密度差法測定鍋爐水溶解固形物

賈丙麗* 張昭輝 汪真真

（1.泰安市特種設備檢驗研究院 2.山東省特種設備協會）

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行蒸發和干燥所得的殘渣，是鍋爐水中溶解的鹽類和有機物的總稱。溶解固形物是監測鍋爐水的重要指標，直接影響鍋爐運行過程中結垢、腐蝕和蒸汽品質的控制，是確定鍋爐排污量的重要依據。因此，在日常檢測過程中，準確又簡便地測定溶解固形物，必須引起鍋爐使用單位的重視。密度法是一種全新的測溶解固形物方法[1-3]，具有方便、高效等優點，使檢測工作更加便捷。

1 內容介紹

目前，目前鍋爐水中溶解固形物的測定方法有兩種 ：第一種為直接法，也稱經典法，可按照GB/T 1576—2018 《工業鍋爐水質》標準中附錄B 的方法進行檢測；另一種為間接法，可按照GB/T 1576—2018附錄C 的方法進行操作。在實際檢驗檢測工作中，重量法操作繁雜、耗時長、效率低，目前已很少使用。但是間接法測定時溶解固形物與電導比值（簡稱“固導比”）或者溶解固形物與氯離子的比值（簡稱“固氯比”）均需要通過一系列繁瑣的比對試驗后得出，且根據標準要求，需要根據水源水質的變化定期對固導比固氯比系數進行校正，系數校正不及時會導致溶固物測定誤差較大。

針對上述問題，本文提出了采用密度差法快速測定鍋爐水溶解固形物，從而實現對鍋爐水溶解固形物的快速測定，簡單、準確而且不受水源地的限制。

該方法主要是對鍋爐水進行濃縮，通過測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

密度差法測定鍋爐水溶解固形物具體步驟為過濾、蒸餾濃縮、超聲波清洗、密度測試和公式計算。

2.1 過濾

對鍋爐水過濾后得到濾液，并且保證濾液濁度值小于或等于5.0 FTU；因為鍋爐水大多是經過反復煮沸濃縮的，有些鍋爐水質渾濁，懸浮物含量高，若進行過濾，會導致測得的溶解固形物數值高于實際值。

2.2 蒸餾濃縮

取上述濾液置于全自動蒸餾儀內進行蒸餾，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，同時降低相對誤差。

2.3 超聲波清洗

用超聲波清洗機對蒸餾燒瓶進行超聲清洗，將殘留在蒸餾燒瓶內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，超聲時間為3 min。

2.4 密度測試

用數字式密度計檢測濃縮鍋爐水密度ρ1；所述數字式密度計選用U 型振蕩管型密度計，精確度不低于0.000 1 g/cm3。將濃縮鍋爐水繼續用全自動蒸餾儀進行蒸餾，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 并檢測其密度ρ2。

2.5 計算

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蒸餾儀，蒸發速率較快，蒸發100 mL 水樣僅需20 min 就可將水樣濃縮10 mL。密度檢測時，待測樣品的溫度為25℃。

3 應用案例

3.1 前期準備

本次試驗所用密度計為安東帕 DMA 4100，密度精度為 1×10-5g/cm3，密度準確度為5×10-5g/cm3；該密度計測試前需要先進行標準水和空氣校正。

準備水浴鍋或 400 mL 燒杯，100 ～ 200 mL 瓷蒸發皿 ，分析天平（精度為 0.1 mg）。

3.2 取樣

本次實驗所取的樣品主要來源于泰安地區的各鍋爐使用單位的鍋爐爐水抽樣樣品，經過 1 個月左右的 抽樣，共獲得50 個樣品，選取了具有代表性的樣品作為此次研究的數據來源。

3.3 實驗過程及結果

按照鍋爐水取樣規則選取了6 份具有代表性的在用鍋爐水樣本，此次樣品嚴格按照規范抽樣，確保樣品無污染，且當天及時完成檢測，使數據準確并具有代表性。采用安東帕DMA4100 數字式密度計進行密度檢測，計算得到溶解固形物。同時按照國標 GB 1576—2018 標準中附錄B 的要求，測得重量法溶解固形物，計算得到兩種溶解固形物的相對誤差均在10%以下，具體可見表1。

3.4 結果分析

通過表1 的實驗數據可以發現，該密度差法測試鍋爐水溶解固形物不受鍋爐型號、鍋爐水處理方式和鍋爐使用單位的影響，測量結果與經典重量法測量結果的相對誤差符合相關標準規范的要求，值得在鍋爐使用單位和檢驗檢測單位進行推廣和應用。同時，也為下一步開發研制新型鍋爐溶解固形物快速檢測設備奠定了堅實的基礎。

表1 不同溶解固形物檢測方法所得結果對比表

4 結語

采用密度差法測溶解固形物，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 即可準確測得溶解固形物。

該方法雖然不是直接測定鍋爐水的溶解固形物，但是相比GB/T 1576—2018 標準附錄C 中兩種間接測定方法（固導比法和固氯比法），得到的結果更加準確。因為附錄C 提到的兩種間接方法都需要根據水源水質的變化定期對固導比固氯比系數進行校正，若系數校正不及時，就會導致溶解固物測定誤差較大。而本文所提出的方法不需要校正系數，也沒有經驗性常數，僅通過密度差及濃縮倍率計算水樣的溶解固形物，結果更加客觀。

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定以外，同時也適用于地表水、地下水等其他水樣溶解固形物的測定。該方法對待測水樣溶解固形物的含量無任何要求，若待測水樣溶解固形物含量很低，則可以多取待測樣，增大濃縮倍率；若待測水樣溶解固形物含量較高，則可以適當減小濃縮倍率。