Tài liệu De_tai_xu_li_nuoc_dung_cho_nha_may_nhiet_dien

LỜI MỞ ĐẦU Điện là một yếu tố quyết định sự phát triển của kinh tế. Xã hội càng phát triển, kinh tế càng ở trình độ cao điện càng đóng vai trò quyết định. Có thể nói không có điện thì không có sự phát triển về kinh tế, văn hóa và xã hội. Nói đến điện là nói đến động lực của sự phát triển. Có nhiều cách để sinh ra điện, trong đó thủy điện là kinh tế hơn cả nhưng mức độ đầu tư ban đầu tương đối lớn và nó phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên địa lý của mỗi quốc gia. Đối với các nước chậm phát triển chẳng hạn như Việt Nam tuy các điều kiện tự nhiên là thích hợp cho thủy điện nhưng do điều kiện kinh tế nên vẫn cần phát triển nhiều nhà máy nhiệt điện do đầu tư ban đầu không cao, nguyên liệu lại sẵn có. Nhà máy nhiệt điện nói chung, nhà máy nhiệt điện Phả Lại nói riêng, nguyên liệu sản xuất chính là than, dầu, khí đốt và nước. Than, dầu, khí đốt khi đốt cháy cung cấp nhiệt năng cho nước, chuyển nó thành hơi nước, hơi nước sinh công quay tua bin và phát ra điện. Nước và hơi nước biến đổi tuần hoàn trong mét chu trình kín (chu trình nhiệt). Trong chu trình nhiệt nước biến dổi thành hơi, rồi ngưng tụ lại thành nước, cứ như vậy tuần hoàn do đó nước là chất công tác chính trong quá trình sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện. Mặc dù hơi nước được làm viêc trong chu trình khép kín, nhưng không tránh khỏi thất thoát do: xả cặn trong quá trình xử lý, các vòi lấy mẫu, do xì trên đường ống, mặt bích và các van… Vì vậy ta luôn phải bổ xung một lượng nước để bù lại lượng hơi nước đã mất đi trong chu trình. Trong nước thiên nhiên có rất nhiều tạp chất cơ học còng nh các muối hòa tan cho nên khi đưa trực tiếp nước thiên nhiên vào làm việc trong chu trình nhiệt thì sẽ dẫn tới tác hại không mong muốn nh sau: - Sù đóng cáu trên bề mặt thiết bị nhiệt: hiện tượng đóng cáu có nguy hại rất lớn đối với việc vận hành an toàn và kinh tế của lò hơi và thiết bị trao đổi nhiệt. Mặt khác nếu trong bình ngưng bị đóng cáu làm giảm hiệu suất và công suất của tua bin. Ngoài ra còn mất nhiều thời gian và kinh phí cho việc sửa chữa thiết bị đóng cáu. - Thiết bị nhiệt bị ăn mòn: nếu chất lượng nước không đảm bảo dẫn tới ăn mòn kim loại, làm rút ngắn tuổi thọ thiết bị. Đồng thời các sản vật ăn mòn của kim loại làm cho tạp chất trong nước tăng lên làm tăng quá trình đóng cáu. Cáu mới lại làm tăng nhiệt độ ăn mòn, có thể dẫn tới nổ ống. Ngoài ra sản vật tạo ra do sự ăn mòn theo hơi sang bám vào cánh tua bin gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến vận hành an toàn kinh tế của tua bin. - Muối bám vào bộ quá nhiệt và tua bin: chất lượng nước không tốt dẫn tới hơi không tốt. Tạp chất bám vào các bộ phận nh bé quá nhiệt và tua bin gọi là muối bám. Muối bám dẫn tới quá nhiệt ở thành ống nghiêm trọng dẫn tới nổ ống. Muối bám ở tua bin làm giảm công suất, nghiêm trọng có thể làm cho phụ tải trục tăng lớn, tấm ngăn bị cong, dẫn tới sự cố ngừng máy. Vì vậy, việc xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện là hết sức quan trọng và không thể thiếu nhằm phòng ngõa đóng cáu, muối bám và ăn mòn thiết bị nhiệt dẫn tới vận hành thiết bị được an toàn và kinh tế. Công tác xử lý nước trong nhà máy nhiệt điện là một vấn đề rất rộng, trong phạm vi bản luận văn này tôi chỉ giới thiệu tổng quan về xử lý nước cấp và nước lò trong nhà máy nhiệt điện nói chung và nhà máy nhiệt điện Phả Lại nói riêng. PHẦN I ĐẶC ĐIỂM NƯỚC THIÊN NHIÊN I. PHÂN LOẠI NƯỚC THIÊN NHIÊN: 1. Phân loại theo nguồn gốc: a. Nước mưa. Trong thiên nhiên không có loại nước mưa nào sạch, thuần hoàn toàn. So với các loại nước khác nước mưa tương đối sạch, không chứa các tạp chất khoáng, và là loại nước mềm nhất. Nhưng khi rơi xuống nước mưa hấp thụ các tạp chất nh O2, CO2, N2, H2S, bụi khói và vi khuẩn trong không khí. Hàm lượng tạp chất trong nước mưa là do độ bẩn trong không khí quyết định. Ví dụ: nước mưa gần khu vực nhà máy nhiệt điện thường lẫn nhiều bụi than, khí CO2, SO2. b. Nước mặt đất. Nước mặt đất hòa tan rất Ýt tạp chất khoáng vì vậy độ cứng của loại nước này tương đối nhỏ. Nhưng do dòng chảy xói mòn, va đập nên thường có nhiều cát và tạp chất hữu cơ không hòa tan, qua lắng lọc, có thể khử bỏ tạp chất cơ học đó. Nước mặt đất tùy theo mùa mà lượng nước mưa tụ vào nhiều hay Ýt. Vào mùa mưa lượng nước mưa tụ tập nhiều nên pha loãng và làm hàm lượng các loại muối hòa tan Ýt hơn, độ cứng nhỏ hơn. Nước mặt đất còn bị ảnh hưởng của nước bẩn ở các khu công nghiệp và các nước bẩn sinh hoạt thải vào. c. Nước dưới mặt đất (nước ngầm). Nước dưới đất do thấm qua các líp đất đá nên thông thường không chứa các vật huyền phù. Do lượng CO2 hấp thụ được trong khí quyển nhiều nên khả năng hòa tan các khoáng chất của nước dưới mặt đất rất cao, do đó hàm lượng chất khoáng và độ cứng tương đối lớn. d. Nước biển. Là nguồn nước lớn nhất trên trái đất, thành phần nước biển ổn định nhất, cặn chưng khô của nó trong khoảng 33000 ữ 39000 mg/l, khoảng 60% lượng cặn đó là muối ăn. Ngoài ra trong nước biển còn chứa một lượng lớn magie clorua, magie và canxi sunfat. Nước biển có tính ăn mòn mạnh nên phải chú ý chống ăn mòn. 2. Phân loại theo chỉ tiêu của nước. a. Phân loại theo nồng độ muối trong nước. Nước chứa lượng muối thấp: nồng độ muối trong nước thấp hơn 200mg/l Nước chứa lượng muối trung bình: nồng độ muối trong nước 200ữ500mg/l Nước chứa lượng muối tương đối cao: nồng độ muối trong nước 500ữ1000mg/l Nước chứa lượng muối cao: nồng độ muối trong nước lớn hơn 1000mg/l. b. Phân loại theo độ cứng. Loại nước Độ cứng, mgdl/l Rất mềm <1 Mềm 13 Trung bình 36 Cứng 69 Rất cứng >9 3. Phân loại theo công nghệ xử lý: a. Nước tính kiềm. Đặc trưng của nước này là độ kiềm (K) lớn hơn độ cứng (C) (K > C) tức là: [HCO3-] > [Ca2+] + [Mg2+] Trong nước có tính kiềm, Ca2+ và Mg2+ đều ở dạng muối bicacbonat. Trị số chênh lệch K và C tương đương lượng muối bicacbonat Na + và K+. Lượng muối bicacbonat này gọi là độ kiềm quá dư (K d), người ta gọi là “độ cứng âm” (Câ) Kd = K - C = Câ b. Nước phi tính kiềm. Đặc trưng cho loại nước này là độ cứng lớn hơn độ kiềm (C > K), tức là: [Ca2+] + [Mg2+] > [HCO3-]. II. TÍNH CHẤT NƯỚC THIÊN NHIÊN. 1. Tính chất vật lý: Tạp chất trong nước thiên nhiên có nhiều loại, nhiều dạng. Theo cỡ hạt có thể chia làm ba loại:  Loại hạt lớn nhất là các vật huyền phù.  KÕ đến là dung dịch keo.  Nhỏ nhất là các ion và các phân tử hòa tan trong nước. Sau đây là bảng phân loại tạp chất trong nước. Bảng 1: Phân loại tạp chất trong nước theo đường kính hạt. Đường kính hạt (mm) 10-7 10-6 10-5 10-4 Phân loại Dung dịch thực Dung dịch keo Đặc trưng Trong suốt Dưới ánh sáng chiếu đục Phương pháp xử lý thường dùng Trao đổi ion 10-3 10-2 10-1 1 10 Vật huyền phù Mắt thường Đục có thể nhìn thấy Kết tủa tự nhiên Keo tụ, lắng trong, lọc a. Màu sắc: Nước nguyên chất không màu nước có màu là do các chất bẩn hòa tan trong nước tạo nên. Ví dụ: Các hợp chất sắt không hòa tan làm cho nước có màu đỏ, các chất mùn humic zeolit làm cho nước có màu vàng, các loài thủy sinh tạo cho nước có màu xanh lá cây… Nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp thường tạo ra màu xám hoặc đen cho nguồn nước. Thành phần chủ yếu tạo nên màu của nước là do các vật huyền phù chứa dung dịch keo và các vật hữu cơ hòa tan trong nước. Nhưng các vật huyền phù có khả năng kết tủa không nằm trong số đó. b. Mùi nước. Nước sạch không có mùi lạ. Mùi của nước nếu có thường là do các chất khí hòa tan, do động thực vật thối rửa hoặc đang bị phân hủy gây ra. Nước thiên nhiên có thể có mùi đất, mùi tanh, mùi thối hoặc mùi đặc trưng các hóa chất hòa tan trong nã nh mùi clo, mùi amoniăc, mùi hydrosunfua… c. Vị của nước. Nước sạch không có vị lạ. Vị của nước sạch được gọi là “vô vị”, còn nÕu có, thường là do các chất khoáng gây ra. Những chất gây ra mùi cho nước cũng thường là chất làm cho nước có vị lạ. Nước có thể có vị mặn, ngọt, chát… tùy theo thành phần và hàm lượng của muối hòa tan trong nước. d. Độ trong và độ đục. Nước cấp cho lò hơi phải trong suốt. Nước đục là do nước có chứa nhiều chất hữu cơ hoặc phù sa lơ lửng, đối với nước bề mặt thì nước đục là do có chứa các chất lơ lửng trong nước ( đất, bùn, cát…); đối với nước ngầm nước đục là do chất sắt. Độ đục của nước biểu thị bằng mg/l khối lượng các tạp chất cơ học ở dưới dạng các vật huyền phù. Đé trong suốt và hàm lượng vật huyền phù có quan hệ ngược nhau. Độ trong suốt của nước được xác định bằng số cm độ cao cột nước trong ống Sneller theo tiêu chuẩn chung trong bảng. Bảng 2: Tiêu chuẩn về độ trong của nước. TT 1 2 3 4 Chỉ số giới hạn Từ 0 cm đến 10 cm Từ 10 cm đến 20 cm Từ 20 cm đến 30 cm Trên 30 Mức đánh giá Nước rất đục Nước đục Nước hơi đục Nước trong e.Vật huyền phù. Vật huyền phù biểu thị tổng hàm lượng tạp chất cơ học dạng khoáng chất và các dạng hữu cơ có trong nước. Số lượng vật huyền phù biểu thị bằng mg/l. Lấy mét Ýt nước mẫu lọc qua giấy lọc không tro, rồi sấy khô. Lượng cặn thu được trên giấy lọc chính là hàm lượng vật huyền phù. Đem tinh cặn trên giấy lọc không tro nung ở nhiệt độ cao, lượng còn lại chính là hàm lượng các chất khoáng có trong vật huyền phù. Chênh lệch giữa tổng khối lượng vật huyền phù và hàm lượng các chất khoáng vật là hàm lượng vật hữu cơ trong huyền phù. f. Độ dẫn điện. Độ dẫn điện là số đảo của suất điện trở. Suất điện trở, hay độ dẫn điện, lớn hay nhỏ có quan hệ tới lượng ion và các loại ion có trong nước. Khi trong nước có một loại nhất định các ion thì tổng nồng độ các ion càng lớn thì độ dẫn điện của nước càng lớn. Cho nên, trong thực tế ta có thể dùa vào độ dẫn điện để nhận xét hàm lượng muối có trong nước. Đối với cùng một loại nước, độ dẫn điện càng lớn thì hàm lượng muối càng nhiều do đó chất lượng của nước càng xấu. Đơn vị độ dẫn điện là micromo/cm hay microsimen/cm, ký hiệu /cm (v/cm). Đé dẫn điện của các loại nước sông ở nước ta nằm trong khoảng 100ữ300 v/cm (1 /cm =106 v/cm). 2. Tính chất hóa học: a. Độ pH. Độ pH là một trong những chỉ tiêu quan trọng của nước, nó biểu thị tính chất axit hoặc tính kiềm của nước. Nước nguyên chất có tính trung hòa, trong nước đó chỉ có khoảng một phần mười triệu phân tử nước phân ly thành ion H + và OH- theo phản ứng: H2O H+ + OH- Trong nước nguyên chất ở 22oC nồng độ các ion H+ = OH- = 10-7 g/lit. Ta định nghĩa độ pH là một trị số logarit âm của nồng độ ion H + trong 1 lít nước, biểu thị bằng công thức: pH = - lg[H+ ] Nh vậy nước nguyên chất có độ pH = -lg10-7 = 7. Dùa vào độ pH, người ta xác định tính chất của nước: Bảng 3: Tính chất của nước theo độ pH. Trị sè pH <5 5,5 ữ 6,5 6,5 ữ 7,5 7,5 ữ 8,5 > 8,5 Tính chất của nước Tính axit mạnh Tính axit yếu Trung tính Tính kiềm yếu Tính kiềm mạnh Nước có độ pH< 5,5 có tính ăn mòn cao, do đó không được dùng làm nước cấp cho lò hơi . Nước có tính kiềm mạnh làm cho nước sủi bọt và gây nên hiện tượng “sôi bồng” (hơi, nước cùng sôi). Vì vậy, cần phải điều chỉnh pH nước lò cho phù hợp. Tùy vào độ pH của nước mà các axit lẫn trong nước có các cấp phân ly khác nhau. Dùa vào điều này ta có thể khảo sát được quá trình hình thành cáu cặn trong lò hơi, vì các anion có thể liên kết với các ion kim loại hình thành các chất có độ hòa tan khác nhau. Thí dụ với axit cacbonic, khi pH  4,3 axit hầu nh không phân ly thành ion, khi pH = 8,3 ữ 8,4 thì toàn bộ phân ly theo cấp thứ nhất theo phản ứng: H2CO3 H+ + HCO3- Khi pH  12 thì phân ly hoàn toàn theo cấp thứ hai: HCO3- H+ + CO32- Do đó, đối với nước có độ pH = 8,3  8,4, trong nước chủ yếu là các ion HCO3 mà muối của nó như Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2 là các muối dễ hòa tan trong nước, khó đóng cáu. Đối với nước có độ kiềm mạnh pH > 12 trong nước chứa chủ yếu là ion cacbonat CO32- mà muối của nó như CaCO3, MgCO3 là các muối khó hòa tan, dễ tách ra và tạo thành cáu cặn. - b. Cặn chưng khô. Cặn chưng khô là khối lượng của các khoáng vật và các chất hữu cơ hòa tan trong nước. Để xác định, đem mẫu nước lọc và chưng khô, sau đó sấy cặn ở nhiệt độ 105 ữ 110 0C đến khối lượng không đổi, rồi đem cân. Cặn chưng khô được biểu thị bằng số mg/l. Cặn chưng khô khoáng vật tương đương tổng hàm lượng các muối hòa tan trong nước , có thể dùng công thức sau để tính toán: Ckv=Ca2+ + Mg2+ + Na+ + Cl- + SO42- + NO3- + CO32- + SiO32- + Fe2O3 + Al2O3 Chênh lệch khối lượng giữa cặn chưng khô và cặn chưng khô khoáng vật trong một mức độ nhất định biểu thị hàm lượng vật hữu cơ trong nước. Căn cứ vào trị số của cặn chưng khô có thể phán đoán được tác dụng “khoáng hóa” và tính chất của nước thiên nhiên. Cặn chưng khô càng cao, chất lượng nước càng thấp. Nước có chứa cặn chưng khô 1000 mg/lít trở lên có thể làm cho nước lò sủi bọt “sôi bồng” và ăn mòn kim loại, không thích hợp làm nước cấp lò hơi. c. Hợp chất Cacbon. Axít Cacbonic và các loại muối của nó là loại tạp chất chủ yếu trong nước thiên nhiên. Khi nước thiên nhiên có hàm lượng muối thấp, muối bicacbonat thường là hàm lượng tạp chất lớn nhất. Hợp chất cacbon có 4 dạng: CO2 , H2CO3 , HCO3- , CO32-. Quan hệ cân bằng của 4 dạng đó nh sau: CO2 + H2O ( H+ + HCO3- H2CO3 ) 2H+ + CO32- (1) Tương quan hàm lượng CO2 , HCO3- và CO32- ở một nhiệt độ nhất định phụ thuộc vào độ pH của nước. Ki pH < 4 trong nước chỉ tồn tại CO 2 ; khi pH<8,4 lượng CO2 bị triệt tiêu và trong nước tồn tại cả HCO 3- và CO32-; khi pH>12 trong nước chỉ tồn tại CO32-. Từ phương trình (1) ta có sự phân ly của HCO3- : H+ + HCO3- CO2 + H2O H+ + HCO3- 2H+ 2HCO3- + CO32- CO32- + CO2 + H2O CO32- + Ca2+ CaCO3 Ca2+ + 2HCO3- CO2 + H2O + CaCO3 (2) (3) Từ phản ứng (2) và (3) ta thấy lượng CO 2 trong nước ảnh hưởng đến lượng tồn tại của muối cacbonat trong nước. Nếu nước có lượng CO 2 hòa tan vượt quá lượng CO2 cân bằng thì một phần CaCO3 sẽ bị thủy phân. Nh vậy, nước chứa nhiều CO2 có thể gây ra ăn mòn bê tông (hiện tượng xâm thực) và phá hủy líp CaCO3 bám trên bề mặt kim loại. Nếu lượng CO 2 nhá hơn lượng CO2 cân bằng thì HCO3- sẽ tăng cường phân hủy tạo CO2 và CO32- (phản ứng 2), do đó hàm lượng CaCO3 kết tủa cũng tăng lên. Ngoài ảnh hưởng đến lượng CaCO3 tồn tại, CO2 còn gây ra ăn mòn kim loại theo phản ứng: CO2 + Fe + H2O FeCO3 + H2 d. Hợp chất silic. Trong nước thiên nhiên thường có các hợp chất của axít silic, mức độ tồn tại của chúng phụ thuộc vào độ pH của nước. Các hợp chất này có thể tồn tại ở dạng keo hay dạng ion hòa tan. Các dạng tồn tại của hợp chất silic tùy thuộc độ pH của nước. Khi pH tương đối thÊp nó tồn tại ở trạng thái keo hòa tan của axít tự do hoặc muối canxi, magiê silicat. Khi pH tương đối cao, nếu hàm lượng Ca 2+, Mg2+ gần bằng 0 ( nh trong nước mềm) thì axit silic ở trạng thái thực ( phân ly thành ion HSiO 3-), nếu trong nước đồng thời có Ca2+, Mg2+ thì ở trạng thái keo hòa tan( thành muối canxi, magiê Silicat). Sự tồn tại của các hợp chất silic (axit silic, các muối silicat) có thể gây ra đóng cặn silicat trên thành ống, nồi hơi, làm giảm khả năng vận chuyển và khả năng truyền nhiệt. e. Hợp chất sắt. Ion Sắt trong nước thiên nhiên có hai dạng: ion sắt hóa trị thấp (Fe 2+) và hóa trị cao (Fe3+). Khi nồng độ oxy hòa tan trong nước và trị số pH trong nước rất thấp, trong nước chỉ có ion Fe2+. Độ hòa tan của loại muối Fe2+ thường thấy đều tương đối cao, độ thủy phân tương đối nhỏ, cho nên Fe 2+ rất khó hình thành kết tủa tách ra. Khi nồng độ oxy hòa tan trong nước tương đối lớn, trị số pH cao, Fe 2+ sẽ bị oxy hóa thành Fe3+: Fe2+ - e Fe3+ Fe3+ rất dễ thủy phân thành hydroxit sắt khó hòa tan: Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ f. Hợp chất nitơ. Hợp chất vô cơ của Nitơ trong nước thiên nhiên thường tồn tại dưới dạng NH4+, NO2-, NO3- và cả dạng nguyên tố nitơ (N2). Nguồn gốc của các ion này có trong nước thiên nhiên là do các vật hữu cơ của động vật, thực vật, các muối nitrat hòa tan và các muối amôn của nước thải công nghiệp lẫn vào. Hợp chất hữu cơ của nitơ có trong nước ( nh các chất albumin, prôtít…) dưới tác dụng của các vi sinh vật dần dần bị phân giải biến thành hợp chất nitơ vô cơ. Nếu không có oxy thì NH4+ là sản phẩm cuối cùng của sự phân giải của nitơ hữu cơ. Nếu trong nước có oxy, các vi khuẩn sẽ phân giải NH 4+ thành muối nitrat hoặc muối nitrit. g. Độ cứng. Độ cứng trong nước là tổng nồng độ của các ion Ca2+ và Mg2+ có trong nước. Độ cứng là nguyên nhân gây ra cáu cặn của nước. Đơn vị độ cứng thường dùng là miligam đương lượng trên lit (mgdl/l) hoặc mêga dương lượng trên lít (Mgdl/l). Độ cứng miligam đương lượng 1mgdl/lit tương đương với 20,04 mgCa2+/lit hoặc 12,16 Mg2+/lit. Ngoài ra ở nhiều nước còn dùng các đơn vị độ cứng khác nhau. Thí dô: Một độ cứng Đức (oH ) bằng 10 mg CaO/lit (1 mgdl/lit = 2,804 oH). Một độ cứng Pháp bằng 10 mgCaCO3/lit. Mét độ cứng Anh bằng 10 mgCaCO3/ 0,7 lit . Mét độ cứng Mỹ bằng 17 mgCaCO3/lit. Độ cứng có thể phân làm hai loại: Độ cứng cacbonat (độ cứng tạm thời) và đé cứng phicacbonat ( độ cứng vĩnh cửu).  Độ cứng Cacbonat ( độ cứng tạm thời): độ cứng cacbonat là tổng nồng độ các muối bicabonat, cacbonat của Ca2+, Mg2+ trong nước. Trong đó chủ yếu là các muối bicacbonat: Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2 . Khi đun sôi nước các muối bicabonat sẽ bị phân hủy theo phản ứng sau: t0 Ca(HCO3)2 CaCO3 + H2O + CO2 0 t Mg(HCO3)2 MgCO3 + H2O + CO2 0 t MgCO3 + H2O Mg(OH)3 + CO2 Từ phản ứng trên ta thấy CaCO3 , MgCO3 đều là kết tủa. Vậy độ cứng cacbonat có thể được khử bằng cách đun sôi nước.  Độ cứng phi Cacbonat (độ cứng vĩnh cửu): là lượng muối không kết tủa khi đun sôi, thường là sunfat, clorua của Ca và Mg. Có vai trò quan trọng nhất trong các loại muối này là CaSO 4, khi đun cạn một lượng lớn nước nó sẽ kết tinh và bám rất chắc vào nồi. Tổng độ cứng cacbonat và độ cứng phi cacbonat gọi là đé cứng toàn phần. h. Độ kiềm và độ axít  Độ kiềm: độ kiềm biểu thị bằng tổng của các anion OH-, CO32-, HCO3- và muối của một số axít yếu khác trong nước. Vì các loại muối đó trong dung dịch nước mang tính kiềm, có thể dùng axit để trung hòa, cho nên đều qui về độ kiềm. Trong nước thiên nhiên, độ kiềm chủ yếu do loại muối HCO3- tạo thành.  Độ axít: Độ axit của nước là chỉ số lượng các chất trong nước có tác dụng trung hòa với chất kiềm mạnh nh NaOH, KOH. Các chất này có 3 loại sau: 1. Axít mạnh nh HCl, H2SO4, HNO3 các chất này có thể điện ly toàn bộ và tạo ra H+. 2. Các loại muối do axit mạnh và kiềm yếu tạo thành nh muối của các ion NH4+, Fe3+, Al3+ và axit mạnh. 3. Axit yếu nh: H2CO3, H2S, CH3COOH. Trong nước thiên nhiên chỉ có H 2CO3 tù do, nói chung không có độ axit mạnh. Trong mét giai đoạn nào đó của quá trình xử lý nước có thể xuất hiện độ axit. i. Các khí hòa tan. Khí hòa tan trong nước thiên nhiên thường là O 2 và CO2 , đôi khi còn có hydrosunfua (H2S), khí Sunfuarơ (SO2) và khí Amoniac (NH3). 1.Oxy: Nguồn gốc của oxy trong nước thiên nhiên là do oxy trong khí quyển hòa tan vào nước. Độ hòa tan của oxy vào nước phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, đặc tính của nước. Khi nhiệt độ tăng, khả năng hòa tan oxy giảm, khi áp suất tăng khả năng hòa tan của oxy trong nước tăng. Độ hòa tan của oxy trong nước cho ở bảng sau: Bảng 3: Độ hòa tan của oxy trong nước(mg/l) dưới áp suất 1at Nhiệt độ ,oC 0 5 10 15 20 25 30 Độ hòa tan ,mg/l 14,6 12,8 11,3 10,1 9,1 8,3 7,5 Nhiệt độ ,oC 40 50 60 70 80 90 100 Độ hòa tan ,mg/l 6,5 5,6 4,8 3,9 2,9 1,6 0 Oxy hòa tan trong nước làm cho nước có tính chất ăn mòn kim loại cho nên nước cấp dùng cho nhà máy nhiệt điện có oxy hòa tan là rất nguy hiểm. 2. Khí cacbonic (CO2): Khí CO2 trong nước chủ yếu là do sự phân hủy các chất hữu cơ trong nước hoặc trong đất bùn và các sản vật oxy hóa. Khí CO 2 trong khí quyển chỉ có 0,030,04% (theo thể tích), nên độ hòa tan CO2 tương ứng chỉ là 0,51 mg/l. 3. Khí hydrosunfua (H2S): Nước chứa hydrosunfua có mùi thối và có tính ăn mòn. Nguồn gốc của H 2S là do sự phân hủy của pyrit sắt hoặc than bùn, dầu với nước có chứa muối sunfat. Phản ứng nh sau: FeS2 + 2CO2 + 2H2O Na2SO4 + CH4 H2S + S + Fe(HCO3)2 Na2CO3 + H2S + H2O H2S có thể ăn mòn phần lớn các kim loại. Nếu lò hơi dùng nước có chứa H2S thành lò hơi sẽ bị ăn mòn. Nếu trong nước đồng thời có Ca 2+ có thể tạo thành thạch cao đóng bám chắc trên thành lò. Vì vậy, nước công nghiệp không được phép có H2S. Có thể khử H2S hòa tan bằng cách thổi khí vào hoặc dùng clo để oxy hóa H2S, nhưng phí tổn lớn, vì oxy hóa một phân tử H 2S phải cần 8 nguyên tử Clo. Phản ứng nh sau: H2S + 4Cl2 + 4H2O H2SO4 + 8HCl PHẦN II : TIÊU CHUẨN NƯỚC CẤP LÒ HƠI. Dùa vào kinh nghiệm và thử nghiệm của các loại lò hơi khác nhau mà quy định tiêu chuẩn cấp nước lò hơi. Các thông số cần được tiêu chuÈn hóa là: độ cứng, hàm lượmg O2, hàm lượng dầu, trị số pH. Các căn cứ khi qui định tiêu chuẩn :  Đảm bảo lò hơi vận hành an toàn, không gây hư háng quá trình công nghệ. Thời gian sử dụng đạt tiêu chuẩn, lò hơi không bị ăn mòn quá nghiêm trọng: hàm lượng cặn và các chất gây ăn mòn thấp.  Phải xét toàn diện đến chỉ tiêu kinh tế, kỹ thuật, nên nước cấp xử lý cho lò hơi không yêu cầu quá tốt, quá sạch. Sau đây giới thiệu tiêu chuẩn nước cấp và nước lò hơi của nước ta và một số nước trên thế giới. 1. Tiêu chuẩn cấp nước, nước lò hơi của Trung Quốc: a.Tiêu chuẩn nước cấp: Stt Chỉ tiêu tiêu chuẩn Áp suất lò tuần hoàn tự nhiên (Kg/cm2) < 59 60  89 > 90 1 Đé cứng Mgdl/l  20 10 5 2 Oxi hòa tan Mg/l  30  10  10 3 pH >7 >7 >7 4 Hàm lượng dầu mg/l 1 1 1 5 Hàm lượng sắt mg/l  50  30  30 6 Hàm lượng đồng mg/l  30  10  10 b.Tiêu chuẩn nước lò hơi tuần hoàn tự nhiên: Hàm lượng phốt phát: PO43-(mg/l) Lò hơi không phân đoạn Đoạn sạch Đoạn mặn 1520 712 < 130 Đối với các loại lò Lò hơi phân đoạn pH Độ kiềm tương đối  10,3  0,2 2. Tiêu chuẩn nước cấp, nước lò hơi của Liên Xô: a. Tiêu chuẩn cấp nước: (Mg/l) Lò tuần hoàn tự nhiên có áp suất Các chỉ tiêu tiêu chuẩn Natri Na+ Axit Silic SiO32- (kg/cm2) > 100 40 ữ 100 (1) (1) không qui định (2) không qui định (3) 50/150 100 <40 không qui định Lò hơi ống lửa Lò hơi ống nước 5ữ15 kg/cm2 (3) 5ữ15 kg/cm2 (3) 0 0 nt Axitcacbonic (CO2) Hydrazin 0 0 0 0 0 30 ữ 100 30 ữ 100 Amoniac 1000 1000 Dầu mì Oxy hòa tan (5) pH Độ cứng (Mgdl/l) Fe (Mgdl/l) Cu (Mgdl/l) NO2(Mgdl/l) 300 10 9 ữ 9,2 3 2 5 20 300 20 8,5 ữ 9 3 50/100 10/20 20 30 ữ 100 không qui định 1000 20 8,5 ữ 9 3 50 ữ 70 (4) 10 (4) 1 (4) 5 (4) 0,5 20 (6) 2 Tốt nhất 1 (6) 0,5 (1): Khi dùng nước cấp điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt yêu cầu hàm lượng Na+  50 Mg/l. (2): Số trên dùng cho nhà máy nhiệt điện, số dưới dùng cho trung tâm nhiệt điện. (3): Đối với áp suất 70 ữ 100Kg/cm2. (4): Đơn vị là mg/l. (5): Hàm lượng Oxy trong nước cấp trước khi cho các chất khử oxy ( N2H4, SO32-…) (6) : Biểu thị bằng độ cứng (1 độ cứng = 10mgCaO/1lit nước). b.Bảng tiêu chuẩn nước lò hơi: Hàm lượng PO43- (mg/l) Độ kiềm tương đối % Chế độ phốt phát Lò hơi không phân đoạn Lò hơi phân đoạn Đoạn sạch Đoạn mặn Bình thường 10 -Muối - kiềm ... 5  15 5  15 < 75 15 15 < 30 Không có -Độ kiềm thuần phốt phát Giảm lượng PO43- dư 10 -Muối - kiềm … Không có -Độ kiềm thuần phốt phát 3.Tiêu chuẩn nước cấp, nước lò hơi của Việt Nam: a. Tiêu chuẩn nước cấp: Chỉ tiêu tiêu chuẩn Độ cứng (Mgdl/l) Lò hơi tuần hoàn tự nhiên (áp suất at) 515 1520 2130 3159 6089 50 35 25 20 10 90100 >100 5 3 Oxy (Mgdl/l) H2CO3 tù do 0 0 0 pH NH3 (Mg/l) Không lớn hơn 1000 Fe (Mg/l)  200 Cu (Mg/l)  10 Dầu (mg/l) Dưới 20 at 2040 > 40 5 1 0,51 b.Tiêu chuẩn nước lò hơi: Chế độ nước lò Chỉ tiêu Lò hơi phân đoạn Lò hơi không phân đoạn Đoạn sạch Đoạn mặn PO43- Phốt phát Xử lý độ kiềm thuần phốt phát 5 ữ 15  75 5 ữ 15 40KT  0,84 PO43- Bình thường  0,2 (2) S là toàn bé tinh cặn (mg/l). (3) Độ kiềm M  40 (nghĩa là đo kiềm theo chất chỉ thị Metyl da cam ). 4.Thông số về thành phần nước sông Thái Bình - Khu vực Phả Lại như sau: Chỉ tiêu Độ kiềm chung Độ cứng chung Độ cứng Canxi Độ cứng Magiê Đơn vị mgđl/l mgđl/l mgđl/l Giá trị 0,7ữ1,7 1,2ữ1,8 1ữ1,23 mgđl/l 0,4 Na+, K+ mgđl/l 0,4 ClSO42SiO32Huyền phù Lượng muối mgđl/l mgđl/l mgđl/l mgđl/l mg/l 0,1471 0,0625 0,0135 Đến 700 Đến 185 5. Tiêu chuẩn chất lượng nước, hơi của nhà máy nhiệt điện Phả Lại: a. Tiêu chuẩn nước cấp: Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Độ cứng Mgđl/l 1 Axit Silic Mg/l  80 O2 trước vào khử khí Mg/l  30 O2 sau khi khử khí Mg/l  10 Mg/l Mg/l ở 25oC 20 ữ 60 =0 = 9,1 ± 0,1 Hàm lượng amoniăc Mg/l  1000 Tổng hàm lượng nitơrat và nitrit Mg/l  20 Hàm lượng sắt Mg/l  30 Hàm lượng đồng Mg/l <5 Hàm lượng hydrazin CO2 tù do sau khi khử khí pH b. Tiêu chuẩn nước ngưng: Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Độ cứng Mgđl/l 1 O2 sau bơm nước ngưng Mgđl/l  20 Các chỉ tiêu khác nh đối với nước cấp c. Tiêu chuẩn nước lò:  Nước bao hơi: -Kiềm chung  40 = 0,84  PO43-  PO43-  là hàm lượng dư các ion PO43- (2ữ 6 mg/l). -pH  9,3 -Hàm lượng axit silic  1000 Mg/l.  Nước lò hai bộ phận phân ly ngoài. -Lượng dư PO43-  50 mg/ l -pH  10,7 -Hàm lượng axit silic 1000 Mg/l . Qua các chỉ tiêu nước cấp, nước lò hơi trên ta có nhận xét: -Chất lượng nước cấp cho lò hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại rất cao, tương đương chất lượng nước cấp của các nước tiên tiến trên thế giới. -Nước sông Thái Bình không thể dùng trực tiếp làm nước bổ xung cho lò hơi được. Vì ta thấy một số chỉ tiêu của nó không đạt tiêu chuẩn nh nước cấp lò hơi quy định. Vậy ta phải tiến hành xử lý mới bổ xung vào lò được. PHẦN III: CÁU BÁM VÀ CÁCH CHỐNG ĐÓNG CÁU BÁM I- Định nghĩa: Cáu bám là loại cáu cứng không tan trong nước, đãng trên các mặt đốt của các lò hơi, của bộ phận hâm nước, của những bộ phận bốc hơi, các bé phận gia nhiệt và của các bình ngưng tụ của tuốc bin… II- Cấu tạo vật lý và thành phần hóa học: Cấu tạo vật lý và thành phần hóa học của cáu bám có rất nhiều vẻ, thường gồm có cacbonat canxi, cacbonat magie, sunfat canxi, silicat canxi và silicat magiê. Trong cấu tạo của cáu bám còn có thể có lẫn oxit kim loại sinh ra trong quá trình ăn mòn . III- Phân loại cáu: Người ta chia ra các loại cáu căn bản sau : 1. Cáu bám cacbonat: Cáu bám cacbonat chứa trên 50 CaCO3. Cấu tạo vật lý của loại cáu bám này có rất nhiều vẽ: từ loại bột không tinh thể loại đá lò cứng chắc (loại cáu cứng nh đá, đóng trong lò ). Các cáu cacbonat loại cứng phần lớn đóng trên các mặt mà ở đó nước không bốc hơi và không có dòng nước chuyển động hỗn loạn, cụ thể là trong các ống dẫn nước nóng, trong các bộ phận gia nhiệt và trong các bình ngưng tụ của tuốc bin. Ngược lại, CaCO3 đóng xốp, vỡ ở những chỗ bốc hơi mạnh. 2. Cáu bám thạch cao: Cáu bám thạch cao chứa hơn 50% CaSO4, có đặc điểm là cứng dày đặc và phần lớn đóng ở những chỗ thu nhiều nhiệt nhất của lò. 3. Cáu bám silicat: Cáu bám silicat chứa SiO2 hơn 20  25%, là những cáu cứng silicat canxi, silicat magiê không tinh thể. Cáu bám silicat đóng trên những mặt thu nhiều nhiệt nhất, và có độ dẫn nhiệt nhỏ nhất không đáng kể) nên rất nguy hiểm đối với các lò hơi. 4. Cáu bám hỗn tạp: Là một hỗn hợp gồm có thạch cao, cacbonat canxi, cacbonat magiê và các silicat. Cấu tạo của cáu bám hỗn tạp phụ thuộc vào tỷ lệ thành phần cấu tạo nã . 5. Cáu bùn: Là loại cáu giống nh bùn, lắng xuống trong nước tuần hoàn. Nó gồm có CaCO3, Mg(OH)2, Ca3(PO4)2 và các tạp chất cơ học. Bằng cách xả lò có thể đưa cáu bùn ra ngoài dễ dàng. IV- Nguyên nhân sinh thành cáu:  Trong lò hơi và các thiết bị trao đổi nhiệt, quá trình bốc hơi xảy ra liên tục nên nồng độ muối tăng lên. Mét số muối sẽ đạt đến trạng thái bão hòa rồi quá bão hòa, sau đó bắt đầu kết tinh rồi tách ra khái dung dịch. Ví dô: Tích số hòa tan của muối CaSO4 là :