一、水质指标
如上所述,天然水都不同程度(不同)地受到污染而含有各种各样杂质。表示水的品质状况的指标,称为水质指标。
(一)悬浮物
定义见本章第一节。单位用mg/L(毫克/升)表示。
GB/T 1576-2008《工业锅炉水质》通过控制浊度来控制其悬浮物指标。
(二)含盐量、溶解固形物、电导率
含盐量表示水中各种盐类的总和,由水质全分析所得到全部阳离子和阴离子的质量相加而得。单位用mg/L(毫克/升)表示。
由于水质全分析比较麻烦,故常用溶解固形物(或蒸发残渣)近似表示。它是取一定体积过滤水样,蒸干并放在105~110℃下称恒重,单位仍用mg/L表示。用这种方法测得的水中不挥发物质的质量,只能近似地表示水中的含盐量。因为在该温度下有许多物质的湿分和结晶水不能除尽,有些有机物在该温度下开始分解;水中的原有重碳酸盐在蒸发残渣中都转变成碳酸盐。
为了方便起见,也可以利用水中离子的导电能力,来评价水中含盐量的多少。表示水的导电能力大小的指标,称作电导率,可用电导率仪测定。当水中各种离子的相对量一定时,离子总浓度越大,其电导率也就越大。当水中杂质组成较稳定时,可以实测这种水的电导率和含盐量的关系曲线。电导率的单位为S/cm(西/厘米)或μS/cm(微西/厘米)。
在实际工作中,因为测定溶解固形物比较困难,常采用测定氯离子(Cl-)或电导率的方法来间接控制,但溶解固形物与氯离子(Cl-)或电导率之间的比值关系应根据试验确定,并应定期复(试)测和修正此比值关系。
(三)硬度(常用符号YD表示)
硬度表示水中高价金属离子的总浓度。在一般天然水中主要是钙离子和镁离子,所以通常将水中钙离子和镁离子之和称为硬度。它是衡量锅炉给水水质好坏的一项重要技术指标,表示水中结垢物质的多少。这些结垢物质包括钙盐和镁盐两大类。钙盐部分称为钙硬度,镁盐部分称为镁硬度,总硬度等于二者之和。
硬度还按水中存在的阴离子的情况分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度两大类。
其计量单位为mmol/L(毫摩尔/升)。
(四)碱度 (常用符号JD表示)
碱度表示水中氢氧根(OH-)、碳酸根(C032-)、碳酸氢根(HCO3
-)及其他弱酸盐类的总和。其计量单位亦为mmol/L。因为这些盐类在水溶液中使水呈碱性,可以用酸中和,所以归纳为碱度。在天然水中,碱度主要由碳酸氢根的盐类组成。在低压锅炉锅水中,碱度主要由氢氧根和碳酸根组成,在炉内加磷盐处理时,还有PO43-的盐类。
碱度在水分析中,因使用指示剂不同而分为甲基橙碱度和酚酞碱度。用甲基橙指示剂分析出来的碱度,包括全部碱性物质,故又称为全碱度。而用酚酞作指示剂分析出来的碱度,只包括氢氧根的全部和碳酸根的一半。值得注意的是,这里所指甲基橙碱度(全碱度)是从始至终用甲基橙作指示剂分析的结果,而不是先用酚酞作指示剂而后用甲基橙作指示剂的那部分碱度。
由于碳酸盐的阴离子是碳酸氢根(HC03-)和碳酸根(CO3
2-),因此,水的碳酸盐硬度(暂硬),同时也是碱度。如果水中含有钠离子的碱性化合物(氢氧化钠、碳酸氢钠、碳酸钠等),这种碱度称为钠碱度,又称为负硬度。在这种情况下水中非碳酸盐硬度(永硬)就会消失:
CaSO4+Na2CO3—→CaC03↓+Na2S04
(五)pH值(氢离子浓度)
水是一种极弱的电解质,只能微弱地电离成氢离子和氢氧根离子:
H20(≠)⇌[H+]+[OH-]
水溶液中的[H+]和[OH-]如果相等,叫做中性溶液;如果[H+]>[OH-],叫做酸性溶液;如果[H+]<[OH-],叫做碱性溶液。
虽然可用氢离子浓度来表示溶液的酸碱性,但在实际生产中,水的氢离子浓度很小,而且在不同条件下,它们的变化很大。因此,常用氢离子浓度的负对数来表示溶液的酸碱性。这个数值称为pH值。
pH=-1g[H+]
在纯水中[H+]=10-7mol/L,pH=-1g×l0-7=-(-7)=7。在酸性溶液中,[H+]>10-7mol/L,pH<7。溶液的酸性愈强,则pH愈小。在碱性溶液中,[H+]<10-7mol/L,pH>7。溶液的碱性愈强,则pH愈大。
用pH值表示水中酸碱性的范围通常为O~14。pH=7时为中性,pH<7时为酸性,pH>7为碱性。见表7-2。
表7-2 22℃时,溶液的pH值,[H+]和酸碱性之间的关系
(六)相对碱度
所谓相对碱度,就是锅水中的游离氯氧化钠(NaOH)的量与溶解固形物的比值,即
(七)氯离子(又称氯根)
它指水中氯离子的含量。《GB/T 1576 工业锅炉水质》规定了锅水溶解固形物指标而没有规定氯离子含量指标,但指出:“(如测定溶解固形物有困难时,)也可采用本标准附录E的方法来间接测定,但溶解固形物与电导率或氯离子的比值关系应根据试验确定,并定期进行复测和修正(测定氯化物(C1)的方法来间接控制)。”所以,对于低压锅炉来说,控制氯离子的含量,就是为了控制锅水溶解固形物的含量。其单位为mg/L。
之所以可用测Cl-的含量的办法控制溶解固形物含量,是因为氯化物在水中的溶解度很大,在低压锅炉的锅水中,氯化物与其他溶解固形物一起浓缩,而且从实践经验得知,两者有较稳定的比例关系。若从实验求出锅水中溶解固形物与Cl-含量的比值之后,在日常化学监督中,仅仅监测Cl-含量即可间接地估测溶解固形物的含量。
(八)溶解氧
它表示溶解在水中的氧气的含量。水中的溶解氧进入锅炉后会对锅炉金属造成腐蚀。水中氧气的含量与水温和水面上分气压有关。不同温度下水中溶解氧含量如表7-3。
表7-3 水中含量氯量与温度、压力的关系
*溶解氧的计量单位为mg/L。
二、水质标准
(一)工业锅炉水质标准
工业锅炉的水质必须符合《GB/T l576 工业锅炉水质》(GBl576)。
《GB/T l576 工业锅炉水质》(GBl576)适用于额定出口蒸汽压力小于(等于2.5)3.8MPa,以水为介质的固定式蒸汽锅炉和汽水两用锅炉,也适用于以水为介质的固定式承压热水锅炉和常压热水锅炉。不同炉型、不同水处理方式的给水、锅水、补给水、回水水质应符合《GB/T l576 工业锅炉水质》第4条的要求。
1.蒸汽锅炉和汽水两用的锅炉的给水
一般应采用锅外化学水处理水质应符合表7-4规定
表7-4 工业锅炉水质标准
(1)硬度mmol/L的基本单元为c(1/2Ca2+、1/2Mg2+),下同。
(2)碱度mmol/L的基本单元为c(OH-、l/2CO32-、HCO3-),下同。
对蒸汽品质要求不高,且不带过热器的锅炉,使用单位在报当地锅炉压力容器安全监察监机构同意后,碱度指标上限值可适当放宽。
(3)当锅炉额定蒸发量大于等于10t/h时应除氧,额定蒸发量小于10t/h的锅炉如发现局部腐蚀时,给水应采取除氧措施,对于供汽轮机用汽的锅炉给水含氧量应小于等于O.05mg/L。
(4)如测定溶解固形物有困难时,可采用测定电导率或氯离子(Cl-)的方法间接控制,但溶解固体形物与电导率或与氯离子(Cl-)的比值关系应根据试验确定。并应定期复试和修正此比值关系。
(5)全焊接结构锅炉相对碱度可不控制。
(6)仅限燃油、燃气锅炉。
2.额定蒸发量≤2t/h,且额定蒸汽压力≤1.0 MPa的蒸汽锅炉和汽水两用锅炉(如对汽、水品质无特殊要求)
也可采用锅内加药处理。但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督,认真做好加药、排污和清洗工作,其水质应符合表7-5规定。
表7-5 锅炉水质标准
3.承压热水锅炉的给水
应进行锅外水处理,对于额定功率小于等于4.2MW非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉,可采用锅内加药处理,但必须对锅炉的结垢、腐蚀和水质加强监督,认真做好加药工作,其水质应符合表7-6的规定。
表7-6 锅炉水质标准
4.直流(贯流)锅炉给水
应采用锅外化学处理,其水质按表7-4中额定蒸汽压力为大于1.6MPa、小于等于2.5MPa的标准执行。
5.余热锅炉及电热锅炉
水质指标应符合同类型、同参数锅炉的要求。
6.水质检验方法
按附录A(标准的附录)执行。(从略)
(二)电站锅炉水质标准
电站锅炉的水质必须符合《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-(1999)2008)或《超临界火力发电机组水汽质量标准》(DL/T912-2005)的规定。《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-2008)适用于锅炉主蒸汽压力不低于3.8MPa(表大气压)的火力发电机组及蒸汽动力设备。
蒸汽、给水、凝结水、炉水、补给水、减温水、疏水和生产回水、闭式循环冷却水、热网补充水、水内冷发电机的冷却水、停(备)用机组启动时的水汽质量等标准符合《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》第4-14条的要求,见标准中表1-16。
《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量》(GB/T12145-1999)适用于锅炉出口压力为3.8~25.OMPa(表大气压)的火力发电机组及蒸汽动力设备。
(1)自然循环、强制循环汽包或直流炉的饱和蒸汽和过热蒸汽质量应符合表7-7的规定。
表7-7 蒸汽质量标准
(2)给水的硬度,溶解氧、铁、铜、钠、二氧化硅的含量和电导率(氢离子交换后),应符合表7-8的规定。
(3)汽包炉炉水的含盐量,氯离子和二氧化硅含量,根据制造厂的规范并通过水汽品质专门试验确定,可参考表7-9的规定控制。
表7-8 锅炉的水质量标准
表7-9 汽包炉炉水含盐量、氯离子和二氧化硅含量标准
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