賈丙麗* 張昭輝 汪真真

（1.泰安市特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院 2.山東省特種設(shè)備協(xié)會(huì)）

0 引言

鍋爐水的溶解固形物是指將鍋爐水濾出懸浮物后進(jìn)行蒸發(fā)和干燥所得的殘?jiān)?，是鍋爐水中溶解的鹽類(lèi)和有機(jī)物的總稱(chēng)。溶解固形物是監(jiān)測(cè)鍋爐水的重要指標(biāo)，直接影響鍋爐運(yùn)行過(guò)程中結(jié)垢、腐蝕和蒸汽品質(zhì)的控制，是確定鍋爐排污量的重要依據(jù)。因此，在日常檢測(cè)過(guò)程中，準(zhǔn)確又簡(jiǎn)便地測(cè)定溶解固形物，必須引起鍋爐使用單位的重視。密度法是一種全新的測(cè)溶解固形物方法[1-3]，具有方便、高效等優(yōu)點(diǎn)，使檢測(cè)工作更加便捷。

1 內(nèi)容介紹

目前，目前鍋爐水中溶解固形物的測(cè)定方法有兩種 ：第一種為直接法，也稱(chēng)經(jīng)典法，可按照GB/T 1576—2018 《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)中附錄B 的方法進(jìn)行檢測(cè)；另一種為間接法，可按照GB/T 1576—2018附錄C 的方法進(jìn)行操作。在實(shí)際檢驗(yàn)檢測(cè)工作中，重量法操作繁雜、耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，目前已很少使用。但是間接法測(cè)定時(shí)溶解固形物與電導(dǎo)比值（簡(jiǎn)稱(chēng)“固導(dǎo)比”）或者溶解固形物與氯離子的比值（簡(jiǎn)稱(chēng)“固氯比”）均需要通過(guò)一系列繁瑣的比對(duì)試驗(yàn)后得出，且根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，需要根據(jù)水源水質(zhì)的變化定期對(duì)固導(dǎo)比固氯比系數(shù)進(jìn)行校正，系數(shù)校正不及時(shí)會(huì)導(dǎo)致溶固物測(cè)定誤差較大。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文提出了采用密度差法快速測(cè)定鍋爐水溶解固形物，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐水溶解固形物的快速測(cè)定，簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確而且不受水源地的限制。

該方法主要是對(duì)鍋爐水進(jìn)行濃縮，通過(guò)測(cè)定濃縮鍋爐水的密度及其蒸汽冷凝水的密度，求得鍋爐水溶解固形物含量R：

式中：ρ1——鍋爐水的密度，g / cm3；

ρ2——冷凝水的密度，g / cm3；

V1、V2——分別為鍋爐水濃縮前、后的體積，mL。

2 方法步驟

密度差法測(cè)定鍋爐水溶解固形物具體步驟為過(guò)濾、蒸餾濃縮、超聲波清洗、密度測(cè)試和公式計(jì)算。

2.1 過(guò)濾

對(duì)鍋爐水過(guò)濾后得到濾液，并且保證濾液濁度值小于或等于5.0 FTU；因?yàn)殄仩t水大多是經(jīng)過(guò)反復(fù)煮沸濃縮的，有些鍋爐水質(zhì)渾濁，懸浮物含量高，若進(jìn)行過(guò)濾，會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的溶解固形物數(shù)值高于實(shí)際值。

2.2 蒸餾濃縮

取上述濾液置于全自動(dòng)蒸餾儀內(nèi)進(jìn)行蒸餾，得到濃縮鍋爐水和蒸汽冷凝水I；所述濾液體積為V1，所述濃縮鍋爐水體積為V2；通常V1=100 mL，V2=10 mL。蒸餾濃縮的目的是為了人為地提高鍋爐水密度ρ1，增加鍋爐水與蒸汽冷凝水之間的密度差，同時(shí)降低相對(duì)誤差。

2.3 超聲波清洗

用超聲波清洗機(jī)對(duì)蒸餾燒瓶進(jìn)行超聲清洗，將殘留在蒸餾燒瓶?jī)?nèi)壁上的溶解固形物溶解到濃縮鍋爐水中。超聲功率一般為40 kHz，超聲時(shí)間為3 min。

2.4 密度測(cè)試

用數(shù)字式密度計(jì)檢測(cè)濃縮鍋爐水密度ρ1；所述數(shù)字式密度計(jì)選用U 型振蕩管型密度計(jì)，精確度不低于0.000 1 g/cm3。將濃縮鍋爐水繼續(xù)用全自動(dòng)蒸餾儀進(jìn)行蒸餾，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 并檢測(cè)其密度ρ2。

2.5 計(jì)算

將ρ1、ρ2代入式（1），得到鍋爐水溶解固形物含量。步驟3.1 中，所述濾液濁度值小于或等于5.0 FTU。步驟3.2 中，所述蒸餾濃縮選用全自動(dòng)蒸餾儀，蒸發(fā)速率較快，蒸發(fā)100 mL 水樣僅需20 min 就可將水樣濃縮10 mL。密度檢測(cè)時(shí)，待測(cè)樣品的溫度為25℃。

3 應(yīng)用案例

3.1 前期準(zhǔn)備

本次試驗(yàn)所用密度計(jì)為安東帕 DMA 4100，密度精度為 1×10-5g/cm3，密度準(zhǔn)確度為5×10-5g/cm3；該密度計(jì)測(cè)試前需要先進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)水和空氣校正。

準(zhǔn)備水浴鍋或 400 mL 燒杯，100 ～ 200 mL 瓷蒸發(fā)皿 ，分析天平（精度為 0.1 mg）。

3.2 取樣

本次實(shí)驗(yàn)所取的樣品主要來(lái)源于泰安地區(qū)的各鍋爐使用單位的鍋爐爐水抽樣樣品，經(jīng)過(guò) 1 個(gè)月左右的 抽樣，共獲得50 個(gè)樣品，選取了具有代表性的樣品作為此次研究的數(shù)據(jù)來(lái)源。

3.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果

按照鍋爐水取樣規(guī)則選取了6 份具有代表性的在用鍋爐水樣本，此次樣品嚴(yán)格按照規(guī)范抽樣，確保樣品無(wú)污染，且當(dāng)天及時(shí)完成檢測(cè)，使數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并具有代表性。采用安東帕DMA4100 數(shù)字式密度計(jì)進(jìn)行密度檢測(cè)，計(jì)算得到溶解固形物。同時(shí)按照國(guó)標(biāo) GB 1576—2018 標(biāo)準(zhǔn)中附錄B 的要求，測(cè)得重量法溶解固形物，計(jì)算得到兩種溶解固形物的相對(duì)誤差均在10%以下，具體可見(jiàn)表1。

3.4 結(jié)果分析

通過(guò)表1 的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，該密度差法測(cè)試鍋爐水溶解固形物不受鍋爐型號(hào)、鍋爐水處理方式和鍋爐使用單位的影響，測(cè)量結(jié)果與經(jīng)典重量法測(cè)量結(jié)果的相對(duì)誤差符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，值得在鍋爐使用單位和檢驗(yàn)檢測(cè)單位進(jìn)行推廣和應(yīng)用。同時(shí)，也為下一步開(kāi)發(fā)研制新型鍋爐溶解固形物快速檢測(cè)設(shè)備奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

表1 不同溶解固形物檢測(cè)方法所得結(jié)果對(duì)比表

4 結(jié)語(yǔ)

采用密度差法測(cè)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）步驟，30 min 即可準(zhǔn)確測(cè)得溶解固形物。

該方法雖然不是直接測(cè)定鍋爐水的溶解固形物，但是相比GB/T 1576—2018 標(biāo)準(zhǔn)附錄C 中兩種間接測(cè)定方法（固導(dǎo)比法和固氯比法），得到的結(jié)果更加準(zhǔn)確。因?yàn)楦戒汣 提到的兩種間接方法都需要根據(jù)水源水質(zhì)的變化定期對(duì)固導(dǎo)比固氯比系數(shù)進(jìn)行校正，若系數(shù)校正不及時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致溶解固物測(cè)定誤差較大。而本文所提出的方法不需要校正系數(shù)，也沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)性常數(shù)，僅通過(guò)密度差及濃縮倍率計(jì)算水樣的溶解固形物，結(jié)果更加客觀(guān)。

該方法也不受水源地的限制，除適用于鍋爐水溶解固形物的測(cè)定以外，同時(shí)也適用于地表水、地下水等其他水樣溶解固形物的測(cè)定。該方法對(duì)待測(cè)水樣溶解固形物的含量無(wú)任何要求，若待測(cè)水樣溶解固形物含量很低，則可以多取待測(cè)樣，增大濃縮倍率；若待測(cè)水樣溶解固形物含量較高，則可以適當(dāng)減小濃縮倍率。