工业锅炉的水质PH酸碱度、电导率(硬度)检测
工业锅炉,是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能,锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉包括
工业锅炉,是一种能量转换设备,向锅炉输入的能量有燃料中的化学能、电能,锅炉输出具有一定热能的蒸汽、高温水或有机热载体。锅炉包括锅和炉两大部分:锅的原义指在火上加热的盛水容器,炉指燃烧燃料的场所。提供热水的锅炉称为热水锅炉,主要用于生活,工业生产中也有少量应用。产生蒸汽的锅炉称为蒸汽锅炉,多用于火电站、船舶、机车和工矿企业。
一、工业锅炉的分类
1、按功能分为:
开水锅炉、热水锅炉、蒸汽锅炉、导热油锅炉、热风锅炉等,其中;
1)开水锅炉分为:
KS-D电开水锅炉、KS-Y燃油开水锅炉、KS-Q燃气开水锅炉、KS-AII燃煤开水锅炉等;
2)热水锅炉分为:
CLDZ(CWDZ)电热水锅炉、CLHS(CWNS)燃油热水锅炉、燃气热水锅炉、CLSG(CDZH)燃煤热水锅炉等;
3)蒸汽锅炉分为:
LDR(WDR)电蒸汽锅炉、LHS(WNS)燃油蒸汽锅炉、燃气蒸汽锅炉、LSG、DZG、DZH、DZL燃煤蒸汽锅炉等。
2、按燃料分为:
电加热锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、燃煤锅炉、沼气锅炉、太阳能锅炉等;
其中,燃煤锅炉按燃烧方式可以分为:层燃锅炉、室燃锅炉和沸腾锅炉。
3、按用途分类:
锅炉可以作为热能动力锅炉和供热锅炉。
动力锅炉包括:电站锅炉、船舶锅炉和机车锅炉等,相应用于发电、船舶动力和机车动力。
供热锅炉包括:蒸汽锅炉、热水锅炉、热管锅炉、热风炉和载热体加热炉等,相应地得到蒸汽、热水。热风和载热体等。
4、按结构分类:
1)火管(烟管)锅炉:一种管内走火或者走烟,管外是水的锅炉,包括立式锅炉和卧式锅炉。
2)水管锅炉:正好与上述相反的锅炉(目前使用的多数是水管锅炉),包括横水管锅炉和竖水管锅炉。
3)自然循环锅炉:依靠管内工质密度差,提供水循环的动力。
5、按锅炉水循环形式分类:
1)自然循环锅炉:下降管和受热面之间的循环,靠两者之间的自然压力来产生;
2)强制循环锅炉:靠炉水循环泵加压强制进行。
6、按燃烧方式分类:
1)室燃炉;
2)旋风炉;
3)流化床炉。
7、按压力分类:
1)常压锅炉(无压锅炉,就是在一个正常大气压下工作的锅炉);
2)低压锅炉(压力小于等于2.5MPa);
3)中压锅炉(压力小于等于3.9MPa) 高压锅炉(压力小于等于10.0MPa);
4)超高压锅炉(压力小于等于14.0MPa);
5)亚临界锅炉(压力介于17—18MPa);
6)超临界锅炉(压力介于22--25MPa)。
8、按锅炉容量分:
1)小型锅炉:蒸发量小于20t/h的;
2)大型锅炉:蒸发量大于75t/h的;
3)中型锅炉:蒸发量介于两者之间的称为。
9、按装置形式分:
可以分为快装锅炉、组装锅炉和散装锅炉。此外,还有壁挂锅炉、真空锅炉和模块锅炉等形式。
二、锅炉水质检验的重要性
在工业的锅炉中,水不仅能够为锅炉输送所需的热量,还能够为其提供足够的动力,由此可见,水对于工业锅炉是非常重要的。
通常情况下,天然的水含有多种不同的杂质,假如我们将天然水直接加入工业锅炉中,这将会极大地影响到锅炉的正常工作:
第一,随着温度的逐渐升高,锅炉中的水分开始不断地蒸发,此时,天然水中的钙镁盐浓度逐渐地上升,最终在锅炉的内侧形成一层水垢,一旦形成水垢,锅炉在排烟时的热损失出现了一定程度的增加,降低锅炉的热效率;
第二,当锅炉的温度到达一定值时,金属遇高温会发生一定的形变,从而使得结水垢处的炉胆受热发生塌陷,甚至导致受热面的管子过热而发生爆管;
第三,天然水中溶有一定量的二氧化碳和氧气,其中,氧气是一种去极化剂,从而发生电化学反应,并进一步加快锅炉中金属元件的腐蚀速度,如果水的PH酸碱度超过7,则电化学腐蚀的程度会得到进一步的加深,除此之外,水中的盐绝大多数是呈离子状态,从而加快电化学的腐蚀速度。
所以,通过对工业锅炉进行水质检验,可以了解、监督锅炉的水质情况,及时发现水处理设备在运行中存在的问题,确保锅炉的正常运行。
三、工业锅炉水质检验的主要方法、指标
1、检验方法
1)复检法:
在抽取样品检验锅炉的水质时,通过保留水质的副样,并对其登记相应的编号,再将副样交给复验,最后对比前后两次样品的结果。
2)平行样分析法
每一个水质样品都需要进行平行样的检验,通常情况下,可根据样品数的10%-20%来设计检验的比率,其中,平行样检验结果允许的偏差,可详细地参考水质的分析范围。
3)比对和能力验证
比对验证可分为两种,其一为室内比对,其二对室间比对,室内比对还可进一步分为三类,第一类是人与人的比对,第二类是检测仪器之间的比对,第三类为实验方法的比对,可通过室内的比对来估计出检验员之间的随机误差,而通过室间比对可估计出检验过程的系统误差。
4)在线检测法
水质在线分析检测仪,对酸碱度PH值、电导率值即水硬度等指标数据进行实时连续检测,提供信号远传到控制室进行系统闭环控制,可设置报警功能,实时、连续、在线、可控。
2、水质检验指标
1)碱度
指工业锅炉的水中能够附和氢离子的离子的总含量。碱性的物质能够与锅炉中的钙镁盐等硬度物质发生化学的反应,最终形成一层水垢。因此,需要维持锅炉水中的中性酸碱度,然而,如果水中的碱性过强,工业锅炉的锅身会遭受一定程度的腐蚀。
2)硬度(电导率)
指锅炉水中钙镁等类似物质的总量。对工业锅炉来说,锅水的硬度(电导率)需要维持在一定稳定的范围内,其中,硬度越高,水垢的形成就越快。
3)pH酸碱值
指水中指氢离子浓度对数值的负数。通过该值,可以快速地判断锅水的酸碱性,通常情况下,锅水的酸碱度是超过7的,工业锅炉的pH值是呈碱性的,这种情况会防止水垢的生成,同时还能够避免锅身遭受腐蚀,延长工业锅炉的使用周期。
四、工业锅炉水质不合格问题的结果
工业锅炉水处理不合格会导致的结果是:结垢、腐蚀。
结垢与腐蚀的后果是:
①、腐蚀使金属构件破损:
锅炉的省煤器、水冷壁、对流管束及锅筒等构件会因水质不良而引起腐蚀。结果这些金属构件变薄和凹陷,甚至穿孔。更为严重的腐蚀会使金属内部结构遭到破坏。被腐蚀的金属强度显著降低。因此严重影响锅炉安全运行,缩短锅炉使用年限,造成经济上的损失。
②、增加锅水中的结垢成份金属的腐蚀产物(主要是铁的氧化物):
被锅水带到锅炉受热面后,容易与其它杂质生成水垢。当水垢含铁时,传热效果更差。例如,含8%铁并混有二氧化硅的1mm厚的水垢所造成的热损失,相当于4mm厚的其他成份的水垢。
③、产生垢下腐蚀含有高价铁的水垢,容易引起与水垢接触的金属铁的腐蚀:
铁的腐蚀产物又容易重新结成水垢。这是一种恶性循环,它会导致锅炉构件迅速损坏。尤其对燃油锅炉,金属腐蚀产物的危害更大。
五、水的硬度与电导率、TDS之间的关系
1、电导率与TDS
TDS(溶解性总固体)用来衡量水中所有离子的总含量, 通常以ppm表示。在纯水制造业,电导率也可用来间接表征TDS。
溶液的电导率等于溶液中各种离子电导率之和,比如:纯食盐溶液:
Cond=Cond(pure water) + Cond(NaCl)
电导率和TDS的关系并不呈线性,但在有限的浓度区段内,可采用线性公式表示,例如:
100uS/cm x 0.5 (as NaCl) = 50 ppm TDS(uS微西门子)。
从上面两个公式可以知道:
纯水的电导率为:0.055uS (18.18兆欧),食盐的TDS与电导率换算系数为0.5。所以,经验公式是:将以微西门子为单位的电导率折半约等于TDS(ppm)。有时TDS 也用其它盐类表示,如CaO3(系数则为0.66)。TDS与电导率的换算系数可以在0.4-1.0之间调节,以对应不同种类的电解质溶液。
2、电导率与水的硬度
水溶液的电导率直接和溶解性总固体浓度成正比,而且固体量浓度越高,电导率越大。利用电导率仪或总固体溶解量计,可以间接得到水的总硬度值,为了近似换算方便,1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度。但是需要注意:
1)以电导率间接测算水的硬度,其理论误差约20-30ppm;
2)溶液的电导率大小决定分子的运动,温度影响分子的运动,为了比较测量结果,测试温度一般定为20℃或25℃;
3)采用试剂检测,可以获取比较准确的水的硬度值。
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