工业锅炉水质常规化验的方法分析

王加庆 平苏丰 丛旭阳 王玮

(1.山东省特种设备检验研究院有限公司，山东 济南 250101；2.山东泰邦生物制品有限公司，山东 泰安 271000)

1 不同水质带来的影响

1.1 硬水带来的影响

所谓硬水是指硬度较大的水。因为锅炉水质中的Ca2+、Mg2+等金属离子超标，而这些金属离子会在锅炉水加热的过程中，浓缩产生一些化学反应，粘在炉内。而在锅炉逐渐升温时，会发生一些化学作用，生成碳酸钙之类物质。这些物质不会消失，而是一直存在锅炉中，当一次次的留存，会在水冷壁等管壁上结成水垢，部分易结垢成份会随着蒸汽的流动积存在过热器管壁上，使锅炉管壁的传热不均匀，导致成本增加，更危险的是当水垢数量到达极限，使局部温度过高，锅炉管壁有可能发生爆炸，不仅影响正常生产经营，甚至会使工作人员陷入一定的危险中。

1.2 软水带来的影响

软水是指硬度较小的水，自然界中的软水储备量比较有限，常用的方法便是对硬水进行加工处理。原理是将水质中金属元素通过用氢离子(或钠离子)交换树脂进行置换或采用反渗透等其他方式除去水中金属元素，软水就形成了。还要控制软水pH值和碱度，pH值过低，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。锅炉水中碱度过高时，会引起水冷壁管的碱性腐蚀和应力腐蚀破裂，对铆接或胀接锅炉会引起苛性脆化。如果PH值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。

2 工业锅炉水质常规化验方法分析

2.1 锅炉水质的检验

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。若锅炉内水垢厚度过大，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。对其进行检测时，会选用滴定法、定量分析法来确定样品中钙离子、镁离子浓度，从而判断出水质的归类情况。在滴定实验中，按照试验要求进行样品液的配置，随后利用EDTA标准溶液进行滴定实验，向其中添加试剂，直到溶液颜色由开始的酒红色到溶液成为蓝色后，停止滴定试验的进行。记录下此时EDTA标注溶液的消耗体积。将数据信息代入到相应计算公式当中，得出该样品溶液硬度值。在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

锅水碱度在一定程度上影响了水垢形成速度、形成状态，在适当的碱度范围内，不仅在锅炉内壁形成一层保护膜减少了锅炉腐蚀，还会使易结垢物质形成较为疏松水渣，通过排污排出锅炉。因此需要做好水质碱度检定工作，常用的检测方法为利用滴定试验来完成碱度计算工作，具体做法为：选取适量水样样品放入到锥形瓶当中，随后向其中添加1%酚酞指示剂，常规情况下，锅炉用水都属于弱碱性水，滴入酚酞指示剂之后，溶液会显现出红色。此时向其中添加硫酸标准溶液，待红色褪去，溶液恢复透明后停止滴定，记录此时消耗的溶液体积，同时向其中添加酸性指示剂(常用试剂为甲基橙指示剂)，继续滴定硫酸标准溶液，直到溶液为橙红色为止，记录第二次硫酸滴定时消耗的体积(和第一次保持独立)，此时将数据代入到计算公式：

式中：JD为碱度数值(mmol/L)；V1为第一次滴定硫酸溶液体积(mL)；V2为第二次滴定硫酸溶液体积(mL)；C为硫酸溶液的摩尔浓度(mol/L)；V0为水样体积(mL)。

2.3 水质pH值测定

锅炉使用的都是具有一定强度的钢制管子，铁元素对于酸碱的敏感度较高，如果PH值过大或过小，都会加剧钢管的腐蚀速度，引起一些安全问题。一种检定方法是通过pH计来完成水质pH值检测。会将玻璃电极作为指导级，而饱和甘汞电极则会作为参照进行使用，随后将pH=9.18的定位液添加到其中，也是基础定位的确定，随后利用pH=6.86的定位液进行试验的复定位，经过该基础定位试验之后，可以进行水样检测的基础试验。玻璃电极如果长期没有使用，需要进行试验前检测，提前将其浸泡在水环境中，由此得出较为准确的计算结果。

2.4 溶解氧含量测定

水中都会有一些溶解氧，在温度不断升高时，水中溶解氧会不断溢出，管道内的金属元素会在氧气、高温、水环境情况下，发生氧化反应，这也使管道内壁出现水锈，如果水中溶解量过大，该氧化反应也会持续进行，从而加快物质转化速度，影响结构使用寿命。对水中溶解氧含量进行检定时，常用检定方法是碘量法。在试验过程中，选取适量水样样品放入到溶解氧瓶中，随后添加硫酸锰和碘化钾(碱性)溶液，两种溶液会发生化学反应，生成氢氧化锰沉淀，但是氢氧化锰的化学性质很不稳定，会与水中溶解氧发生反应生成们锰酸锰(为棕色沉淀)。再向其中添加浓硫酸，在酸性环境下，锰酸锰又会和碘化钾发生化学反应产生碘单质，水中溶解氧含量越高，析出的碘单质也越多，而溶液的颜色也会越深。完成上述试验操作后，可利用移液管从中移取一定体积的水样，向其中添加淀粉指示剂，借助滴定法和定量分析法确定水样中溶解氧的具体含量，从而得到准确的数据，若溶解氧含量过高，需要经过处理后再作为锅炉水进行使用[1]。

3 锅炉水质常规化验流程分析

3.1 仪器和试剂的选择

锅炉在运行过程中，水质问题将直接影响到锅炉运行效果。因此选择合适的仪器、试剂参与到试验当中，从而确保试验结果的准确性。经常使用到的仪器包括玻璃电极、饱和甘汞电极、锥形瓶、移液管、滴定管、溶解氧瓶等，经常使用到的试剂包括酚酞指示剂、甲基橙指示剂、淀粉指示剂、硫酸标准溶液、缓冲溶液等。并且所有的试验都需要在实验室内统一完成，控制好试验阶段的温度和湿度，以此来确保试验结果的准确性[2]。

3.2 试验过程的分析

在具体试验过程中，应注意以下问题：

第一，检测人员可以利用取样器进行水样的抽取，为了提高检测结果准确性，一般的水样取用量为100mL，根据测定内容放入到锥形瓶或者溶解氧瓶中。

第二，按照要求向其中添加指示剂或反应试剂，添加量和添加规范需要参考相应的内容进行，对于添加量、反应现象进行详细记录。

第三，在对这些内容进行检定时，会使用到许多的计算公式，如碱度、溶解氧含量等，使用这些公式时，首要的任务便是确认实验数据的计量单位，需要统一使用国家统一单位，这样可以得出准确的计算结果。

第四，为了提高试验结果的准确性，在实际应用中，还需做好多组数据的测量工作，将结果进行平均值求解，从而得出准确计算结果。

3.3 影响因素的分析

结合以往管理经验，常见影响因素如下：

第一，碱度。一些检测工作需要在酸性环境或碱性环境下进行碱度不同也会影响到检测结果准确性。例如，在硬水或软水性质检测中，不同碱度条件下的反馈数据存在着较大的差异性。

第二，温度。温度的提升会加剧水分子运动，这也是影响到数据采集准确性的重要因素。例如，在溶解氧含量检定中，不同温度条件下，溶解氧的逸出速度不同，这也会导致数据采集出现偏差，造成误差累积情况的出现，从而降低了数据信息的准确性。

第三，干扰离子。锅水经过多倍率蒸发浓缩，各种离子含量较高，部分离子会对其他离子检测过程造成干扰。例如，在硬度的检验中，如果铁离子含量过高，会影响EDTA与钙镁离子的络合，导致最终数据存在着较大的差异性。

4 结语

在工厂正常工作过程中，锅炉属于非常重要的应用结构，为了稳定锅炉运行状态，会使用到蒸汽或者锅炉水来维持反应温度。而锅炉水水质的差异性也会影响到锅炉管道的使用寿命。通过选择恰当地化验方法，对于锅炉水质进行准确判定，结合判定结果选择恰当的方法进行处理，对于提高锅炉运行状态稳定性，延长锅炉管道使用寿命有着积极地意义。