[科普中国]-空调用水系统水质指标

空调系统用水水质的优劣，直接影响到空调装置的制冷或供热能力，若水质不符合要求，就会使空调设备受到腐蚀或结垢，降低换热系数和制冷(热)效率，造成运转费用高，浪费能量。因此必须对空调用水进行处理，使之符合空调用水要求，才能达到提高效率和节能的目的。1

简介空调系统用水水质的优劣，直接影响到空调装置的制冷或供热能力，若水质不符合要求，就会使空调设备受到腐蚀或结垢，降低换热系数和制冷(热)效率，造成运转费用高，浪费能量。因此必须对空调用水进行处理，使之符合空调用水要求，才能达到提高效率和节能的目的。

对于水质的要求，可以归纳为如下主要几点：

(1)为了保证使锅炉、热变换器等设备和管道内壁不致结垢，影响安全和运行，必须基本上除去水中的硬度。对于不同型式的锅炉，可以有不等的允许残余硬度，例如，对于筒式锅炉，允许残余总硬度0.12毫克当量/升，强制循环锅炉为0.07毫克当量/升。

(2)热水系统中设备和部件的制作材料绝大部分是钢、不锈钢和铁，但也有少数设备，例如空气加热器、热水和热器等热交换器，往往部分地采用黄铜和青铜之类的非铁金属。对于钢、不锈钢和铁来说，高pH值能防止腐蚀。但是，黄铜和青铜等非铁金属在高pH值的水中，则会因产生所谓除锌作用而引起一种特殊形式的腐蚀。

为了使钢铁材料不受腐蚀，水的pH值应保持10.0～10.5。但对于黄铜和青铜之类的非铁金属(不包括铝)时，则pH值最好能提高到10.0～10.5甚至10.5～11.5。

(3)必须从水中除去所有气体，特别是氧气以及二氧化碳。这些气体在冷水进行化学处理过程的前后，往往都或多或少地存在于水中。

如果满足了上述三点要求，则系统的防止腐蚀和结垢问题将可基本上得到解决。1

水中的杂质及其危害性天然水中的杂质是多种多样的，这些杂质按其颗粒大小的不同可分成三类：颗粒最大的称为悬浮物；其次是胶体；最小是离子和分子，即溶解物质。

悬浮物是指水流动时呈悬浮状态存在，但不溶于水的颗粒物质，其颗粒直径在10mm以上，通过滤纸可以被分离出来。主要是沙子、粘土以及动植物的腐败物质。

胶体是颗粒直径在10-6～10-4之间的微粒，是许多分子和离子的集合体，通过滤纸不能分离出来。它们在水中不能相互粘合，而是稳定在微小的胶体颗粒状态下，不能依靠重力自行下沉。天然水中的有机胶体多半是由动植物腐烂和分解后生成的腐殖质，同时还带有一部分矿物胶质体，主要是铁、铝和硅的化合物。

天然水中的溶解物质(主要是钙、镁、钾、钠等盐类)和一些溶解气体，大都是以离子状态存在，其颗粒小于10mm。离子是由于水溶解了某些矿物质而带入的。例如钙离子Ca主要来自地层中石灰石(CaC03)和石膏(CaS04·2H20)的水溶解，镁离子Mg是由白云石(MgC03· CaC03)受含C02的水溶解而成的。天然水中的溶解气体主要有氧O2和二氧化碳C02，氧的来源是由于水中溶解了大气中的氧。至于C02，主要是水中或泥土中有机物的分解和氧化的产物。

通常，天然水中的悬浮物和胶体杂质在水厂里通过混凝和过滤处理后，大部分被清除。但如果就将这外观上看来澄清的水作为锅炉给水，水中的一部分溶解盐类(主要是钙、镁盐类)就会析出或浓缩沉淀出来。沉淀物的一部分成为锅水中的悬游杂质-水渣；而另一部分则附着受热面的内壁上，形成水垢。

水垢导热性能很差(约为钢的1/30～1/50)，它的存在使受热面的传热情况显著变坏，从而使锅炉的排烟温度升高，降低了锅炉的出力和效率。根据试验，在汽锅内壁附着1mm厚的水垢，就要多消耗煤2%～3%左右。与此同时，受热面的壁温大为增高，引起金属的过热而使其机械强度降低，导致管壁起疱或出现裂缝。

锅炉水管中结垢后，会减少管内流通截面，增加水循环的流动阻力，严重时还会堵塞水管，破坏循环回路的正常工作，结果使管子烧坏。

消除水垢不仅需要耗费较大的人力、物力；而且还会使受热面受到损伤，降低锅炉寿命。汽锅中的水，随着不断蒸发，其所含的悬浮物、油脂及盐分等浓度也会有所增加。当其浓度达到某一限度时，锅水的蒸发面上便会产生大量泡沫和形成汽水共腾现象。此时，锅水及其所含的盐分随蒸汽大量溢出，严重影响蒸汽品质；同时还会造成过热器及蒸汽管道中的积盐及结垢现象。过热器结垢后使管壁温度增高很多，以致烧损。

水中溶有的氧和二氧化碳会对锅炉的受热面产生化学腐蚀。锅炉的给水和锅水又都是电解质(酸、碱、盐的水溶液)，金属在电解质中会产生电化学腐蚀作用。这两种腐蚀均为局部腐蚀，即在金属表面产生溃伤性或点状腐蚀，俗称起麻点。腐蚀到一定阶段，常形成穿孔，造成锅炉事故。

由此可见，供热锅炉水处理的主要任务是：降低水中钙、镁等盐类的含量(俗称软化)，防止锅内结垢现象，减少水中的溶解气体(俗称除氧)，以减轻对受热面的腐蚀。

对大部分供热锅炉，给水经预先处理后进入锅炉，称为锅外水处理；对一些小容量的供热锅炉，水处理在汽锅内部进行，则称为锅内水处理。1

水质指标为了表示水中所含杂质的品类和数量，这里提出几个常用的水质指标。

(1)悬浮固形物：即水通过滤纸后被分离出来的固形物，经干燥至恒重。它的含量是以1升水中所含固形物的mg数来表示，即(mg/l)。

(2)溶解固形物：将已被分离出悬浮固形物后的水，经蒸发、干燥后所得的残渣；单位为mg/l。溶解固形物包括了水中所含有机物，故与水的含盐量稍有出入。

(3)硬度(H)：硬度是指溶解于水中能形成水垢的物质—钙、镁盐类的总含量。因此，把水中钙(Ca)、镁(Mg)离子的总含量称为总硬度(H)，其单位以mge/l表示。

溶解于水中的重碳酸钙Ca(HC03)2、重碳酸镁Mg(HC03)2和钙、镁的碳酸盐称为碳酸盐硬度(HT)。但一般天然水中钙、镁的碳酸盐硬度的含量很少，所以可将碳酸盐硬度看作是钙、镁的重碳酸盐。

重碳酸钙、镁在水加热至沸腾后能转变为沉淀物析出，所以又称为暂时硬度。由于水中尚溶解少量的CaC03，故暂时硬度近似于碳酸盐硬度，或粗略地认为两者是相等的。

水的总硬度和碳酸盐硬度之差就是非碳酸盐硬度(HFT)，如氯化钙CaCl2、氯化镁MgCl2，硫酸钙CaS04和硫酸镁MgS04等，这些盐类在加热至沸腾时不会立即沉淀，只有在水不断蒸发后使水中所含的浓度超过饱和极限时才会沉淀析出，所以又叫永久硬度，它近似于非碳酸盐硬度。因此，总硬度=暂硬+永硬=碳酸盐硬度+非碳酸盐硬度。

(4)碱度(A)：是指水中含有能接受氢离子的物质的量。例如氢氧根(OH-)、碳酸盐(CO32-)、重碳酸盐(HC03-)、磷酸盐(PO43-)以及其它一些弱酸盐类(诸如硅酸盐、亚硫酸盐、腐殖酸盐)和氨等，都是水中常见的碱性物质，它们都能与酸进行反应。在天然水中，碱度主要由HC03-和CO32-的盐类组成。碱度的单位用mge/l表示。

水中所含的各种硬度和碱度，它们之间有内在的联系和制约。例如水中不可能同时存在氢氧根碱度和重碳酸盐碱度，因为二者会起反应。水中暂时硬度都是钙、镁与CO32-及HC03-根形成的盐类，也都是属于水中的碱度。另外，当水中含有钠盐碱度时，应不会存在非碳酸盐硬度(永硬)，因为二者会起反应。

因此，水中碱度和硬度的内在关系可归结为三种情况，见表1。

表1硬度与碱度的相互关系

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