密度差法测定锅炉水溶解固形物

贾丙丽* 张昭辉 汪真真

（1.泰安市特种设备检验研究院 2.山东省特种设备协会）

0 引言

锅炉水的溶解固形物是指将锅炉水滤出悬浮物后进行蒸发和干燥所得的残渣，是锅炉水中溶解的盐类和有机物的总称。溶解固形物是监测锅炉水的重要指标，直接影响锅炉运行过程中结垢、腐蚀和蒸汽品质的控制，是确定锅炉排污量的重要依据。因此，在日常检测过程中，准确又简便地测定溶解固形物，必须引起锅炉使用单位的重视。密度法是一种全新的测溶解固形物方法[1-3]，具有方便、高效等优点，使检测工作更加便捷。

1 内容介绍

目前，目前锅炉水中溶解固形物的测定方法有两种 ：第一种为直接法，也称经典法，可按照GB/T 1576—2018 《工业锅炉水质》标准中附录B 的方法进行检测；另一种为间接法，可按照GB/T 1576—2018附录C 的方法进行操作。在实际检验检测工作中，重量法操作繁杂、耗时长、效率低，目前已很少使用。但是间接法测定时溶解固形物与电导比值（简称“固导比”）或者溶解固形物与氯离子的比值（简称“固氯比”）均需要通过一系列繁琐的比对试验后得出，且根据标准要求，需要根据水源水质的变化定期对固导比固氯比系数进行校正，系数校正不及时会导致溶固物测定误差较大。

针对上述问题，本文提出了采用密度差法快速测定锅炉水溶解固形物，从而实现对锅炉水溶解固形物的快速测定，简单、准确而且不受水源地的限制。

该方法主要是对锅炉水进行浓缩，通过测定浓缩锅炉水的密度及其蒸汽冷凝水的密度，求得锅炉水溶解固形物含量R：

式中：ρ1——锅炉水的密度，g / cm3；

ρ2——冷凝水的密度，g / cm3；

V1、V2——分别为锅炉水浓缩前、后的体积，mL。

2 方法步骤

密度差法测定锅炉水溶解固形物具体步骤为过滤、蒸馏浓缩、超声波清洗、密度测试和公式计算。

2.1 过滤

对锅炉水过滤后得到滤液，并且保证滤液浊度值小于或等于5.0 FTU；因为锅炉水大多是经过反复煮沸浓缩的，有些锅炉水质浑浊，悬浮物含量高，若进行过滤，会导致测得的溶解固形物数值高于实际值。

2.2 蒸馏浓缩

取上述滤液置于全自动蒸馏仪内进行蒸馏，得到浓缩锅炉水和蒸汽冷凝水I；所述滤液体积为V1，所述浓缩锅炉水体积为V2；通常V1=100 mL，V2=10 mL。蒸馏浓缩的目的是为了人为地提高锅炉水密度ρ1，增加锅炉水与蒸汽冷凝水之间的密度差，同时降低相对误差。

2.3 超声波清洗

用超声波清洗机对蒸馏烧瓶进行超声清洗，将残留在蒸馏烧瓶内壁上的溶解固形物溶解到浓缩锅炉水中。超声功率一般为40 kHz，超声时间为3 min。

2.4 密度测试

用数字式密度计检测浓缩锅炉水密度ρ1；所述数字式密度计选用U 型振荡管型密度计，精确度不低于0.000 1 g/cm3。将浓缩锅炉水继续用全自动蒸馏仪进行蒸馏，直至水分被蒸干，得蒸汽冷凝水II；合并蒸汽冷凝水I 和蒸汽冷凝水II 并检测其密度ρ2。

2.5 计算

将ρ1、ρ2代入式（1），得到锅炉水溶解固形物含量。步骤3.1 中，所述滤液浊度值小于或等于5.0 FTU。步骤3.2 中，所述蒸馏浓缩选用全自动蒸馏仪，蒸发速率较快，蒸发100 mL 水样仅需20 min 就可将水样浓缩10 mL。密度检测时，待测样品的温度为25℃。

3 应用案例

3.1 前期准备

本次试验所用密度计为安东帕 DMA 4100，密度精度为 1×10-5g/cm3，密度准确度为5×10-5g/cm3；该密度计测试前需要先进行标准水和空气校正。

准备水浴锅或 400 mL 烧杯，100 ～ 200 mL 瓷蒸发皿 ，分析天平（精度为 0.1 mg）。

3.2 取样

本次实验所取的样品主要来源于泰安地区的各锅炉使用单位的锅炉炉水抽样样品，经过 1 个月左右的 抽样，共获得50 个样品，选取了具有代表性的样品作为此次研究的数据来源。

3.3 实验过程及结果

按照锅炉水取样规则选取了6 份具有代表性的在用锅炉水样本，此次样品严格按照规范抽样，确保样品无污染，且当天及时完成检测，使数据准确并具有代表性。采用安东帕DMA4100 数字式密度计进行密度检测，计算得到溶解固形物。同时按照国标 GB 1576—2018 标准中附录B 的要求，测得重量法溶解固形物，计算得到两种溶解固形物的相对误差均在10%以下，具体可见表1。

3.4 结果分析

通过表1 的实验数据可以发现，该密度差法测试锅炉水溶解固形物不受锅炉型号、锅炉水处理方式和锅炉使用单位的影响，测量结果与经典重量法测量结果的相对误差符合相关标准规范的要求，值得在锅炉使用单位和检验检测单位进行推广和应用。同时，也为下一步开发研制新型锅炉溶解固形物快速检测设备奠定了坚实的基础。

表1 不同溶解固形物检测方法所得结果对比表

4 结语

采用密度差法测溶解固形物，避免了重量法中所需的烘干（至少需要2 h）和恒重（至少需要1 h）步骤，30 min 即可准确测得溶解固形物。

该方法虽然不是直接测定锅炉水的溶解固形物，但是相比GB/T 1576—2018 标准附录C 中两种间接测定方法（固导比法和固氯比法），得到的结果更加准确。因为附录C 提到的两种间接方法都需要根据水源水质的变化定期对固导比固氯比系数进行校正，若系数校正不及时，就会导致溶解固物测定误差较大。而本文所提出的方法不需要校正系数，也没有经验性常数，仅通过密度差及浓缩倍率计算水样的溶解固形物，结果更加客观。

该方法也不受水源地的限制，除适用于锅炉水溶解固形物的测定以外，同时也适用于地表水、地下水等其他水样溶解固形物的测定。该方法对待测水样溶解固形物的含量无任何要求，若待测水样溶解固形物含量很低，则可以多取待测样，增大浓缩倍率；若待测水样溶解固形物含量较高，则可以适当减小浓缩倍率。