楊舜伊 , 王紅芬

(1.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650302；2.云南煤業(yè)能源股份有限公司，云南 昆明 650302)

鍋爐水中二氧化硅含量測(cè)定方法的優(yōu)化

楊舜伊1, 王紅芬2

(1.昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650302；2.云南煤業(yè)能源股份有限公司，云南 昆明 650302)

對(duì)鍋爐水水汽中二氧化硅含量的測(cè)定方法進(jìn)行分析，闡述了測(cè)定鍋爐水水汽中二氧化硅含量遇到的問(wèn)題及解決方法，對(duì)提高測(cè)定的準(zhǔn)確性作了充分的探討。

鍋爐水；二氧化硅；測(cè)定方法；探討

1 二氧化硅測(cè)定對(duì)鍋爐水水質(zhì)管理的重要性

某公司的干熄焦鍋爐額定生產(chǎn)蒸汽86噸/小時(shí)，運(yùn)行壓力為3.82MPa，為中壓鍋爐。對(duì)于壓力較高的鍋爐，鍋爐水中的某些成分，比如硅，會(huì)選擇性的溶解在蒸汽中，使蒸汽中的雜質(zhì)含量大量增加而引起過(guò)熱器管及汽輪機(jī)積鹽。二氧化硅含量是衡量鍋爐水質(zhì)的主要控制指標(biāo)之一，由于硅化物在鍋爐的金屬表面上或者在汽輪機(jī)的葉片上形成沉積物后，非常難以清除。同時(shí)在鍋爐金屬受熱面一旦形成水垢，影響鍋爐的正常運(yùn)行,因此為了保證蒸汽含量不超標(biāo)，鍋爐壓力越高，則爐水中的含硅量應(yīng)該越低。為了保證鍋爐安全穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，鍋爐水中的二氧化硅含量，成為鍋爐水處理中的重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象，二氧化硅含量是評(píng)價(jià)鍋爐水水質(zhì)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。

2 鍋爐水中二氧化硅含量測(cè)定方法的選擇

2.1 測(cè)定方法的選擇[1-6]

目前鍋爐水中二氧化硅含量測(cè)定方法主要有三種：GB12148-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測(cè)定-低含量氫氟酸轉(zhuǎn)化法，GB12149-89鍋爐用水和冷卻水分析方法硅的測(cè)定-硅鉬藍(lán)法和GB12150-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測(cè)定-硅鉬藍(lán)光度法。對(duì)三種測(cè)定方法進(jìn)行了分析研究發(fā)現(xiàn)，方法一：GB12149-89鍋爐用水和冷卻水分析方法硅的測(cè)定-硅鉬藍(lán)法的不足之處在于當(dāng)水樣中可溶性硅含量小于每升0.5mg/LSiO2時(shí)，由于硅鉬藍(lán)顏色很淺，可用硅鉬藍(lán)光度法或正丁醇等有機(jī)溶劑萃取濃縮，而我們的蒸汽中二氧化硅含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于0.5mg/L SiO2，用此方法不適用于干熄焦鍋爐水質(zhì)分析，并且正丁醇等有機(jī)溶劑毒性較大，對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重，所以此方法首先被排除。方法二：GB12150-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測(cè)定-硅鉬藍(lán)光度法，硅的測(cè)定范圍僅為每升含0～50μg/L SiO2，而鍋爐爐水的二氧化硅含量較高，而且需配備為測(cè)定硅而專門設(shè)計(jì)的光電比色計(jì)，因而這個(gè)方法也不適用。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)最終選擇了GB12148-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測(cè)定,此方法操作簡(jiǎn)便，又能涵蓋鍋爐水水汽二氧化硅含量的監(jiān)測(cè)。

2.2 測(cè)定中存在的問(wèn)題

在測(cè)定中發(fā)現(xiàn)，各個(gè)化驗(yàn)分析人員的分析結(jié)果忽高忽低，誤差較大，同一個(gè)水樣，其吸光度誤差最高可達(dá)到0.003～0.015的吸光度差值，折算成飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽中的二氧化硅含量為9.6～48μg/L，也就是說(shuō)低于48μg/L的水樣含二氧化硅含量都存在不準(zhǔn)確的可能性，而國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中上述兩個(gè)水樣的控制指標(biāo)必須≤20μg/L。

3 原因分析

3.1 環(huán)境的因素

化驗(yàn)人員反映在取樣的時(shí)候取樣冷卻器經(jīng)常出現(xiàn)冷卻水量不足，造成蒸汽冷不下來(lái)，水樣溫度過(guò)高；取樣時(shí)管道的積水沒(méi)有放干凈，就取樣；干熄焦取樣點(diǎn)粉塵較大，稍不注意水樣就會(huì)被污染，也是造成分析不準(zhǔn)確的原因之一，以下是由于環(huán)境因素造成的分析異常統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表1。

表1 環(huán)境因素造成分析異常統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.2 人的因素

由于干熄焦開工后化驗(yàn)室人員未進(jìn)行專門培訓(xùn)，導(dǎo)致化驗(yàn)室人員分析水平參差不齊，部分職工質(zhì)量意識(shí)低下，責(zé)任心不強(qiáng)，取樣操作未按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，所取水樣沒(méi)有代表性，分析結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)也不進(jìn)行重復(fù)化驗(yàn)，在測(cè)定超微量SiO2使用移液管時(shí)，要保持垂直水平和不抖動(dòng)，在相同時(shí)間內(nèi)連續(xù)加入六個(gè)氫氟酸操作不熟練，缺乏規(guī)范培訓(xùn)。在測(cè)定過(guò)程中,疏忽水樣反應(yīng)溫度、時(shí)間等控制條件，造成氫氟酸分解不完全，鉬酸銨顯色異常，導(dǎo)致分析結(jié)果不穩(wěn)定。以下是由于人的因素造成的分析異常統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表2

表2 人的因素造成的分析異常統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.3 儀器的原因

玻璃儀器沒(méi)有進(jìn)行校正，分光光度計(jì)運(yùn)行不穩(wěn)定，由于比色皿表面有劃痕和污垢附著影響吸光度透過(guò)而造成分析誤差等都是引起分析結(jié)果不穩(wěn)定的原因。以下是由于比色皿表面有劃痕和污垢附著影響吸光度透過(guò)而造成分析誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果，見表3。

表3 儀器原因造成分析誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果

3.4 試劑方面的原因

化驗(yàn)室試劑用水質(zhì)量不穩(wěn)定,更換蒸餾水時(shí)經(jīng)常會(huì)造成分析數(shù)據(jù)起伏波動(dòng)。同時(shí)化學(xué)試劑不純也是一個(gè)重要的因素。對(duì)于試劑引起的干擾，在排除了分析人員的操作水平及蒸餾水純度不夠造成的誤差外，在經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)分析后發(fā)現(xiàn)，引起這一誤差的原因是由于分析純氫氟酸中的氟硅酸類化合物含量較高所引起的。分析中發(fā)現(xiàn)，市售分析純氫氟酸試劑(40%氫氟酸含量)，一般含有0.5%～1.0%左右的氟硅酸類化合物，因氟硅酸類化合物具有組成復(fù)雜，易揮發(fā)、易相互轉(zhuǎn)化等特性，對(duì)分析測(cè)定低含量硅(10-6g)時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈干擾。在測(cè)定飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽和鍋爐給水等低含量二氧化硅，按標(biāo)準(zhǔn)加入0.5mL(1+84)氫氟酸溶液時(shí)，氟硅酸類干擾物質(zhì)會(huì)一起加入，同一水樣因氟硅酸類化合物干擾，平行測(cè)定時(shí)會(huì)產(chǎn)生0.003～0.015的吸光度差值，使測(cè)定值偏離真實(shí)值9.6-48μg/L，而飽和蒸汽、過(guò)熱蒸汽等低含量硅的控制標(biāo)準(zhǔn)為≤20μg/L，導(dǎo)致測(cè)定結(jié)果介于合格與不合格之間，對(duì)蒸汽品質(zhì)無(wú)法作出準(zhǔn)確判斷。

4 提高分析準(zhǔn)確性的有效方法

4.1 針對(duì)環(huán)境的因素采取的措施

與干熄焦聯(lián)系定期對(duì)取樣冷卻器進(jìn)行檢修和清除水垢，鍋爐大修時(shí)安排檢修取樣器和所屬閥門，保證在取樣的時(shí)候有足夠的冷卻水冷卻水樣，使水樣能夠冷卻到30～40℃，保證水樣流量在500～700mL/min；在取樣前應(yīng)先將管道的積水放盡并沖洗后方可取樣，盛水樣的容器測(cè)定微量成分分析的樣品必須使用塑料容器，取樣前，應(yīng)先將取樣容器徹底清洗干凈。取樣時(shí)再用水樣沖洗三次(方法中另有規(guī)定的除外)在取樣后立即用瓶蓋將取樣瓶蓋好，避免粉塵的污染，所取水樣必須立即分析。

4.2 針對(duì)操作技能差采取的措施

特制定每月組織職工學(xué)習(xí)兩次，其中每月一次為化驗(yàn)分析工基本功的學(xué)習(xí)，一次為化驗(yàn)工理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。不斷提高化驗(yàn)室職工的操作技能和理論水平。針對(duì)不按標(biāo)準(zhǔn)操作分析的情況除加強(qiáng)崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)外，為改變?nèi)粘２涣剂?xí)慣，技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)跟蹤監(jiān)督，不斷提高崗位職工責(zé)任心，嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)水樣異常時(shí)及時(shí)進(jìn)行復(fù)樣。

4.3 針對(duì)儀器出現(xiàn)波動(dòng)采取的措施

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定期對(duì)所使用的儀器設(shè)備及移液管等玻璃器皿進(jìn)行校檢，避免使用不合格儀器設(shè)備。新進(jìn)一臺(tái)哈希公司DRA5000分光光度計(jì)，該儀器穩(wěn)定性較好，只用一只比色皿，不存在比色皿誤差，經(jīng)常觀察比色皿透光面，有劃痕及時(shí)更換；同時(shí)配備水浴鍋恒溫控時(shí)，使反應(yīng)溫度控制在27±2℃。

4.4 針對(duì)試劑不純采取的措施

用水質(zhì)量不合格的問(wèn)題，改進(jìn)水源，從干熄焦鍋爐二級(jí)除鹽水給水總管搭引一根不銹鋼水管到化驗(yàn)室，利用二級(jí)除鹽水+高錳酸鉀進(jìn)行二次蒸餾提純。后直接引進(jìn)一臺(tái)超純水儀，基本能滿足一級(jí)試劑水要求。根據(jù)以上原因分析，如不對(duì)氫氟酸進(jìn)行處理則對(duì)分析測(cè)定結(jié)果影響較大，造成測(cè)定值偏高，不能準(zhǔn)確反映鍋爐水中二氧化硅的含量，導(dǎo)致鍋爐水水質(zhì)不穩(wěn)定，同時(shí)加大生產(chǎn)控制的難度。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)干熄焦鍋爐水、汽中超微量二氧化硅測(cè)定準(zhǔn)確度的技術(shù)分析，不僅提高了二氧化硅分析的準(zhǔn)確度，同時(shí)也相應(yīng)提高了鍋爐水、汽中鈉、氧、鐵、銅、磷等分析項(xiàng)目的準(zhǔn)確度。為干熄焦及抽蒸汽輪機(jī)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了及時(shí)準(zhǔn)確的調(diào)控參數(shù)，合理排污防垢，減少因積鹽積垢運(yùn)行不暢、腐蝕等因素引起的停機(jī)次數(shù)，對(duì)鍋爐操作的節(jié)能減排控制具有指導(dǎo)性作用。

[1] 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社第二編輯室. 火力發(fā)電廠水汽試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程匯編[M]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000:95-101.

[2] 吳濟(jì)海. 氫氟酸轉(zhuǎn)化分光光度法測(cè)定鍋爐水二氧化硅[J]. 中國(guó)特種設(shè)備安全, 2011, 27(1)：65-67．

[3] 梁 艷.鉬酸鹽還原目視比色法測(cè)定鍋爐水中的二氧化硅[J]. 中華紙業(yè)，2003, 23(10): 56-57．

[4] 王培紅, 李敏, 王曉娟 ,等. 鍋爐水中SiO2含量測(cè)定方法的改進(jìn)[J]. 大氮肥，2004, 27(4): 286-288．

[5] 陳艷紅, 尚杰峰. 鍋爐水中二氧化硅的測(cè)定技術(shù)[J]. 濮陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2013 , 26(3): 158-160.

[6] 李 娜, 尚杰峰. 分光光度法測(cè)定鍋爐水中二氧化硅的技術(shù)研究[J]. 化工技術(shù)與開發(fā)，2013，42(4)：45-47.

(本文文獻(xiàn)格式：楊舜伊 , 王紅芬.鍋爐水中二氧化硅含量測(cè)定方法的優(yōu)化[J].山東化工，2017，46(10)：107-108.)

The Discussion of Determination Methods for SiO2of Boiler Water

YangShunyi1,WangHongfen2

(1. Kunming Vocational And Technical College of Industry, Kunmning 650302,China;2.Yunnan Coal and Energy Co., Ltd., Kunmning 650302,China )

In this paper, a method for determination of SiO2content in boiler water vapor were analyzed, it elaborated problem determination of SiO2content in boiler water vapor encountered and solutions, fully explored to improve the accuracy of the determination made.

boiler water; SiO2; determination methods; discussion

2017-04-01

云南省教育廳科學(xué)研究基金項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：2014Y554

楊舜伊(1985—)，湖南懷化人，講師，主要研究方向?yàn)榛I(yè)教學(xué)與研究。

TK31

A

1008-021X(2017)10-0107-02