第一讲电厂化学基础知识

1、电厂化学第一讲电厂化学第一讲白健美白健美一、一、 电厂用水概述电厂用水概述1.1 1.1 水的性质水的性质1.2 1.2 水中的杂质水中的杂质1.3 1.3 水质指标水质指标1.4 1.4 水质指标间的相互关系及计算水质指标间的相互关系及计算1.5 1.5 水在火力发电厂的重要作用水在火力发电厂的重要作用1.6 1.6 火力发电锅炉的水汽质量标准及说明火力发电锅炉的水汽质量标准及说明 单分子水由原子量计算得分子量为单分子水由原子量计算得分子量为18，但实验测得气态水，但实验测得气态水的分子量为的分子量为18.64，液态水的分子量还大，这就说明有聚合态，液态水的分子量还大，这就说明有聚合态水存在

2、。通常把这种由简单分子结合成复杂分子的集合体，水存在。通常把这种由简单分子结合成复杂分子的集合体，而不改变单个分子的化学性质的作用，称为分子的缔合：而不改变单个分子的化学性质的作用，称为分子的缔合： n(H2O) = (H2O)n （n=1、2、3） H 104.50 HH HH HH HH HH H1.1 1.1 水的性质水的性质1. 1. 水的组成及结构水的组成及结构2. 2. 水的物理性质水的物理性质 水的蒸气压水的蒸气压(100时为时为101.325kPa)温度升高水的蒸气压升高。温度升高水的蒸气压升高。PV=nRT 水的密度水的密度(4 1.0103kg/m3) 其它温度下水的密度均

3、小于此值。其它温度下水的密度均小于此值。 水的比热水的比热(14.5 至至15.5时为时为4.18kJ/kg.K) 高于此温度水的比热变小，低于此温度变大高于此温度水的比热变小，低于此温度变大 水的介电常数水的介电常数81 （2525）温度升高水的介电常数减小温度升高水的介电常数减小 水的的表面张力水的的表面张力(20时为时为72.810-3N/m2) 温度升高水的表面张力减小温度升高水的表面张力减小3. 3. 高温（高温（300300以上）炉水的性质以上）炉水的性质高温炉水高温炉水温度升高至温度升高至接近临界点时：接近临界点时： 蒸气压直线上升蒸气压直线上升 水的密度水的密度直线下降直线下降

4、 水蒸汽的密度水蒸汽的密度直线上升直线上升 水的比热水的比热直线下降直线下降 水蒸汽的比热水蒸汽的比热直线上升直线上升 水的介电常数水的介电常数直线下降直线下降 水蒸汽的介电常数水蒸汽的介电常数直线上升直线上升 水的表面张力水的表面张力直线下降至零直线下降至零水的临界点：水的临界点：374.15 ，22.1MPa性质性质温度温度临临界界温温度度水的密度水的密度水蒸汽的密度水蒸汽的密度3004. 4. 超临界水的性质超临界水的性质水的超临界状态水的超临界状态:当水的温度和压力分别高于临界温度和临界压力时当水的温度和压力分别高于临界温度和临界压力时的状态。在超临界状态下水表现出与常温下不同的理化性

5、质，的状态。在超临界状态下水表现出与常温下不同的理化性质，表表2.1.1 普通水与超临界水性质的比较普通水与超临界水性质的比较水的状态水的状态普通水普通水 临界水临界水超临界水超临界水过热蒸汽过热蒸汽温度温度/ / 2525374.15374.15450450450450压力压力/MPa /MPa 0.10.122.122.1272713.613.6介电常数介电常数 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 有效扩散系数有效扩散系数(cm(cm2 2s s1 1) ) 7.747.7410106 6 7.677.6710104 4 1.791.7910103 3 1.2 1.2 水中的杂质水中的杂质 悬浮物：悬浮物：悬浮物是构成水中混浊度的主要因素，一般粒径在悬浮物是构成水中混浊度的主要因素，一般粒径在100nm 100nm 以上以上 胶体物质：胶体物质：是由许多分子或离子组成的集合体，其颗粒直径一是由许多分子或离子组成的集合体，其颗粒直径一般为般为1

7、nm100nm1nm100nm之间之间 。 溶解物质：溶解物质：天然水中溶解物质大都以离子或溶解气体的形式存天然水中溶解物质大都以离子或溶解气体的形式存在。在。 溶解离子：溶解离子： NaNa+ +、K K+ +、CaCa2+2+、MgMg2+2+ 、HCOHCO3 3、CICI、SOSO4 42 2等。等。 溶解气体：溶解气体：主要有主要有O O2 2、COCO2 2 等。等。 有机物：有机物：腐殖质腐殖质 火电厂中生产用水的分类火电厂中生产用水的分类原水：原水：原水就是锅炉的水源水。通常包括地表水和地下水。原水就是锅炉的水源水。通常包括地表水和地下水。 给水：给水：直接进入锅炉供锅炉蒸发或

8、加热的水称为锅炉给水。直接进入锅炉供锅炉蒸发或加热的水称为锅炉给水。补给水：补给水： 生水经过各种水处理工艺处理后补充锅炉汽水损生水经过各种水处理工艺处理后补充锅炉汽水损失的水失的水 称为补给水。称为补给水。生产回水或凝结水：生产回水或凝结水：蒸汽的热能被利用后，所回收的冷凝蒸汽的热能被利用后，所回收的冷凝水通常称为生产回水或凝结水。水通常称为生产回水或凝结水。炉水：炉水：锅炉体内加热或蒸发系统中流动着的水称为炉水或锅炉体内加热或蒸发系统中流动着的水称为炉水或称锅水。称锅水。排污水：排污水：由于炉水经相当长时间循环运行，水中的微量杂由于炉水经相当长时间循环运行，水中的微量杂质被浓缩，为保证炉水

9、的质量，必须排污，这就是排污水。质被浓缩，为保证炉水的质量，必须排污，这就是排污水。冷却水：冷却水：用作冷却介质的水称为冷却水。用作冷却介质的水称为冷却水。1.31.3 水质指标与水质技术指标水质指标与水质技术指标 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： 一种是表示水中所含有的一种是表示水中所含有的离子或分子离子或分子来表示，来表示，如钠离子、如钠离子、氯离子、磷酸根离子、溶解氧等等氯离子、磷酸根离子、溶解氧等等, ,一般称为一般称为水质指标水质指标。 另一种则并不代表某种单纯的物质，而是表示另一种则并不代表某种单纯的物质，而是表示某些化合某些化合物的

10、组合物的组合 或表征某种特性。或表征某种特性。 例如：例如：硬度、碱度、溶解固形物、电导率等，这种指标硬度、碱度、溶解固形物、电导率等，这种指标是由于技术上的需要而拟定的。故称为是由于技术上的需要而拟定的。故称为技术指标技术指标。在实。在实际中有时不加区分。际中有时不加区分。2.2.水质技术指标水质技术指标1 1）悬浮物和浊度）悬浮物和浊度，悬浮物是指经过滤后分离出来的不溶于水的，悬浮物是指经过滤后分离出来的不溶于水的固体混合物，可以通过重量法测定，由于方法很麻烦，在实际固体混合物，可以通过重量法测定，由于方法很麻烦，在实际中常采用测浊度的方法来衡量悬浮物和胶体物质的含量。中常采用测浊度的方法

11、来衡量悬浮物和胶体物质的含量。浊度浊度的单位通常用的单位通常用“福马肼福马肼”（FTUFTU）表示。）表示。浊度的测定浊度的测定: : 通过比较被测水样透过光和标准参比悬浊液透过通过比较被测水样透过光和标准参比悬浊液透过光的强度而得到光的强度而得到. . 浊度的单位浊度的单位FTUFTU单位表示的浊度所用仪器是普通的分光光度计的原理，单位表示的浊度所用仪器是普通的分光光度计的原理，所用的标准浊度溶液是福马肼溶液。所用的标准浊度溶液是福马肼溶液。NTUNTU是用透射仪测定的浊度单位，所用的标准浊度溶液也是用透射仪测定的浊度单位，所用的标准浊度溶液也是福马肼溶液。是福马肼溶液。JTUJTU是用硅藻

12、土作标准浊度溶液的，所用仪器同是用硅藻土作标准浊度溶液的，所用仪器同FTUFTU。 这三种浊度单位表示的浊度对于同一种有浊度的溶液来这三种浊度单位表示的浊度对于同一种有浊度的溶液来说差别不大。说差别不大。硬度硬度：水中所有高价金属离子的总和都称硬度（：水中所有高价金属离子的总和都称硬度（YDYD）。）。 常常用的硬度的定义式为：用的硬度的定义式为：YDYD（1/2Ca 1/2Ca 2+2+ +1/2Mg +1/2Mg2+ 2+ ） 硬度的单位硬度的单位：通常以碳酸钙或氧化钙或德国度表示。：通常以碳酸钙或氧化钙或德国度表示。 量浓度量浓度，mol/L . mol/L . 德国度德国度，（，（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 某水分析结果为：某水分析结果为：Ca2+的浓度为的浓度为60.0mg/L ; Mg2+的浓度为的浓度为24.3mg/L,试用各种方法表示总硬度。试用各种方法表示总硬度。 解：解：1/2Ca2+和和1/2Mg2+的摩尔质量分别为的摩尔质量分别为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碱度：碱度：表示水中能接受氢离子的一类物质的量，在水表示水中能接受氢离子的一类物质的量，在水中碱度主要是中碱度主要是OH、1/2CO32、HCO3。天然水中的。天然水中的碱度主要是碱度主要是HCO3。酸度：酸度：表示水中能接受氢氧根离子的一类物质的量，表示水中能接受氢氧根离子的一类物质的量，在水中酸度主要有各种酸类及强酸弱碱盐，天然水中在水中酸度主要有各种酸类及强酸弱碱盐，天然水中的酸度主要是的酸度主要是H2CO3。阳床出水的酸度主要是强酸阳床出水的酸度主要是强酸HCI、H2SO4。及碳酸。

15、及碳酸H2CO3。碱度和酸度可用酸碱滴定法测定。碱度和酸度可用酸碱滴定法测定。碱度和酸度碱度和酸度有有 机机 物物 COD： 在一定的条件下，用一定的强氧化剂与水中各在一定的条件下，用一定的强氧化剂与水中各种有机物及亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等作用，种有机物及亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等作用，然后将所消耗的氧化剂的量，计算折合成氧的然后将所消耗的氧化剂的量，计算折合成氧的质量浓度，称为质量浓度，称为化学耗氧量，化学耗氧量，单位以单位以mg/L来表来表示。示。 BOD: 在指定的条件下，水中的有机物进行生物氧化时在指定的条件下，水中的有机物进行生物氧化时所消耗溶解氧的量，即为所消耗溶解氧的量，即为生

16、化需氧量生化需氧量，单位用，单位用mg/LO2表示。表示。 TOC: 水样中的有机物在水样中的有机物在900高温和催化剂的条件下高温和催化剂的条件下气化、燃烧，这时水样中的有机碳和无机碳全部气化、燃烧，这时水样中的有机碳和无机碳全部氧化成氧化成CO2，然后利用红红外线气体分析仪分别然后利用红红外线气体分析仪分别测定总的测定总的CO2量和无机碳产生的量和无机碳产生的CO2量，两者只量，两者只差即为差即为总有机碳总有机碳。有有 机机 物物碱度与硬度碱度与硬度硬度大于碱度：硬度大于碱度：这种水称为这种水称为非碱性水，非碱性水，钙、镁离子将首先与钙、镁离子将首先与HCO3形成碳酸盐硬度（形成碳酸盐硬度（YDT），剩余硬度离子即钙镁离子与），剩余硬度离子即钙镁离子与SO42、CI等其它阴