鍋爐水中二氧化硅含量測定方法的優化

楊舜伊 , 王紅芬

(1.昆明工業職業技術學院，云南 昆明 650302；2.云南煤業能源股份有限公司，云南 昆明 650302)

鍋爐水中二氧化硅含量測定方法的優化

楊舜伊1, 王紅芬2

(1.昆明工業職業技術學院，云南 昆明 650302；2.云南煤業能源股份有限公司，云南 昆明 650302)

對鍋爐水水汽中二氧化硅含量的測定方法進行分析，闡述了測定鍋爐水水汽中二氧化硅含量遇到的問題及解決方法，對提高測定的準確性作了充分的探討。

鍋爐水；二氧化硅；測定方法；探討

1 二氧化硅測定對鍋爐水水質管理的重要性

某公司的干熄焦鍋爐額定生產蒸汽86噸/小時，運行壓力為3.82MPa，為中壓鍋爐。對于壓力較高的鍋爐，鍋爐水中的某些成分，比如硅，會選擇性的溶解在蒸汽中，使蒸汽中的雜質含量大量增加而引起過熱器管及汽輪機積鹽。二氧化硅含量是衡量鍋爐水質的主要控制指標之一，由于硅化物在鍋爐的金屬表面上或者在汽輪機的葉片上形成沉積物后，非常難以清除。同時在鍋爐金屬受熱面一旦形成水垢，影響鍋爐的正常運行,因此為了保證蒸汽含量不超標，鍋爐壓力越高，則爐水中的含硅量應該越低。為了保證鍋爐安全穩定，經濟運行，鍋爐水中的二氧化硅含量，成為鍋爐水處理中的重點監測對象，二氧化硅含量是評價鍋爐水水質好壞的一個重要指標。

2 鍋爐水中二氧化硅含量測定方法的選擇

2.1 測定方法的選擇[1-6]

目前鍋爐水中二氧化硅含量測定方法主要有三種：GB12148-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測定-低含量氫氟酸轉化法，GB12149-89鍋爐用水和冷卻水分析方法硅的測定-硅鉬藍法和GB12150-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測定-硅鉬藍光度法。對三種測定方法進行了分析研究發現，方法一：GB12149-89鍋爐用水和冷卻水分析方法硅的測定-硅鉬藍法的不足之處在于當水樣中可溶性硅含量小于每升0.5mg/LSiO2時，由于硅鉬藍顏色很淺，可用硅鉬藍光度法或正丁醇等有機溶劑萃取濃縮，而我們的蒸汽中二氧化硅含量遠遠低于0.5mg/L SiO2，用此方法不適用于干熄焦鍋爐水質分析，并且正丁醇等有機溶劑毒性較大，對環境污染較嚴重，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定-硅鉬藍光度法，硅的測定范圍僅為每升含0～50μg/L SiO2，而鍋爐爐水的二氧化硅含量較高，而且需配備為測定硅而專門設計的光電比色計，因而這個方法也不適用。經過多次試驗最終選擇了GB12148-89鍋爐用水和冷卻水分析方法全硅的測定,此方法操作簡便，又能涵蓋鍋爐水水汽二氧化硅含量的監測。

2.2 測定中存在的問題

在測定中發現，各個化驗分析人員的分析結果忽高忽低，誤差較大，同一個水樣，其吸光度誤差最高可達到0.003～0.015的吸光度差值，折算成飽和蒸汽、過熱蒸汽中的二氧化硅含量為9.6～48μg/L，也就是說低于48μg/L的水樣含二氧化硅含量都存在不準確的可能性，而國家標準中上述兩個水樣的控制指標必須≤20μg/L。

3 原因分析

3.1 環境的因素

化驗人員反映在取樣的時候取樣冷卻器經常出現冷卻水量不足，造成蒸汽冷不下來，水樣溫度過高；取樣時管道的積水沒有放干凈，就取樣；干熄焦取樣點粉塵較大，稍不注意水樣就會被污染，也是造成分析不準確的原因之一，以下是由于環境因素造成的分析異常統計結果，見表1。

表1 環境因素造成分析異常統計結果

3.2 人的因素

由于干熄焦開工后化驗室人員未進行專門培訓，導致化驗室人員分析水平參差不齊，部分職工質量意識低下，責任心不強，取樣操作未按標準進行，所取水樣沒有代表性，分析結果出現異常時也不進行重復化驗，在測定超微量SiO2使用移液管時，要保持垂直水平和不抖動，在相同時間內連續加入六個氫氟酸操作不熟練，缺乏規范培訓。在測定過程中,疏忽水樣反應溫度、時間等控制條件，造成氫氟酸分解不完全，鉬酸銨顯色異常，導致分析結果不穩定。以下是由于人的因素造成的分析異常統計結果，見表2

表2 人的因素造成的分析異常統計結果

3.3 儀器的原因

玻璃儀器沒有進行校正，分光光度計運行不穩定，由于比色皿表面有劃痕和污垢附著影響吸光度透過而造成分析誤差等都是引起分析結果不穩定的原因。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而造成分析誤差統計結果，見表3。

表3 儀器原因造成分析誤差統計結果

3.4 試劑方面的原因

化驗室試劑用水質量不穩定,更換蒸餾水時經常會造成分析數據起伏波動。同時化學試劑不純也是一個重要的因素。對于試劑引起的干擾，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，在經過大量實驗分析后發現，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。分析中發現，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雜，易揮發、易相互轉化等特性，對分析測定低含量硅(10-6g)時會產生強烈干擾。在測定飽和蒸汽、過熱蒸汽和鍋爐給水等低含量二氧化硅，按標準加入0.5mL(1+84)氫氟酸溶液時，氟硅酸類干擾物質會一起加入，同一水樣因氟硅酸類化合物干擾，平行測定時會產生0.003～0.015的吸光度差值，使測定值偏離真實值9.6-48μg/L，而飽和蒸汽、過熱蒸汽等低含量硅的控制標準為≤20μg/L，導致測定結果介于合格與不合格之間，對蒸汽品質無法作出準確判斷。

4 提高分析準確性的有效方法

4.1 針對環境的因素采取的措施

與干熄焦聯系定期對取樣冷卻器進行檢修和清除水垢，鍋爐大修時安排檢修取樣器和所屬閥門，保證在取樣的時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；在取樣前應先將管道的積水放盡并沖洗后方可取樣，盛水樣的容器測定微量成分分析的樣品必須使用塑料容器，取樣前，應先將取樣容器徹底清洗干凈。取樣時再用水樣沖洗三次(方法中另有規定的除外)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 針對操作技能差采取的措施

特制定每月組織職工學習兩次，其中每月一次為化驗分析工基本功的學習，一次為化驗工理論知識的學習。不斷提高化驗室職工的操作技能和理論水平。針對不按標準操作分析的情況除加強崗位作業標準的學習領會外，為改變日常不良習慣，技術人員現場跟蹤監督，不斷提高崗位職工責任心，嚴格按標準進行分析，發現水樣異常時及時進行復樣。

4.3 針對儀器出現波動采取的措施

根據標準定期對所使用的儀器設備及移液管等玻璃器皿進行校檢，避免使用不合格儀器設備。新進一臺哈希公司DRA5000分光光度計，該儀器穩定性較好，只用一只比色皿，不存在比色皿誤差，經常觀察比色皿透光面，有劃痕及時更換；同時配備水浴鍋恒溫控時，使反應溫度控制在27±2℃。

4.4 針對試劑不純采取的措施

用水質量不合格的問題，改進水源，從干熄焦鍋爐二級除鹽水給水總管搭引一根不銹鋼水管到化驗室，利用二級除鹽水+高錳酸鉀進行二次蒸餾提純。后直接引進一臺超純水儀，基本能滿足一級試劑水要求。根據以上原因分析，如不對氫氟酸進行處理則對分析測定結果影響較大，造成測定值偏高，不能準確反映鍋爐水中二氧化硅的含量，導致鍋爐水水質不穩定，同時加大生產控制的難度。

5 結論

通過對干熄焦鍋爐水、汽中超微量二氧化硅測定準確度的技術分析，不僅提高了二氧化硅分析的準確度，同時也相應提高了鍋爐水、汽中鈉、氧、鐵、銅、磷等分析項目的準確度。為干熄焦及抽蒸汽輪機的安全穩定運行提供了及時準確的調控參數，合理排污防垢，減少因積鹽積垢運行不暢、腐蝕等因素引起的停機次數，對鍋爐操作的節能減排控制具有指導性作用。

[1] 中國標準出版社第二編輯室. 火力發電廠水汽試驗方法標準規程匯編[M]. 北京: 中國標準出版社，2000:95-101.

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(本文文獻格式：楊舜伊 , 王紅芬.鍋爐水中二氧化硅含量測定方法的優化[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

云南省教育廳科學研究基金項目，項目編號：2014Y554

楊舜伊(1985—)，湖南懷化人，講師，主要研究方向為化工專業教學與研究。

TK31

A

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