产生SO42。在中等含盐量的天然水中。在中等含盐量的天然水中,SO42含量较多,在低含量较多,在低含盐量或高含盐量水中偏少,这是因为硫酸盐的溶解度一般含盐量或高含盐量水中偏少,这是因
16、为硫酸盐的溶解度一般大于碳酸盐而小于氯化物。大于碳酸盐而小于氯化物。(7)氯离子)氯离子Cl氯离子是天然水中普遍存在的一种离子这是由于水流经含氯离子是天然水中普遍存在的一种离子这是由于水流经含有氯化物岩层时而溶入的。天然水中有氯化物岩层时而溶入的。天然水中Cl含量相差悬殊,因氯化含量相差悬殊,因氯化物的溶解度都很高,所以,它通常随着水的含盐量的增加而物的溶解度都很高,所以,它通常随着水的含盐量的增加而升高在低含盐量水中升高在低含盐量水中Cl含量较少;在高含盐量水中,含量较少;在高含盐量水中,Cl往往往往是水中主要的阴离子。是水中主要的阴离子。第16页,此课件共45页哦2)气体杂质)气体杂质天然
17、水中的溶解气体杂质,多以低分子状态存在于天然水中的溶解气体杂质,多以低分子状态存在于水中,主要有氧气和二氧化碳气体,个别地区有时还水中,主要有氧气和二氧化碳气体,个别地区有时还会溶有少量的硫化氢和二氧化硫气体。氮气也能溶解会溶有少量的硫化氢和二氧化硫气体。氮气也能溶解于水中,但它对锅炉设备没有任何危害。于水中,但它对锅炉设备没有任何危害。第17页,此课件共45页哦()氧气()氧气O2天然水中的天然水中的O2 主要是由大气中的氧气溶解到水中,有的也部分来自水生主要是由大气中的氧气溶解到水中,有的也部分来自水生植物的光和作用所产生的氧气。溶解在水中的氧气,简称溶解氧。植物的光和作用所产生的氧气。溶
18、解在水中的氧气,简称溶解氧。天然水的氧含量一般在天然水的氧含量一般在014 毫克毫克/升。地表水中溶解氧含量与水温、气压及升。地表水中溶解氧含量与水温、气压及水中有机物含量有关,水中有机物进行氧化分解需消耗溶解氧,如果有机物较多,水中有机物含量有关,水中有机物进行氧化分解需消耗溶解氧,如果有机物较多,耗氧速度超过从空气中补充的溶氧速度,则水中的溶解氧量将减少。受到有机物耗氧速度超过从空气中补充的溶氧速度,则水中的溶解氧量将减少。受到有机物污染严重时,水中的溶解氧甚至接近于零,这时,有机物在缺氧条件下分解,出污染严重时,水中的溶解氧甚至接近于零,这时,有机物在缺氧条件下分解,出现腐败发酵现象,使
19、水质严重恶化。地下水与空气接触较少,含氧量通常比地表现腐败发酵现象,使水质严重恶化。地下水与空气接触较少,含氧量通常比地表水少,且随着深度增加而减少,在一定深度下,地下水中溶解氧几乎为零。溶解水少,且随着深度增加而减少,在一定深度下,地下水中溶解氧几乎为零。溶解氧对金属有着强烈腐蚀作用,所以对火力发电厂来说,溶解氧是一个十分有害的氧对金属有着强烈腐蚀作用,所以对火力发电厂来说,溶解氧是一个十分有害的杂质。杂质。第18页,此课件共45页哦()二氧化碳气()二氧化碳气CO2天然水中都含有溶解的二氧化碳气体。它的主要来源是水体天然水中都含有溶解的二氧化碳气体。它的主要来源是水体或土壤中的有机物进行生
20、物氧化时的分解产物。空气中的二氧化或土壤中的有机物进行生物氧化时的分解产物。空气中的二氧化碳也可溶于水中,但是空气中的二氧化碳所占比例只有碳也可溶于水中,但是空气中的二氧化碳所占比例只有0.030.04,相应在水中可溶的二氧化碳量只有,相应在水中可溶的二氧化碳量只有0.51 毫克毫克/升。只有升。只有海洋中的二氧化碳几乎全部是由空气中二氧化碳溶解的,所以,海洋中的二氧化碳几乎全部是由空气中二氧化碳溶解的,所以,海水中二氧化碳含量最少。海水中二氧化碳含量最少。地表水中溶解的二氧化碳,一般不会超过地表水中溶解的二氧化碳,一般不会超过2030 毫克毫克/升,升,地下水可含地下水可含1540 毫克毫克
21、/升,最大不超过升,最大不超过150 毫克毫克/升,而某些矿升,而某些矿泉水中二氧化碳含量可高达数百毫克泉水中二氧化碳含量可高达数百毫克/升。升。天然水中溶解的二氧化碳,约天然水中溶解的二氧化碳,约99呈分子状态,称为游离二氧化呈分子状态,称为游离二氧化碳。仅有碳。仅有1左右与水作用生成碳酸。这两部分的总量也称游离碳酸。左右与水作用生成碳酸。这两部分的总量也称游离碳酸。含有游离二氧化碳较多的水对金属有腐蚀作用含有游离二氧化碳较多的水对金属有腐蚀作用,同时还会加剧溶解氧同时还会加剧溶解氧对金属的腐蚀。在锅炉用水和冷却水对金属的腐蚀。在锅炉用水和冷却水 中含有二氧化碳具有较大的危中含有二氧化碳具有
22、较大的危害。害。第19页,此课件共45页哦(3)硫化氢气)硫化氢气H2S天然水中的硫化氢气体是由含硫蛋白质在水中的分天然水中的硫化氢气体是由含硫蛋白质在水中的分解,水中硫酸盐类的还原和火山爆发喷射所产生的。解,水中硫酸盐类的还原和火山爆发喷射所产生的。硫化氢易氧化,只能在缺氧的条件下存在,同时因空硫化氢易氧化,只能在缺氧的条件下存在,同时因空气中硫化氢的分压极低,水中硫化氢极易逸出,气中硫化氢的分压极低,水中硫化氢极易逸出,因此地表水含量极微,甚至为零。地下水相对含因此地表水含量极微,甚至为零。地下水相对含量较高,尤其是深层地下水。量较高,尤其是深层地下水。第20页,此课件共45页哦天然水中的
23、离子按其含量而可为三类,如表天然水中的离子按其含量而可为三类,如表11,其中含量最高的第,其中含量最高的第I类类离子是水处理过程中需要净化的主要对象。离子是水处理过程中需要净化的主要对象。第21页,此课件共45页哦二、天然水的分类二、天然水的分类天天然然水水的的分分类类方方法法很很多多,按按总总硬硬度度(1/2 1/2 CaCa2+2+1/2Mg+1/2Mg2+2+)的的大大小小,可可分分 为为 极极 软软 水水(硬硬 度度 在在 1.0mmol/L1.0mmol/L以以 下下)、软软 水水(硬硬 度度 在在1.03.0mmol/L1.03.0mmol/L)、中中等等硬硬度度水水(硬硬度度在在
24、3.06.0mmol/L3.06.0mmol/L)、硬硬水水(硬度在(硬度在6.09.0mmol/L6.09.0mmol/L)、极硬水(硬度在)、极硬水(硬度在9.0mmol/L9.0mmol/L以上)。以上)。按按含含盐盐量量的的高高低低,可可分分为为低低含含盐盐量量水水(含含盐盐量量在在200mg/L200mg/L以以下下)、中中等等含含盐盐量量水水(含含盐盐量量在在200mg/L500mg/L200mg/L500mg/L)、较较高高含含盐盐量量水水(含含盐盐量量在在500mg/L1000mg/L500mg/L1000mg/L)、高含盐量水(含盐量在)、高含盐量水(含盐量在1000mg/L
25、1000mg/L以上)。以上)。按按硬硬度度和和碱碱度度的的关关系系,可可分分为为碱碱性性水水(碱碱度度大大于于硬硬度度)和和非非碱碱性性水水(碱碱度度小小于于硬硬度度)两两类类。非非碱碱性性水水又又可可分分为为钙钙硬硬水水(1/2 1/2 CaCa2+2+碱碱度度)和和镁镁硬硬水水(1/2Ca1/2Ca2+2+碱度。碱度。第22页,此课件共45页哦第第2节电厂用水的水质指标节电厂用水的水质指标锅炉用水中水质指标的表达方式通常有两种:锅炉用水中水质指标的表达方式通常有两种:一一种种是是表表示示水水中中所所含含有有的的离离子子或或分分子子来来表表示示,如如钠钠离离子子、氯氯离离子子、磷磷酸酸根根
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