第1章 電廠用水概述

發(fā)電廠類型

鍋爐汽輪機發(fā)電機

蒸汽化學能(燃料)熱能機械能電能PowerPlant可以看出以下結論：①能量守恒定律；②火電廠可分為三大系統(tǒng)：燃燒系統(tǒng)、水汽系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)；③熱力系統(tǒng)中的水汽是密閉、循環(huán)運行的；

④火電廠是一個能量轉化工廠。將燃料中的化學能最終轉化為電能，電是火電廠的產品。

能量轉化過程示意圖

火電廠汽水系統(tǒng)：過熱蒸汽除氧器補給水生水低壓加熱器高壓加熱器排氣凝結水凝結水泵汽輪機發(fā)電機過熱器鍋爐省煤器鍋爐給水給水泵水處理設備循環(huán)水泵冷卻水凝汽器(軟化)600MW汽輪發(fā)電機組汽水循環(huán)流程熱力發(fā)電廠機組容量和蒸汽參數(shù)名稱額定功率(MW)蒸汽參數(shù)鍋爐汽輪機汽壓(MPa)汽溫(℃)汽壓(MPa)汽溫(℃)中壓機組6,12,253.94503.43435高壓機組50,1009.815408.82535超高壓機組12520013.2313.7355554012.2312.74550535亞臨界壓力機組30016.6818.2755554116.1716.6655053560018.2754116.66537超臨界壓力機組≥600＞22.11——＞22.11——水、汽命名(1)原水：未經(jīng)任何處理的天然水(如江河、湖、泊、海洋、地下水等)稱為原水，又稱生水。(2)清水：原水經(jīng)過混凝澄清過濾后，去掉懸浮物的水稱為清水。(3)鍋爐補給水：原水經(jīng)過各種方法凈化處理后，用來補充熱力發(fā)電廠汽水損失的水，稱為鍋爐補給水?？煞譃檐浕?、蒸餾水、除鹽水和高純水等。(4)凝結水：在汽輪機中做功后的乏汽冷凝成的水稱為凝結水。(5)疏水：各種蒸汽管道和用汽設備中的蒸汽冷凝水稱為疏水。(6)返回水：熱電廠向用戶供熱后，回收的蒸汽冷凝水稱為返回水。(7)給水：送進鍋爐的水稱為給水。發(fā)電廠的給水主要由凝結水，補給水和各種疏水組成。(8)鍋爐水：在鍋爐本體的蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為鍋爐水，習慣上簡稱爐水。(9)冷卻水：用作冷卻介質的水稱為冷卻水，又稱循環(huán)水。主要是指通過凝汽器用以冷卻汽輪機排汽的水。(10)飽和蒸汽：爐水吸熱蒸發(fā)成為濕分較大的蒸汽。(11)再熱蒸汽：在汽輪機高壓缸做功后的蒸汽，重新抽出進入鍋爐再熱器加熱，然后再進入中壓缸繼續(xù)做功的蒸汽。(12)過熱蒸汽：飽和蒸汽經(jīng)過熱器加熱后的干蒸汽。第一章電廠用水概述第一節(jié)電廠用水的水源及水質特點第二節(jié)天然水中的雜質和天然水分類第三節(jié)電廠用水的水質指標

第一節(jié)電廠用水的水源及特點一、水的結構二、水的特性三、水的自然分布四、水的運動五、天然水中的雜質特性六、鍋爐補給水凈化流程一、水分子的結構水的基本化學式為H2O。兩個氫原子核排列成以氧原子核為頂?shù)牡妊切巍Ｋ肿邮且粋€極性很強的分子。在正極一方有兩個裸露的氫核，在負極一方有氧的兩對孤對電子，五個水分子之間形成四個氫鍵，其中每一個外圍分子又再與另外的分子繼續(xù)生成氫鍵。這種現(xiàn)象稱為水分子的締合現(xiàn)象，所以水是單個分子H2O和(H2O)n的混合物，(H2O)n稱為水子的集聚體或聚合物。二、水的特性1、水的狀態(tài)水在常壓下有汽、液、固三態(tài)。在常壓下，水的冰點為0℃，沸點為100℃。在自然環(huán)境中可以固體存在，也可以液體存在，并有相當部分變?yōu)樗羝??；鹆Πl(fā)電廠的生產工藝就是利用水的這種三態(tài)變化來2、水的密度轉換能量的。水的密度是3.98℃時最大為1g/cm3。高于或低于此溫度時，其密度都小于1g/cm3。

3、水的比熱容在所有的液體和固體物質中，水的比熱容最大（4.1868J/g℃）同時水也有很大的蒸發(fā)熱和溶解熱。這是因為水加熱時，熱量不僅消耗于水溫升高，還消耗于水分子聚合物的解離(氫鍵)。4、水的溶解能力水是一種優(yōu)良極性溶劑。能溶解大量雜質。鍋爐補給水凈化的任務就是將水在自然界中所溶解的雜質除去。5、水的電導因為水是一種很弱的兩性電解質，能電離出少量的H+和OH-，所以即使是理想的純水也有一定的導電能力，這種導電能力常用電導率來表示。電阻率是對斷面為lcm×lcm、長lcm體積的水所測得的電阻，單位是歐姆?厘米(Ω?cm)。電導率是電阻率的倒數(shù)。電導率的單位是西門子/厘米(S/cm或μS/cm)。

25℃時純水的電導率為0.0546微西門子/厘米(μS/cm)。6、水的沸點與蒸汽壓蒸發(fā)

H2O(l)H2O（g）凝結在溫度一定的情況下，達到動態(tài)平衡時的蒸汽稱為該溫度下的飽和蒸汽，這時的蒸汽壓力稱為飽和蒸汽壓，簡稱蒸汽壓。當水的溫度升高到一定值，其蒸汽壓力等于外界壓力時，水就開始沸騰，這時的溫度稱為該壓力下的沸點。當氣體高于某一溫度時，不管加多大壓力都不能將氣體液化，這一溫度稱為氣體的臨界溫度。在臨界溫度下，使氣體液化的壓力稱為臨界壓力。水蒸汽的臨界溫度為374.15℃，臨界壓力為22.129MPa。7、水的化學性質（1）水能與金屬和非金屬作用放出氫

2Na+2H2O→2NaOH+H2↑Mg+2H2O→Mg(OH)2+H2↑3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2↑3Fe+4H2O→Fe(OH)2+4H2↑C+H2O→CO+H2↑（2）水還能與許多金屬和非金屬的氧化物反應，生成堿和酸。

CaO+H2O→Ca(OH)2SO3+H2O→H2SO4CO2+H2O→H2CO3（3）水有很強的穩(wěn)定性，加熱到2000℃時，才有0.588%的水分解：2H2O=H2↑+O2↑

水具有以上的特性，是水用來做熱力發(fā)電廠能量轉換的介質的先決條件。三、水的自然分布1、生物圈生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物(包括人類)及其生存環(huán)境的總體。它是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)，其劃分的范圍在海平面以上9km到海平面以下10km，它包括了上千萬種物種。生物圈中所有的生物都離不開水，水是生命最基礎的物質，沒有水就沒有生命。2、水圈（水的分布）

地球是一個水量極其豐富的天體。海洋和陸地上的液態(tài)水和固態(tài)水構成了一個連續(xù)的圈層，覆蓋著3/4以上的地球表面，稱為水圈，它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、淺層與深層地下水以及兩極冰帽和高山冰川的冰，還包括大氣中的水滴和水蒸汽。水的分布比例四、水的運動：

①

自然循環(huán)運動：②水的社會循環(huán)

五、水中雜質的綜合特性粒徑（mm）10-910-810-710-610-510-410-310-20.1分類真溶液膠體懸浮物成分主要離子溶解氣體無機有機下沉物（無機）漂浮物（有機）陰陽主要維量Cl-SO42-HCO3-CO32-HsiO3-Na+K+Ca2+Mg2+O2CO2N2H2SCH4SiO2?H2OFe(OH)3?H2OAl2O3?H2O腐殖質富里酸硅鋁酸鹽顆粒、沙礫、粘土動植物殘枝碎片危害結垢、積鹽、腐蝕污染強堿性陰離子交換樹脂、硅垢堵塞管路污染陽樹脂特征透明光照下混濁渾濁肉眼可見分辨工具質子顯微鏡超顯微鏡顯微鏡常用處理方法蒸餾、電滲析、反滲透、閃蒸、離子交換超濾精密過濾自然沉降、過濾混凝、澄清、過濾天然水的特點1．地表水（江、河、湖、泊）：(1)懸浮物和膠體含量較多，濁度較高。(2)含鹽量較低，硬度和CO2含量較低。(3)含氧量呈飽和狀態(tài)。

(4)地表水易被污染；含有藻類，并具有色、臭、味。2．地下水：

(1)經(jīng)土壤和砂礫的過濾去除了水中大部分懸浮物和菌類，水質清澈。

(2)水質和水溫較穩(wěn)定。

(3)溶解氧含量較低，游離CO2含量較高。

(4)含鹽量和硬度較高。

(5)含有廣泛的鐵質。

(6)不易被污染。3、海水：（1）含鹽量特高，約35g/L左右。（2）藻類和有機物含量很高。（3）懸浮物含量很高。海水的化學組分通常用鹽度和氯度表示。鹽度是表示海水含鹽量的指標，一般為35‰左右；氯度是表示海水中氯化物含量的指標，一般為20‰左右。六、火電廠用水特點

1、地表水（江河湖泊）（1）江河水：因季節(jié)河流域不同水質有所不同。低含鹽量水(<200mg/L)為碳酸鹽型水質，陽離子以Ca2+為主；較高含鹽量水(>500mg/L)為硫酸鹽型水質，陽離子以Na+為主；高含鹽量水(>1000mg/L)為氯化物型水質，陽離子也以Na+為主。（2）湖泊水：淡水湖的離子總量為小于1000mg/L；咸水湖的離子總量為1000～25000mg/L；鹽水湖的離子總量為大于25000mg/L。五大淡水湖，即鄱陽湖、洞庭湖、太湖、洪澤湖、巢湖。青海湖為咸水湖。2、地下水：埋藏在地表以下的所有天然水都稱為地下水。按其埋藏的條件分為潛水(淺層地下水)和承壓水(深層地下水)兩種。淺層地下水是指分布在第一個隔水層以上靠近地表面的沉積物孔隙內水、風化巖石裂縫內水、碳酸鹽巖溶洞內水等。深層地下水是指隔水層之間的水。3、海水：海水是天然水體的主要組成部分，它覆蓋的面積約占地球表面的71％。含鹽量特別高，約為35g/L左右。七、地表水和地下水的差異：1、地表水江、河、湖水的特點是：

(1)懸浮物含量高。

(2)含鹽量較低，硬度和CO2含量較低。

(3)地表水中的含氧量呈飽和狀態(tài)。

(4)地表水易被污染。2、地表水海水的特點是：

(1)懸浮物含量高。

(2)含鹽量很高，氯化物含量最高。

(3)含氧量呈飽和狀態(tài)。

(4)海生動植物較多，尤其是貝類、藻類等有機物含量很高。3、地下水的特點

(1)懸浮物和菌類含量低，水質清澈。

(2)水質和水溫較穩(wěn)定。

(3)溶解氧含量較低，游離二氧化碳含量較高。

(4)含鹽量和硬度較地表水高（海水除外）。

(5)含有廣泛的鐵質。

(6)不易被污染。八、鍋爐補給水凈化及處理

九、天然水中的主要幾種化合物

1、水中的碳酸化合物

K1K2CO2(aq)+H2OH++HCO3-2H++CO32-K1=10-3,K2=10-7,K1=104K2

根據(jù)平衡關系式得：

PH=6.35+lg[HCO3-]-lg[CO2]PH=10.33+lg[CO32-]-lg[HCO3-]1=[CO2]/C+[HCO3-]/C+[CO32-]/C

由方程組繪成碳酸鹽的電離度和PH的關系圖：從上圖可以看出：(1)當PH≤4.3時，碳酸鹽化合物全部轉化為CO2；(2)當PH值升高時，[CO2]降低，[(HCO3-)增大，當pH＝8.3～8.4時，碳酸化合物全部轉化為HCO3-；(3)PH值再繼續(xù)升高(大于8.3時)，

CO2消失，

HCO3-和CO32-同時存在，[HCO3-]含量降低，[CO32-]含量增大，當pH=12時，水中碳酸化合物幾乎完全以CO32-的形態(tài)存在。2、硅酸化合物

K1K2H2SiO3H++HSi03-2H++Si032-(固體)

不同PH值時水中各種硅酸化合物的百分硅酸形式PH值567891011H2SiO310099.999.099.950.08.90.8HSiO3-0.11.09.150.091.098.2SiO32-0.11.0十、天然水的分類1、按水質指標分類（1）按含鹽量分類天然水按含鹽量分四類（2）按硬度分類按水中硬度的含量，可將天然水分為五種類型低含鹽量水中等含鹽量水較高含鹽量水高含鹽量水<200mg/L200～500mg/L500～1000mg/L1000mg/L極軟水軟水中等硬度水硬水極硬水<1.0mmol/L1.0～3.0mmol/L3.0～6.0mmol/L6.0～9.0mmol/L>9.0mmol/L2、按水處理工藝學

離子的結合順序為：Ca2+、Mg2+、Na++K+HCO3-、SO42-、C1-（1）堿性水

（2）非堿性水1／2Ca2+1／2Mg2+Na++K+HCO3-1／2SO42-C1-1／2Ca（HCO3）21／2Mg（HCO3）2NaHCO3+KHCO3Na2SO4+K2SO4NaC1+KC11