小型企業(yè)工業(yè)鍋爐水質(zhì)常規(guī)化驗(yàn)方法評價

孔妍 安婭琳 王亢亢

摘? 要：在工業(yè)鍋爐水質(zhì)的日常檢測工作中，發(fā)現(xiàn)部分小型企業(yè)將大部分注意力放在鍋爐運(yùn)行上，對鍋爐水質(zhì)監(jiān)測放任不管。該文小型企業(yè)對鍋爐水質(zhì)監(jiān)測重視程度不夠、運(yùn)營成本受限、人員技術(shù)水平較低的實(shí)際情況，探討了一些最基本的實(shí)驗(yàn)室建立及水質(zhì)化驗(yàn)方法，可行性高，對保障其安全生產(chǎn)有重要意義。

關(guān)鍵詞：鍋爐水質(zhì);化驗(yàn);水質(zhì)指標(biāo)

中圖分類號： TK223? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著人們安全生產(chǎn)意識的逐步提高，作為典型特種設(shè)備的鍋爐，已經(jīng)受到使用單位的高度重視，在工業(yè)鍋爐水質(zhì)的日常檢測工作中，發(fā)現(xiàn)部分小型企業(yè)將大部分注意力放在鍋爐運(yùn)行上，對鍋爐水質(zhì)監(jiān)測放任不管。鍋爐水處理是保證鍋爐安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必不可少的手段。水處理不當(dāng)給鍋爐所造成的后果可概括為結(jié)垢、腐蝕和汽水共騰，鍋爐安全運(yùn)行離不開水質(zhì)的嚴(yán)格控制。

業(yè)內(nèi)人士都知道，水質(zhì)對于鍋爐來說，就相當(dāng)于人體中的血液，其重要性不言而喻，鍋爐水質(zhì)定期檢測已在《中國特種設(shè)備安全法》中明確提出，該文從一個鍋爐水質(zhì)檢測員的角度出發(fā)，以可行性為優(yōu)先考慮原則，就小型企業(yè)如何在最低成本下開展工業(yè)鍋爐水質(zhì)監(jiān)測工作進(jìn)行一些討論。

1 實(shí)驗(yàn)室的建立

1.1 基本藥品

鉻黑T 指示液、氨-氯化銨緩沖溶液、EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液、酚酞指示液、甲基橙指示液、硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液、鉻酸鉀指示液、硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液。

1.2 常用儀器

酸式滴定管、錐形瓶、棕色滴瓶、移液管、容量瓶、塑料試劑瓶、玻璃試劑瓶、棕色玻璃試劑瓶、棕色滴定管、玻璃棒、燒杯和pH試紙。

1.3 文字資料

實(shí)驗(yàn)室安全管理制度，相關(guān)操作規(guī)程。

1.4 相關(guān)記錄表

相關(guān)記錄表如下。1）水質(zhì)化驗(yàn)記錄，每次化驗(yàn)的時間、項目、結(jié)果、化驗(yàn)員。2）水處理系統(tǒng)有關(guān)運(yùn)行記錄和加藥記錄。3）水處理設(shè)備（系統(tǒng)）維修、保養(yǎng)、停用記錄。

2 化驗(yàn)準(zhǔn)備

2.1 化驗(yàn)頻次

承壓蒸汽鍋爐的化驗(yàn)頻次與額定蒸發(fā)量t相關(guān)，承壓熱水鍋爐，化驗(yàn)頻次與額定熱功率M相關(guān)，可根據(jù)表1，結(jié)合單位生產(chǎn)情況制定化驗(yàn)頻次。

2.2 水樣取放

采樣時，打開取樣閥門，充分沖洗采樣管道，必要時采用變流量沖洗。額定蒸發(fā)量大于等于1 t/h的蒸汽鍋爐和出口熱水溫度高于100 ℃的熱水鍋爐應(yīng)當(dāng)設(shè)置鍋水取樣冷卻裝置;有回水回用系統(tǒng)的，應(yīng)當(dāng)設(shè)置回水取樣裝置。

水樣的存放時間受其性質(zhì)、溫度、保存條件及試驗(yàn)要求等因素影響，采集水樣后應(yīng)及時分析，如遇特殊情況存放時間不宜超過72 h，水樣運(yùn)送與存放時，應(yīng)注意檢查水樣瓶是否封閉嚴(yán)密，并應(yīng)防凍、防曬。

2.3 水質(zhì)指標(biāo)

針對小型企業(yè)常用的鍋外水處理、無過熱器的工業(yè)鍋爐，根據(jù)《GB/T 1576—2018工業(yè)鍋爐水質(zhì)》，整理出一些主要水質(zhì)指標(biāo)。

3 水質(zhì)化驗(yàn)

3.1 硬度

3.1.1 簡述

硬度指標(biāo)一般關(guān)注給水硬度，給水硬度是指水中易于形成沉淀物的金屬離子總濃度，通常是指水中鈣、鎂離子的總濃度，它在一定程度上反映了水中結(jié)垢物質(zhì)的多少，是衡量鍋爐給水水質(zhì)的一項重要指標(biāo)，通常用滴定法測得給水硬度值。

給水硬度超標(biāo)直接后果是鍋爐結(jié)垢，結(jié)垢影響鍋爐的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行：由于水垢的導(dǎo)熱性差，使受熱面內(nèi)外側(cè)的溫差提高，金屬強(qiáng)度降低，致使受熱面變形、鼓皰、裂縫甚至爆破;結(jié)垢使管徑減小甚至堵塞，影響正常的水循環(huán)，會造成局部爆管;使熱工儀表的傳感、傳送信號不準(zhǔn)，甚至相反，從而引起誤顯示、誤報警以及誤動作等 [1];水垢導(dǎo)熱能力為鋼鐵的2%～5%，水垢的結(jié)生使工質(zhì)的吸熱量減少，蒸發(fā)量降低，從而降低熱有效利用率，同時增加排煙熱損失，此外，排煙溫度過高還會造成煙風(fēng)道系統(tǒng)設(shè)備的損壞。

3.1.2 藥品準(zhǔn)備

藥品準(zhǔn)備如下。①鉻黑T 指示液（5 g/L）。鉻黑T本身隨著溶液pH的變化會顯示不同的顏色，pH<6時，顯紫紅色;pH=8～11時，顯藍(lán)色;pH>12時，顯紅色，因此，用鉻黑T作指示劑，務(wù)必使溶液pH≈10。鉻黑T指示液應(yīng)貯于棕色試劑瓶或棕色滴瓶避光保存，0～4℃冷藏更佳。② 氨-氯化銨緩沖溶液。氨-氯化銨緩沖溶液具強(qiáng)刺激性氣味，注意佩戴口罩等防護(hù)用具，應(yīng)貯于塑料瓶中避光保存。③EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（cEDTA=0.05mol/L）標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度配制后需標(biāo)定濃度，并將濃度調(diào)整至所需值，應(yīng)貯于玻璃試劑瓶中避光保存。④EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（cEDTA=0.005mol/L）取一定量的溶液③準(zhǔn)確稀釋10倍獲得，貯于玻璃試劑瓶中避光保存，盡量現(xiàn)用現(xiàn)配。水樣硬度小于1 mol/L時，應(yīng)采用此標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。

3.1.3 滴定分析

用100 mL容量瓶量取100 mL水樣，置于250 mL錐形瓶中。用吸量管量取5 mL氨-氯化銨緩沖溶液，加入此錐形瓶內(nèi)，搖勻，滴入2～3滴鉻黑T指示液，搖勻。如果此時溶液呈藍(lán)色，則不必滴定。如果溶液透出紅色，則需在不斷搖動下，用③或④滴定出具體硬度數(shù)值，溶液由紅色突變?yōu)榧兯{(lán)色即為終點(diǎn)，記錄此時EDTA的消耗量。

當(dāng)水樣混濁、酸性或堿性過高、鐵含量大于2 mg/L、鋁含量大于2 mg/L、銅含量大于0.01 mg/L、錳含量大于0.1 mg/L時、碳酸鹽硬度很高時，都要對水樣進(jìn)行預(yù)處理，詳見GB/T 6909—2018《鍋爐用水和冷卻水分析方法硬度的測定》。

3.1.4 結(jié)果記錄

在空白試驗(yàn)消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液為0的前提下，如果使用③進(jìn)行滴定，③的消耗量即為結(jié)果值，如果使用④進(jìn)行滴定，④消耗量除以10，即為結(jié)果值。例如，如果使用③滴定消耗0.20 mL，則水樣硬度為0.2 mmol/L;如果使用④滴定消耗0.20 mL，則水樣硬度為0.02 mmol/L。

3.2 堿度

3.2.1 簡述

堿度是表示水中能接受氫離子的一類物質(zhì)的量，包括各種強(qiáng)堿、弱堿和強(qiáng)堿弱酸鹽、有機(jī)堿等，通常用滴定法測得水樣堿度值。堿度又分為酚酞堿度P、全堿度M（甲基橙堿度）和相對堿度。

鍋水堿度太高易發(fā)生汽水共騰，產(chǎn)生堿性腐蝕，鍋水堿度長期偏低，則易引起鍋爐結(jié)垢和腐蝕，導(dǎo)致鍋爐的安全性和經(jīng)濟(jì)性下降。

3.2.2 藥品準(zhǔn)備

藥品準(zhǔn)備如下。1）甲基橙指示液（1g/L）。貯于玻璃試劑瓶或滴瓶避光保存。2）酚酞指示液（10 g/L）。貯于玻璃試劑瓶或滴瓶避光保存。3）硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[c 1/2H2SO4=0.1 mol/L]貯于玻璃試劑瓶避光保存。

3.2.3 滴定分析

用100 mL容量瓶量取100 mL水樣，置于250 mL錐形瓶中，滴入2～3滴酚酞指示液，此時溶液顯紅色，則用③滴定至恰無色，記錄耗酸體積V1，再加入2滴甲基橙指示液，此時溶液顯黃色，繼續(xù)用③滴定至溶液突變?yōu)槌燃t色，記錄第二次耗酸體積V2（不包括V1）。

3.2.4 結(jié)果記錄

在空白試驗(yàn)消耗硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液為0的前提下，使用③進(jìn)行滴定， V1值即為酚酞堿度值，（V1+V2）值即為全堿度值，{[（2P-M）×40]/溶解固形物}即為相對堿度值。例如，V1=3.60 mL，V2=2.10 mL，溶解固形物為600 mg/L，則水樣酚酞堿度為3.6 mmol/L，全堿度為5.7 mmol/L，相對堿度為0.1。

3.3 氯離子

3.3.1 簡述

我國當(dāng)前執(zhí)行的 GB/T 1576—2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》沒有對氯離子的控制指標(biāo)作明確規(guī)定，某些單位也忽視了氯離子含量的監(jiān)測，鍋爐長期在氯離子過高情況下運(yùn)行，發(fā)生了水冷管壁穿孔泄漏等事故[2]。

GB/T 1576—2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》中規(guī)定，軟水器再生后出水氯離子含量不得大于進(jìn)水氯離子含量的1.1倍。一般鍋水中所含的各物質(zhì)中氯離子最為穩(wěn)定，且測定方便，因此工業(yè)鍋爐通常以測定氯離子含量來計算排污率，排污率P=Cl-給/（ Cl-鍋-Cl-給）×100%。通常用滴定法測得水樣氯離子含量。

3.3.2 藥品準(zhǔn)備

藥品準(zhǔn)備如下。①酚酞指示液（10 g/L）貯于玻璃試劑瓶或滴瓶避光保存。②硫酸標(biāo)準(zhǔn)溶液[c 1/2H2SO4=0.1 mol/L]貯于玻璃試劑瓶避光保存。③鉻酸鉀指示液（100 g/L）貯于玻璃試劑瓶或滴瓶避光保存。④硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液（1 mL相當(dāng)于1.0 mg Cl-）貯于棕色玻璃試劑瓶避光保存。

3.3.3 滴定分析

用100 mL容量瓶量取100 mL水樣，置于250 mL錐形瓶中，滴入2滴酚酞指示液，此時溶液若顯紅色，用②調(diào)節(jié)水樣的pH值，使紅色剛好變?yōu)闊o色。加入1.0 mL鉻酸鉀指示液，溶液顯黃色，將③倒入棕色滴定管中，在白色背景條件下滴定，直至剛剛出現(xiàn)磚紅色為止。

3.3.4 結(jié)果記錄

在空白試驗(yàn)消耗硝酸銀標(biāo)準(zhǔn)溶液為0的前提下，③消耗量的10倍即為結(jié)果值。例如③消耗8.00 mL，則水樣氯離子含量為80 mg/L。

3.4 pH值

3.4.1 簡述

pH值是表征溶液酸堿性的一項指標(biāo)，對水中其他雜質(zhì)的存在形態(tài)和各種水質(zhì)控制過程及金屬腐蝕程度有著廣泛的影響。

為了防止給水系統(tǒng)的酸性腐蝕及腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入鍋內(nèi)，應(yīng)調(diào)整給水pH值，如果pH值過低，可加氨水等堿性藥品調(diào)節(jié)，但同時也應(yīng)防止給水中堿性物質(zhì)過多帶來的副作用，如果給水pH值過高，堿性物質(zhì)會在鍋內(nèi)經(jīng)過分解、蒸發(fā)濃縮后，造成鍋水堿度及pH值超標(biāo)、金屬鈍化膜的破壞等危害[3]。

鍋水pH值維持在10.0～12.0，也是為了保護(hù)金屬鈍化膜，鍋水pH值則通常通過磷酸三鈉等堿性藥品調(diào)節(jié)。

3.4.2 測定方法

測量水質(zhì)酸堿性，簡單地化驗(yàn)可以通過pH試紙進(jìn)行測定。取少量水樣注入干凈的燒杯中，用干凈的玻璃棒蘸取水滴，涂在 pH試紙上，依據(jù)pH試紙所顯顏色判斷鍋爐水樣的酸堿度，以便制定后期處理方案[4]。

4 結(jié)語

對于小型企業(yè)來說，建立簡易實(shí)驗(yàn)室的成本，與水質(zhì)控制不當(dāng)造成鍋爐故障的損失不可相比，因此管理層人士應(yīng)高度重視工業(yè)鍋爐水質(zhì)監(jiān)測工作，在單位內(nèi)建立簡易實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)日常監(jiān)測，保障鍋爐安全平穩(wěn)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]潘德榮.對加強(qiáng)工業(yè)鍋爐給水水質(zhì)管理的幾點(diǎn)體會[J].工業(yè)鍋爐，1992（4）：32.

[2]瞿澗.工業(yè)鍋爐水質(zhì)處理意義及問題分析[J].科技論壇，2017（12）：441.

[3]牛耘，趙永華，亓曾樺.鍋爐給水及爐水pH值的分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2004（11）：4.

[4]蔡康保.鍋爐水質(zhì)常規(guī)化驗(yàn)的意義和方法[J].大眾科技，2012（6）：10.