第一講電廠化學(xué)基礎(chǔ)知識

1、電廠化學(xué)第一講電廠化學(xué)第一講白健美白健美一、一、 電廠用水概述電廠用水概述1.1 1.1 水的性質(zhì)水的性質(zhì)1.2 1.2 水中的雜質(zhì)水中的雜質(zhì)1.3 1.3 水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)1.4 1.4 水質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系及計(jì)算水質(zhì)指標(biāo)間的相互關(guān)系及計(jì)算1.5 1.5 水在火力發(fā)電廠的重要作用水在火力發(fā)電廠的重要作用1.6 1.6 火力發(fā)電鍋爐的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及說明火力發(fā)電鍋爐的水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及說明 單分子水由原子量計(jì)算得分子量為單分子水由原子量計(jì)算得分子量為18，但實(shí)驗(yàn)測得氣態(tài)水，但實(shí)驗(yàn)測得氣態(tài)水的分子量為的分子量為18.64，液態(tài)水的分子量還大，這就說明有聚合態(tài)，液態(tài)水的分子量還大，這就說明有聚合態(tài)水存在

2、。通常把這種由簡單分子結(jié)合成復(fù)雜分子的集合體，水存在。通常把這種由簡單分子結(jié)合成復(fù)雜分子的集合體，而不改變單個(gè)分子的化學(xué)性質(zhì)的作用，稱為分子的締合：而不改變單個(gè)分子的化學(xué)性質(zhì)的作用，稱為分子的締合： n(H2O) = (H2O)n （n=1、2、3） H 104.50 HH HH HH HH HH H1.1 1.1 水的性質(zhì)水的性質(zhì)1. 1. 水的組成及結(jié)構(gòu)水的組成及結(jié)構(gòu)2. 2. 水的物理性質(zhì)水的物理性質(zhì) 水的蒸氣壓水的蒸氣壓(100時(shí)為時(shí)為101.325kPa)溫度升高水的蒸氣壓升高。溫度升高水的蒸氣壓升高。PV=nRT 水的密度水的密度(4 1.0103kg/m3) 其它溫度下水的密度均

3、小于此值。其它溫度下水的密度均小于此值。 水的比熱水的比熱(14.5 至至15.5時(shí)為時(shí)為4.18kJ/kg.K) 高于此溫度水的比熱變小，低于此溫度變大高于此溫度水的比熱變小，低于此溫度變大 水的介電常數(shù)水的介電常數(shù)81 （2525）溫度升高水的介電常數(shù)減小溫度升高水的介電常數(shù)減小 水的的表面張力水的的表面張力(20時(shí)為時(shí)為72.810-3N/m2) 溫度升高水的表面張力減小溫度升高水的表面張力減小3. 3. 高溫（高溫（300300以上）爐水的性質(zhì)以上）爐水的性質(zhì)高溫爐水高溫爐水溫度升高至溫度升高至接近臨界點(diǎn)時(shí)：接近臨界點(diǎn)時(shí)： 蒸氣壓直線上升蒸氣壓直線上升 水的密度水的密度直線下降直線下降

4、 水蒸汽的密度水蒸汽的密度直線上升直線上升 水的比熱水的比熱直線下降直線下降 水蒸汽的比熱水蒸汽的比熱直線上升直線上升 水的介電常數(shù)水的介電常數(shù)直線下降直線下降 水蒸汽的介電常數(shù)水蒸汽的介電常數(shù)直線上升直線上升 水的表面張力水的表面張力直線下降至零直線下降至零水的臨界點(diǎn)：水的臨界點(diǎn)：374.15 ，22.1MPa性質(zhì)性質(zhì)溫度溫度臨臨界界溫溫度度水的密度水的密度水蒸汽的密度水蒸汽的密度3004. 4. 超臨界水的性質(zhì)超臨界水的性質(zhì)水的超臨界狀態(tài)水的超臨界狀態(tài):當(dāng)水的溫度和壓力分別高于臨界溫度和臨界壓力時(shí)當(dāng)水的溫度和壓力分別高于臨界溫度和臨界壓力時(shí)的狀態(tài)。在超臨界狀態(tài)下水表現(xiàn)出與常溫下不同的理化性

5、質(zhì)，的狀態(tài)。在超臨界狀態(tài)下水表現(xiàn)出與常溫下不同的理化性質(zhì)，表表2.1.1 普通水與超臨界水性質(zhì)的比較普通水與超臨界水性質(zhì)的比較水的狀態(tài)水的狀態(tài)普通水普通水 臨界水臨界水超臨界水超臨界水過熱蒸汽過熱蒸汽溫度溫度/ / 2525374.15374.15450450450450壓力壓力/MPa /MPa 0.10.122.122.1272713.613.6介電常數(shù)介電常數(shù) 81815.45.41.81.81.01.0氧溶解度氧溶解度/(mg/(mgL L1 1) ) 8 8完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶完全互溶密度密度/(mg/(mgmm3 3) ) 0.9980.998 0.128 0.

6、1284.194.1910103 3 粘度粘度/cp /cp 0.890 0.890 0.0298 0.0298 2.65 2.6510105 5 有效擴(kuò)散系數(shù)有效擴(kuò)散系數(shù)(cm(cm2 2s s1 1) ) 7.747.7410106 6 7.677.6710104 4 1.791.7910103 3 1.2 1.2 水中的雜質(zhì)水中的雜質(zhì) 懸浮物：懸浮物：懸浮物是構(gòu)成水中混濁度的主要因素，一般粒徑在懸浮物是構(gòu)成水中混濁度的主要因素，一般粒徑在100nm 100nm 以上以上 膠體物質(zhì)：膠體物質(zhì)：是由許多分子或離子組成的集合體，其顆粒直徑一是由許多分子或離子組成的集合體，其顆粒直徑一般為般為1

7、nm100nm1nm100nm之間之間 。 溶解物質(zhì)：溶解物質(zhì)：天然水中溶解物質(zhì)大都以離子或溶解氣體的形式存天然水中溶解物質(zhì)大都以離子或溶解氣體的形式存在。在。 溶解離子：溶解離子： NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+ 、HCOHCO3 3、CICI、SOSO4 42 2等。等。 溶解氣體：溶解氣體：主要有主要有O O2 2、COCO2 2 等。等。 有機(jī)物：有機(jī)物：腐殖質(zhì)腐殖質(zhì) 火電廠中生產(chǎn)用水的分類火電廠中生產(chǎn)用水的分類原水：原水：原水就是鍋爐的水源水。通常包括地表水和地下水。原水就是鍋爐的水源水。通常包括地表水和地下水。 給水：給水：直接進(jìn)入鍋爐供鍋爐蒸發(fā)或

8、加熱的水稱為鍋爐給水。直接進(jìn)入鍋爐供鍋爐蒸發(fā)或加熱的水稱為鍋爐給水。補(bǔ)給水：補(bǔ)給水： 生水經(jīng)過各種水處理工藝處理后補(bǔ)充鍋爐汽水損生水經(jīng)過各種水處理工藝處理后補(bǔ)充鍋爐汽水損失的水失的水 稱為補(bǔ)給水。稱為補(bǔ)給水。生產(chǎn)回水或凝結(jié)水：生產(chǎn)回水或凝結(jié)水：蒸汽的熱能被利用后，所回收的冷凝蒸汽的熱能被利用后，所回收的冷凝水通常稱為生產(chǎn)回水或凝結(jié)水。水通常稱為生產(chǎn)回水或凝結(jié)水。爐水：爐水：鍋爐體內(nèi)加熱或蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為爐水或鍋爐體內(nèi)加熱或蒸發(fā)系統(tǒng)中流動著的水稱為爐水或稱鍋水。稱鍋水。排污水：排污水：由于爐水經(jīng)相當(dāng)長時(shí)間循環(huán)運(yùn)行，水中的微量雜由于爐水經(jīng)相當(dāng)長時(shí)間循環(huán)運(yùn)行，水中的微量雜質(zhì)被濃縮，為保證爐水

9、的質(zhì)量，必須排污，這就是排污水。質(zhì)被濃縮，為保證爐水的質(zhì)量，必須排污，這就是排污水。冷卻水：冷卻水：用作冷卻介質(zhì)的水稱為冷卻水。用作冷卻介質(zhì)的水稱為冷卻水。1.31.3 水質(zhì)指標(biāo)與水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)與水質(zhì)技術(shù)指標(biāo) 鍋爐用水中水質(zhì)指標(biāo)的表達(dá)方式通常有兩種：鍋爐用水中水質(zhì)指標(biāo)的表達(dá)方式通常有兩種： 一種是表示水中所含有的一種是表示水中所含有的離子或分子離子或分子來表示，來表示，如鈉離子、如鈉離子、氯離子、磷酸根離子、溶解氧等等氯離子、磷酸根離子、溶解氧等等, ,一般稱為一般稱為水質(zhì)指標(biāo)水質(zhì)指標(biāo)。 另一種則并不代表某種單純的物質(zhì)，而是表示另一種則并不代表某種單純的物質(zhì)，而是表示某些化合某些化合物的

10、組合物的組合 或表征某種特性?；虮碚髂撤N特性。 例如：例如：硬度、堿度、溶解固形物、電導(dǎo)率等，這種指標(biāo)硬度、堿度、溶解固形物、電導(dǎo)率等，這種指標(biāo)是由于技術(shù)上的需要而擬定的。故稱為是由于技術(shù)上的需要而擬定的。故稱為技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)。在實(shí)。在實(shí)際中有時(shí)不加區(qū)分。際中有時(shí)不加區(qū)分。2.2.水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)水質(zhì)技術(shù)指標(biāo)1 1）懸浮物和濁度）懸浮物和濁度，懸浮物是指經(jīng)過濾后分離出來的不溶于水的，懸浮物是指經(jīng)過濾后分離出來的不溶于水的固體混合物，可以通過重量法測定，由于方法很麻煩，在實(shí)際固體混合物，可以通過重量法測定，由于方法很麻煩，在實(shí)際中常采用測濁度的方法來衡量懸浮物和膠體物質(zhì)的含量。中常采用測濁度的方法

11、來衡量懸浮物和膠體物質(zhì)的含量。濁度濁度的單位通常用的單位通常用“福馬肼福馬肼”（FTUFTU）表示。）表示。濁度的測定濁度的測定: : 通過比較被測水樣透過光和標(biāo)準(zhǔn)參比懸濁液透過通過比較被測水樣透過光和標(biāo)準(zhǔn)參比懸濁液透過光的強(qiáng)度而得到光的強(qiáng)度而得到. . 濁度的單位濁度的單位FTUFTU單位表示的濁度所用儀器是普通的分光光度計(jì)的原理，單位表示的濁度所用儀器是普通的分光光度計(jì)的原理，所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液是福馬肼溶液。所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液是福馬肼溶液。NTUNTU是用透射儀測定的濁度單位，所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液也是用透射儀測定的濁度單位，所用的標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液也是福馬肼溶液。是福馬肼溶液。JTUJTU是用硅藻

12、土作標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液的，所用儀器同是用硅藻土作標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液的，所用儀器同F(xiàn)TUFTU。 這三種濁度單位表示的濁度對于同一種有濁度的溶液來這三種濁度單位表示的濁度對于同一種有濁度的溶液來說差別不大。說差別不大。硬度硬度：水中所有高價(jià)金屬離子的總和都稱硬度（：水中所有高價(jià)金屬離子的總和都稱硬度（YDYD）。）。 常常用的硬度的定義式為：用的硬度的定義式為：YDYD（1/2Ca 1/2Ca 2+2+ +1/2Mg +1/2Mg2+ 2+ ） 硬度的單位硬度的單位：通常以碳酸鈣或氧化鈣或德國度表示。：通常以碳酸鈣或氧化鈣或德國度表示。 量濃度量濃度，mol/L . mol/L . 德國度德國度，（，（o

13、oG G）。）。1 1o oG= 10mg/LCaOG= 10mg/LCaO，ppmppm（mg/Lmg/L），）， 1 mmol/L=50ppmCa1 mmol/L=50ppmCa硬硬 度度 例例2.1 某水分析結(jié)果為：某水分析結(jié)果為：Ca2+的濃度為的濃度為60.0mg/L ; Mg2+的濃度為的濃度為24.3mg/L,試用各種方法表示總硬度。試用各種方法表示總硬度。 解：解：1/2Ca2+和和1/2Mg2+的摩爾質(zhì)量分別為的摩爾質(zhì)量分別為20g/mol和和12.15g/mol。 YD=（60/20 +24.3/12.15）mmol/L =5.0mmol/L YD=5.0mmol/L2.8

14、 oG/ mmol/L =14 oG YD=5.0 mmol/L50 ppm/mmol/L=250ppm堿度：堿度：表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量，在水表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量，在水中堿度主要是中堿度主要是OH、1/2CO32、HCO3。天然水中的。天然水中的堿度主要是堿度主要是HCO3。酸度：酸度：表示水中能接受氫氧根離子的一類物質(zhì)的量，表示水中能接受氫氧根離子的一類物質(zhì)的量，在水中酸度主要有各種酸類及強(qiáng)酸弱堿鹽，天然水中在水中酸度主要有各種酸類及強(qiáng)酸弱堿鹽，天然水中的酸度主要是的酸度主要是H2CO3。陽床出水的酸度主要是強(qiáng)酸陽床出水的酸度主要是強(qiáng)酸HCI、H2SO4。及碳酸。

15、及碳酸H2CO3。堿度和酸度可用酸堿滴定法測定。堿度和酸度可用酸堿滴定法測定。堿度和酸度堿度和酸度有有 機(jī)機(jī) 物物 COD： 在一定的條件下，用一定的強(qiáng)氧化劑與水中各在一定的條件下，用一定的強(qiáng)氧化劑與水中各種有機(jī)物及亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等作用，種有機(jī)物及亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等作用，然后將所消耗的氧化劑的量，計(jì)算折合成氧的然后將所消耗的氧化劑的量，計(jì)算折合成氧的質(zhì)量濃度，稱為質(zhì)量濃度，稱為化學(xué)耗氧量，化學(xué)耗氧量，單位以單位以mg/L來表來表示。示。 BOD: 在指定的條件下，水中的有機(jī)物進(jìn)行生物氧化時(shí)在指定的條件下，水中的有機(jī)物進(jìn)行生物氧化時(shí)所消耗溶解氧的量，即為所消耗溶解氧的量，即為生

16、化需氧量生化需氧量，單位用，單位用mg/LO2表示。表示。 TOC: 水樣中的有機(jī)物在水樣中的有機(jī)物在900高溫和催化劑的條件下高溫和催化劑的條件下氣化、燃燒，這時(shí)水樣中的有機(jī)碳和無機(jī)碳全部氣化、燃燒，這時(shí)水樣中的有機(jī)碳和無機(jī)碳全部氧化成氧化成CO2，然后利用紅紅外線氣體分析儀分別然后利用紅紅外線氣體分析儀分別測定總的測定總的CO2量和無機(jī)碳產(chǎn)生的量和無機(jī)碳產(chǎn)生的CO2量，兩者只量，兩者只差即為差即為總有機(jī)碳總有機(jī)碳。有有 機(jī)機(jī) 物物堿度與硬度堿度與硬度硬度大于堿度：硬度大于堿度：這種水稱為這種水稱為非堿性水，非堿性水，鈣、鎂離子將首先與鈣、鎂離子將首先與HCO3形成碳酸鹽硬度（形成碳酸鹽硬度（YDT），剩余硬度離子即鈣鎂離子與），剩余硬度離子即鈣鎂離子與SO42、CI等其它陰