锅炉水质化验方法及化验质量控制措施

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锅炉水质化验方法及化验质量控制措施

杨翠蓉

陕西神木化学工业有限公司 陕西榆林 719319

摘要:锅炉是特种设备之一,为了保证锅炉的正常使用,就需要对锅炉的水质进行特殊处理,这样才能降低由于水质不佳而导致的问题。本文结合实践工作经验,总结了工业锅炉水的分类、锅炉水化验方法、遇到的问题及提高水质化验采取的控制措施。

关键词:锅炉水质;化验方法:质量控制

1锅炉水的分类和水质类型

1.1锅炉水的分类

水是一种常见的物质。自然界的水有多种形式,包括地下水和地表水。锅炉水按其作用和位置可分为原水、给水、炉水、冷却水和污水。(1)原水:锅炉原水。原水主要有河水、湖水、水库水、井水和城市自来水。(2)给水:直接进入锅炉的水,通常由补给水、回水和排水组成。补给水用于补充锅炉和供热系统的汽水损失。回水是蒸汽或热水的工作或换热,热能是用以返回锅炉的给水。在不污染凝结水和低温水的情况下,应尽量回收利用,减少补给水,改善水质。排水是指各种蒸汽管道和热力设备中的蒸汽凝结水。(3)锅炉水:锅炉运行时吸收热量产生蒸汽或热水的水。(4)冷却水:用来冷却锅炉某些部件的水。(5)污水排放:为了去除炉水中的杂质,保持炉水水质,需要定期或连续排污排出的水。在工业锅炉的日常水质检测过程中,由于不同的水质进入锅炉后会产生不同的影响,因此有必要率先对水质进行科学的分类和汇总。本文主要研究了软水和硬水各种指标的检测方法。

2工业锅炉水质常规化验方法

2.1水质硬度的检验

如果水质硬度过高,在高温状态下,水中的钙离子、镁离子会加快和水中的碳酸根、硫酸根、硅酸等发生反应生成沉淀物(即水垢),水垢分布在锅炉当中,会造成受热不均。若水垢厚度过大,锅炉在加热过程中因为受热不均匀情况过度严重,导致爆炸事故出现。[1]

硬度测定分为总硬、低硬的测定。总硬测定范围是:0.1~5mmol/L

在pH=10±0.1缓冲溶液中,用铬黑T作指示剂,水中钙、镁离子和指示剂形成酒红色络合物,用EDTA标准溶液直接滴定,至纯蓝色为终点。低硬用于软化水、锅炉给水、凝结水的测定,范围为:1~100umol/L,用酸性铬蓝K做指示剂,滴定至蓝色为终点。用计算所得数据信息和标准数据进行比对,明确水质具体分类,也为后续数据处理工作奠定坚实的基础。

2.2水质碱度检验

软水形成的主要原因为硬水中的Ca2+、Mg2+等离子以Na+离子为交换剂进行置换,水质硬度降低。软水中pH过低时,锅水中的氢离子会腐蚀锅炉,使钢板变薄生锈,承压能力下降,严重影响锅炉安全;软水中碱度过高时,会引起水冷壁的碱性和应力腐蚀破裂,对铆接或胀接锅炉会引起苛性脆化。如果pH和碱度不能有效控制,锅炉就会出现问题,增加检修工作同时还会影响生产、供电、供热,造成巨大经济损失。因此对软水pH值和碱度的控制十分重要。

[1]

锅炉水中主要含有OH-、 CO32-等离子,HCO3-在锅水中受热分解为CO32- ,CO32-又会进一步发生水解产生OH-和CO2,产生的CO2对汽机和蒸汽管道等热力系统的金属有腐蚀作用,测定碱度通常采用中和滴定法,根据所用指示剂不同,可将碱度分为酚酞碱度和总碱度。酚酞碱度是以酚酞作指示剂,用标准酸溶液滴定水样,达到终点时所测得的碱度(酚酞终点pH约为8.3)。总碱度是指以甲基橙(或甲基红-亚甲基蓝)作为指示剂测得的碱度(甲基橙终点的pH约为4.2)。pH主要是OH-的浓度,是锅水的OH-只为总碱度的一部分,锅水pH合格,碱度不一定合格;锅水碱度合格,pH总在合格范围内。(特殊情况除外)。

2.3溶解氧的检验

锅炉给水中溶解氧含量往往较高,运行时,实际上只有少量的氧参与于了锅内的腐蚀反应,大多数氧从沸腾的锅水中逸出并进入蒸汽及冷凝水中,对管道的金属表面造成腐蚀。

溶解氧的测定方法主要分为容量分析(靛胭脂葡萄糖还原比色法)和仪器分析。容量分析法取样条件要求严格(整体温度不能超出35℃,尽量低于环境温度1~3℃左右,不能有气泡);取样过程中极易进入空气中的氧,溶解氧瓶易损坏;水样中若含有较多的Ca2+、Mg2+等离子,均会产生沉淀,干扰测定;在日光灯和自然光条件下,以白色作为背景和标准色进行比较观察时存在个体差异,准确度不高。

仪器分析主要选用3650型便携式溶解氧仪分析仪,该方法不仅准确度高、测定量程大,而且测定时可根据水中氧含量值自动切换量程。注意事项包括:1、流量控制:测量液体中氧含量,一般推荐流量为>180mL/min;2、压力控制:测量液体中氧含量,样品必须带压;3、仪器校准:每次维护完探头或者检测数据波动大时,需要对仪器进行校准;4、使用时要防止仪器底部受潮,当测量数据出现负值时,就要将电极部位从电缆插头处卸下,用吹风机吹干或风干;5、仪器显示值稳定较慢,或数据波动较大,打开流通池,检查滤网上是不是有杂质吸附,及时除去。如果滤网上没有异物,数据仍然不正常,可用常温脱氧水进行测量,应该在10ppb以下,否则说明仪器测量失准,需对仪器进行维护更换膜片;6、测量结束,用脱氧水冲洗干净,再用CO2气将仪器中的水顶出,把样品出口阀门关闭,尽量减少氧的进入。

2.4钠离子的检验

锅炉过热蒸汽中钠含量超标或测定不准确,会造成过热器及汽轮机叶片积盐,严重时会导致过热管鼓包、变形、爆管等事故,汽轮机末级叶片积盐,会造成汽轮机的动静不平衡。因此加强对蒸汽钠指标的监控是工业锅炉化学监测的重点。

国家标准火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量(GB/T12145-2016)对过热蒸汽中Na+含量要求:汽包炉和直流炉,3.8~5.8MPa过热蒸汽中Na+含量≤15ug/L;5.9~15.6MPa过热蒸汽中Na+含量≤5ug/L(期望值≤2ug/L),更低的控制指标,对锅炉蒸汽中的Na+含量准确检测提出了更高的要求。钠离子的测定主要包括:原子吸收分光光度法、电位法、离子色谱法、二阶微分火焰发射光谱法。现就工作中常用的电位法、二阶微分火焰发射光谱法进行对比。

(1)电位法:HK-51 PNa计

测量范围:0.23ug/L~2.3g/L

注意事项:在测量低浓度的钠离子时,氢离子的存在会对测量造成很大干扰,为了消除这种干扰,必须在水样中添加碱化计通常是(二异丙胺),使水样的pH值提高到10.5以上。

缺点:HK-51PNa计更适合于脱盐水中阳床等钠离子含量较高的测定,灵敏度差,不适合测定过热蒸汽中的钠离子含量。

  1. 二阶微分火焰发射光谱法

火焰原子发射光谱法是测量各类元素含量的通用分析方法,也常用于钠含量测定,二阶微分火焰发射光谱法可准确测定过热蒸汽中的痕量钠,每个样品的分析检测时间在5分钟内,操作简单、分析耗时短、测定结果准确可靠等优点,且使用者可根据水质中Na+含量的实际情况建立相应范围的标准曲线,完全满足新国标对过热蒸汽中Na+含量的分析检测要求,解决了一直以来的痕量钠检测困难的问题。

3提高水质常规化验质量的具体措施

3.1优化检测设备

为了保证水质检测的质量和效率,有必要引进先进的智能化、自动化设备,提高水质检测效率,不断更新和发展检测设备。

3.2取样要求

在锅炉水质检测运行过程中,锅炉蒸汽或水源取样中的单个样本无法准确反映锅炉水的整体水质。因此,在采样操作中,需要选取多个样本,并在不同时间段、不同位置进行重复采样,以保证水质检测的准确性和科学性。

3.3严格控制水质样品的化验进程、保证化验和检测结果的精确性。

(1)控制试验和试验的水平,建立质量监控体系,规定时间进行抽查、复验,并将前后试验结果的误差、偏差控制在允许范围内。如果最终结果不符合标准,则按照不符合工作控制规范的方法进行处理,并按上述方法重新检查相关实验室和检测人员及其它监测工作质量。

(2)记录相关环境的监测内容,记录对试验结果和试验设备有严重影响的因素。包括样品试验环境和储存环境,如温度、湿度等,如遇极端天气,应准确记录当时的情况,以备将来使用。当试验结果受到较大影响时,应采用修正或有效的方法消除不利影响,并在原始数据中注明。

综上所述,工业锅炉是发电机组中的重要组成部分,其运行状态对整体发展具有直接影响,想要促进锅炉稳定运行,应该重视锅炉水质,为此需要加强管理,充分掌握水质化验方法,并灵活运用,保障锅炉运行安全性。

参考文献:

  1. 吴瑶.火电厂锅炉水常规化验方法[J].中外企业家,2018(20):239

  2. 刘翠,刘光耀.锅炉水质常规化验的方法和意义[J].科技与创新,2016(07):105.

  3. 郭丹萍.关于锅炉水质常规化验方法分析[J].山东工业技术,2017(02):19.

  4. 王加庆,平苏丰,丛旭阳,王玮.工业锅炉水质常规化验的方法分析[J].化工管理,2020(26):90-91.

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