试论锅炉运行中的硬度检测

【摘 要】 锅炉水质监测工作是检查锅炉水处理情况的一个重要手段，通过监测水质情况可以及时发现水处理设备运行存在的各种问题，从而保证锅炉的使用安全及经济运行。在中国有关工业锅炉水质的标准GB/T1576-2008《工业锅炉水质》中，明确规定了各种工业锅炉给水及运行时的水质要求，其中硬度和溶解氧是其中最重要的指标。本文仅探讨硬度指标的检测问题。

【关键词】 硬度检测 工业锅炉 水质检测

对于锅炉来说，锅炉给水硬度的高低会影响到锅炉内部的结垢和腐蚀情况，若硬度较高，会使炉内的水蒸发导致结垢现象的发生，因此说严格把握好给水硬度十分重要。

1 工业锅炉水硬度指标及测定的重要性

1.1 工业锅炉水质硬度指标的规定

硬度通常指水中钙、镁离子的总含量，是防止锅炉结垢的一项很重要的指标。按水中阴离子存在的情况，分为以下两种硬度：碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度之和称为总硬度。国标GB1576对工业锅炉规定：蒸汽锅炉：采用锅外水处理时限制给水硬度≤0.03mmol/L，采用锅内加药处理时限制给水硬度≤4mmol/L；汽水两用和热水锅炉：采用锅外水处理时硬度≤0.6mmol

1.2 工业锅炉水质硬度指标测定的重要性

锅炉给水中存在硬度时，表明水中有钙离子和镁离子存在，这些离子的存在，会引起锅炉水质恶化，引起锅炉本体的结构、腐蚀、积渣等危害，这对锅炉运行是极其危险又很不经济的事情，因此有效的控制给水硬度，是一项最基本要求。

2 目前工业锅炉水硬度分析化验的方法

（1）滴定法：测量原理是，在pH=10的条件下，以铬黑T作指示剂，用EDTA溶液络合滴定钙和镁离子，终点时溶液颜色由紫色变为天蓝色。总硬度（钙、镁离子总量）以CaCO3计。该方法测定的最低浓度为0.05mmol/L总硬度。

（2）比色法：测量原理是，溶液中钙镁离子与等量的偶氮氯膦Ⅲ指示剂反应，生成有颜色的络合物，在669nm的可见光下有很强的吸收值。用EDTA试剂使颜色退去，颜色的变化与样品中的钙镁离子浓度成比例关系。该方法测定的最低浓度为0·0001mmol/L总硬度。

（3）仪器法：有两种形式的硬度仪，一种是便携式硬度分析仪，通常采用钙离子选择电极，直接测量水中的钙离子浓度，换算为硬度，这种方法的测量结果实际是钙硬度；另一种是自动硬度分析仪，采用流动注射原理进行比色分析，可以自动测量水中的总硬度，其测量原理是：通过自动移液管将样品与含有适量钙镁指示剂与镁的络合物的溶液（R1）混合，样品中的钙镁离子与钙镁指示剂生成一种红色化合物，再通过自动移液管向上述混合液中加入含有pH=11缓冲剂和络合滴定剂EDTA的溶液（R2），EDTA会与钙镁离子结合成螯合物，使钙镁指示剂被释放出来，使混合溶液显蓝色。该混合物再由自动移液管送入带有比色计的检测器，在520nm下测定吸光度，根据事先所做的标准曲线，计算出水样的硬度值。这种自动硬度分析仪测定的最低浓度为0.0005mmol/L。

上述三种方法中，滴定法由于不需要专门的仪器，检测成本低，操作也比较简单，在各水质分析实验室和工厂化验室得到了广泛应用；该方法需要事先配制和标定好EDTA标准溶液，作为人工检测方法，滴定法在测量低硬度的水样时人为误差较大。比色法可以测量低硬度的水样，为了减少人为因素引起的误差，还出现了商品化的硬度检测试剂包以及配套的便携式的比色计和分光光度计，按每次测量所需的试剂量单独包装成一个试剂包，测量时按说明将比色所需的试剂直接加入水样，比色计和分光光度计都内置有对应的分析及计算程序，水样显色后直接通过比色计读出硬度值。可以很方便地在现场完成水质硬度的检测。针对一些大型锅炉，采用自动水质硬度分析仪已经成为一种趋势，用于实现无人职守连续测量，除了完成日常的硬度检测与硬度值超标报警外，还被用来控制软化器的自动再生。水质硬度自动分析仪的应用，可以减少人为误差，还能降低了水质分析人员的劳动强度。

（4）水质自动硬度分析仪在锅炉进水的软化水处理工艺中的实际应用

作为工业用水源的地表水、地下水或者是经过深度处理后回用的废水，总硬度都比较高，需要经过软化处理才能达到标准的要求。目前工业水处理中多采用离子交换树脂软化器，并对软化器再生各步骤及再生过程实行自动控制。随着水质在线硬度自动分析仪的出现，对软化器进出水水质进行实时硬度监控成为了可能，从而使软化器的自动控制流程变成更加合理，在进一步保证锅炉进水合格、减少锅炉结垢、降低能耗的同时，还能节省大量的水资源和用于再生的盐。新疆油田为各采油厂配备的注汽锅炉在2003年开始采用APA6000在线硬度分析仪，这种仪器根据流动注射原理，采用比色法来连续测定软化水的硬度值，在软化器运行过程中可对硬度实时监控，以硬度值设定取代原来的流量设定控制软化期自动再生，解决了固定流量再生所引起的漏硬或水资源浪费，安装在线硬度仪前后的数据对比如表1所示。

由表1可以看出：硬度仪安装后，节水、盐效益非常明显。另外，采用在线硬度分析仪以后，还大大降低了分析人员的劳动强度。

参考文献：

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