電導法在鍋爐水質(zhì)檢測中的應用分析

劉 納

（晉中市綜合檢驗檢測中心，山西 晉中 030600）

0 引言

鍋爐水處理技術(shù)主要是借助一些物理化學方法，將爐水中的雜質(zhì)去除用以保證鍋爐的安全可靠經(jīng)濟運行[1]。近年來，由于不合理的鍋爐水處理手段造成鍋爐事故頻發(fā)，因此鍋爐水處理技術(shù)在鍋爐安全運行中占據(jù)著重要地位，鍋爐水處理系統(tǒng)會對鍋爐水質(zhì)產(chǎn)生直接影響[2]，水質(zhì)不良會使鍋爐結(jié)垢、鍋爐腐蝕等，影響其安全，所以需對鍋爐水質(zhì)進行準確而有效的檢測[3]。由于氫電導率測量具有準確性高、費用低等優(yōu)點，已被廣泛用于鍋爐水質(zhì)檢測中[4]。因此，本文主要分析不同鍋爐水處理工況，其電導率、pH 值同溫度關系，進而提升鍋爐水處理效果，保證鍋爐運行的安全可靠。

1 氫電導率檢測原理

氫電導率檢測是先將待測水樣流經(jīng)陽離子交換柱，消除堿化劑的影響，水樣中的陽離子被氫交換，因而交換柱的水樣留有陰離子及交換后的氫離子，并對其電導率測定[5]。不同pH 下，特別是在酸堿性介質(zhì)中，同樣的離子濃度，溶液的電導率也不同[6]，所以，通過陽離子交換柱水樣的電導率明顯提升，能夠很好地將水氣中陰離子雜質(zhì)總量反映出來。

在鍋爐水質(zhì)檢測中，通常采用封閉式[7]檢測氫導率，避免外界空氣對檢測結(jié)果的影響，還可實現(xiàn)連續(xù)檢測，便于及時觀測水質(zhì)變化，并且不用加入任何試劑。

2 鍋爐水質(zhì)檢測分析實驗

在鍋爐水質(zhì)檢測中，可直觀反應水質(zhì)的兩個重要指標為電導率、pH值。因電導率、pH值與溫度息息相關，因此，本文主要探討爐水與溫度的關系，即不同溫度下，分析鍋爐水處理不同工況下，電導率、pH值同溫度的關系。

2.1 實驗過程

本文以較差爐水（去離子水）、存在濃縮的上層爐水（58.5 mg/L）為空白溶液，分別加入NaOH、Na3PO4、Na2HPO4分析爐水處理方案，如表1 所示。

表1 鍋爐水處理實驗 單位：mg/L

2.2 實驗結(jié)果

2.2.1 電導率

圖1、圖2 為鍋爐爐水電導率隨溫度變化趨勢。圖中，爐水電導率隨溫度線性增加，R2>0.99。這與普通電解質(zhì)近似溫度校正公式（1）相吻合[8]：

圖1 爐水處理工況電導率與溫度變化關系曲線

圖2 加鹽后鍋爐水處理電導率與溫度變化關系曲線

式中：Kt是當溫度為t 時的電導率；K25是溫度25 ℃時的電導率；b 是溫度補償系數(shù)。

圖中，鍋爐水同溫度變化的幅度不一致，也就是斜率K25b 不一樣。將上述實驗結(jié)果帶到公式（1），計算得到鍋爐水處理工況的溫度補償系數(shù)值為去離子水：b＝2.54%；PT：b＝1.62%；低PT：b＝2.18%；CT：b＝1.98%；EPT：b ＝2.54%；低NaOH 低磷酸根：b ＝1.9%；CPT：b＝1.96%。由此可知，鍋爐水的溫度補償系數(shù)值存在明顯差異。同樣，當含鹽量較高時，鍋爐水的溫度補償系數(shù)值為氯化鈉：b ＝1.84%；PT：b ＝1.995%；低PT：b＝1.96%；CT：b＝1.97%；EPT：b＝2.07%；低NaOH 低磷酸根：b＝2.01%；CPT：b＝2.04%，此時計算結(jié)果比較接近，并且和較純凈的鍋爐水的結(jié)果偏移較大，這也表明鍋爐水溶液的溫度補償系數(shù)值由其中的主要溶質(zhì)決定。

2.2.2 pH 值變化分析

圖3、圖4 為鍋爐水pH 值隨溫度變化關系圖。該圖中，當pH 值較大時，其隨溫度升高而線性下降。當pH 低時，其在實驗溫度內(nèi)隨溫度先降低后增加。

圖3 爐水處理工況電導率與溫度變化關系曲線

圖4 加鹽后鍋爐水處理電導率與溫度變化關系曲線

pH 值測量為系統(tǒng)電極和被測溶液測量電池的電動勢，該電勢和氫離子活度的對應關系符合能斯特方程。鍋爐水E 值測量[9]可表示為式（2）～式（4）：

通過上式可知，pH 值受溫度影響：E0各因子和系數(shù)E，這兩部分屬于有規(guī)律，自動溫度補償裝置能夠?qū)y試數(shù)據(jù)進行有效消除。同時，溫度變化還會對不同離子平衡常數(shù)引起變化[10]見式（5）：

其中：Kt、K25是當溫度為t、25 ℃時的平衡常數(shù)；ΔH0標準工況下電離反應的焓變量值；R 氣體常數(shù)；T25、Tt為25 ℃、t ℃時的熱力學溫度。

由式（5）可知，離子平衡常數(shù)隨溫度變化，會對H+、OH-濃度造成變化，進而對水體的pH 值產(chǎn)生影響。不同的平衡ΔH0不一樣，這部分變化沒有歸路可循，不能借助儀器本身的溫度補償來得以消除，這是造成pH 值隨溫度變化的主要原因。

3 結(jié)論

為保證工業(yè)鍋爐系統(tǒng)運行的安全可靠性，同時降低鍋爐水水質(zhì)問題。本文針對電導率、pH 值為鍋爐水質(zhì)檢測中的關鍵指標，主要探討不同鍋爐水處理工況，電導率、pH 值隨溫度的變化關系，結(jié)論是：

1）不同鍋爐水處理工況，水樣電導率隨溫度線性增加，且電導溫度系數(shù)存在明顯差異；加鹽爐水和較純凈爐水的電導率穩(wěn)步系數(shù)偏移較大，表明鍋爐水溶液的溫度補償系數(shù)值由其中的主要溶質(zhì)決定。

2）當pH 值較大時，其隨溫度升高而線性下降；當pH 低時，其在實驗溫度內(nèi)隨溫度先降低后增加，且電離反應的焓變量是造成pH 值隨溫度變化的主要原因。