如何处理锅炉用水水质超标时？

热水锅炉水质处理热水锅炉都要求水质PH

锅炉给水的pH值检测与控制 t陈 荣 t邱达人 (盐城工学院,盐城224003) (江苏盐城化纤厂,盐城224000) 摘 要:本文介绍了锅炉给水系统pH值的检测原理!途 径,以及为满足实际需要,对给水pH值实施控制的方法,所构 成的控制装置已经投入实际运行" 关键词:pH值 检测 控制 11概述 水是一种自然存在的物质,除很少情况外, 它是不纯净的"所以,不经过某种形式的处理 (即净化)是不能用于人类饮用或工业生产的" 为净化水,一般是借助于物理的!化学的!生物 的方法去除全部的悬浮微粒!胶体物质和溶解 在水中的有机或无机物质,最后再对水的某些 特性加以调节"针对锅炉给水系统,为...全部

  锅炉给水的pH值检测与控制 t陈 荣 t邱达人 (盐城工学院,盐城224003) (江苏盐城化纤厂,盐城224000) 摘 要:本文介绍了锅炉给水系统pH值的检测原理!途 径,以及为满足实际需要,对给水pH值实施控制的方法,所构 成的控制装置已经投入实际运行" 关键词:pH值 检测 控制 11概述 水是一种自然存在的物质,除很少情况外, 它是不纯净的"所以,不经过某种形式的处理 (即净化)是不能用于人类饮用或工业生产的" 为净化水,一般是借助于物理的!化学的!生物 的方法去除全部的悬浮微粒!胶体物质和溶解 在水中的有机或无机物质,最后再对水的某些 特性加以调节"针对锅炉给水系统,为保证锅 炉安全而经济地运行,需对水(补给水或凝结 水)进行净化!软化!除盐!除气等处理,再对锅 炉给水进行调质,在水中加入适量的酸碱液,使 水的pH值在指定数值或设定范围"下面我们 将先讨论给水系统pH值的检测,再研究其自 动检测与调整的方法" 21pH值检测 211 pH值传感器 pH值传感器是利用溶液的电化学性质测 量氢离子浓度,以确定溶液酸碱度的元件"pH 值等于溶液氢离子浓度对数的负值,范围在0 ~14之间"环境温度为25e时中性溶液(即纯 水)的pH值为7;pH值小于7,溶液显酸性;pH 值大于7,溶液显碱性;pH值距离7越远,溶液 的酸性或碱性越强" 实际使用过程中,电极插入被测溶液中,指 示电极(玻璃电极或锑电极)电位将随溶液中氢 离子的浓度的改变而变化"而参比电极具有固 定的电位,则这两个电极便形成一个原电池,两 电极间的电位与被测液的pH值成线性关系" 按热力学关系,凡属可逆化学离解反应,它 的离子浓度与电极电位具有一定关系,即所谓 能斯特公式" E=E0+RT/nF#ln[Mn+](1) 式中,E为电极电位,E0为电极标准电位 [25e(M)=1条件下的电极电位],R为气 体常数81315J/K1mol,T为溶液的绝对温度 (K),[Mn+]为溶液中该离子的活度(mol),n为 该离子的原子价,F为法拉第常数(96500库 仑)" 则针对我们所使用的锑电极,其电极在被 测介质中,金属锑(Sb)和氧化物(Sb2O3)之间有 如下平衡关系和电势关系" 2Sb+3H2O=Sb2O3+6H++6e E1=E01-21303RT/F1pH(2) 参比电极为甘汞电极,电极电位产生于汞 与甘汞的界面,而不取决于溶液的pH值,电极 反应与电极电位分别为 2Hg+2Cl2=Hg2Cl2+2e E2=E02-RT/F#ln[Cl2](3) 若温度没有变化,Cl离子活动一定时,电 极电位的数值是不变的,并且与被测溶液的pH 值无关"则由锑电极与甘汞电极组成的pH值 传感器,两电极间的电势差值为 E(T,pH)=E1-E2=E01-E02+RT/F#ln [Cl-]-21303RT/F1pH(4) 即温度不变时,两电极间的电势差值与被 测溶液的pH值成正比" 不同的温度而同一pH值的情况下,产生的电 势不同,为了保持pH示值不变,则必须对传感 器进行温度补偿"观察(4)式可知,同一温度变 化量,在不同pH值时,电极输出变化量不同 pH值越大,输出变化量越大"但在E(T,pH 式中,由于参比电极与锑电极置于同一被测溶 液中,故参比电极电位随温度的变化,将部分抵 消传感器输出电势因温度变化而引起的变化 量"若此时放大器的放大倍数随着温度的上升 而线性或成比例地下降,则输入信号经过该放 大器放大时,只要仔细调整参数,即可使放大器 输出电压基本与温度无关,实际使用中采用如 图2所示电路" 图2中,输入信号实际为参比电极电位与 锑电极电位的差值"因此,电位极性为/+0, Rt1为铂电阻,它用于补偿由温度变化而引起 的输出电势线性变化部分"R1,R2数值要满足 传感器的内阻要求,一般为10M8级,且R1= R2,即A1为1:1放大器,完成输入输出的阻抗 变换"R4,R3要满足电位放大倍数要求,一般 为1048级"Rt2为负温度特性热敏电阻,保证 在被测溶液温度变化范围内,pH值对应的输出 电势数值的稳定,其参数的选择原则是:在 25e时的Rt2值满足A2放大倍数要求,而在同 一溶液(pH值不变)中,当溶液温度为最高或最 低时,由于Rt2的变化,放大倍数变化,在输入 电势增加或减小的情况下,输出U0基本不变" 因此,Rt2应与pH传感器一道,浸入被测液体中" 这样,将pH值传感器插入被测的给水中, 传感器输出信号由图2放大电路放大,则U0 的数值与被测水溶液的pH值成正比,可用于 锅炉给水的pH值检测" 31pH值的调节 一般情况下,锅炉给水的pH值都要求大 于7,而炉内水的pH值要求为10~12"电站 锅炉的给水标准是pH值为815~912,炉内标 准pH>910,而补给水在净化!软化!除盐!除氧 等处理后,水的pH值在7左右"若要求在pH >7的某一数值时,必须对软化水进行调质" 若给水pH小于指定pH值,在给水中加入碱性 溶液,如:Na2CO3!氨水等"若给水pH值大于 指定pH值,在给水中加入酸性溶液,如盐酸 (HCl)!稀硫酸(H2SO4)等"至于加何种药液, 视具体要求而定"由于补给水的pHU7,故对 补给水的pH调节,通常是通过加入碱性溶液 调质"而对炉内水,由于汽水损失,其pH值可 能超过指定数值,这时可通过在其中加入酸性 溶液调质" 若需调质的水在一定时间内体积不变(间 隙供水方式),则系统可根据实际pH值与指定 pH值的差值,由计量泵补给所需的药液,再加 以搅拌即可"若采用往复柱塞式计量泵时,单 位时间内所供给药液的量为: Q=V#n#Gv(m3/min) 式中,V为柱塞式计量泵往复排挤容积 m3,n为单位时间内的往复次数,Gv为容积效 率"则在系统测出pH值偏差后,由微机计算 出所需酸碱药液的药量,再换算成计量泵的供 液时间,定时定量供应,并搅拌即可"实际操作 中,可根据水的容积,事先算出与指定pH差值 所需的药液量,并换算成供药时间,由微机查询 后给出"这种给水方式对控制系统要求不高, 但对所配药液的浓度要求恒定,药液可选种类 较固定" 若需调质的水为流动的(连续供水),则由 于被控制对象系惯性较大的溶液,在调质过程 中,其响应时间较长,可达数秒级"再加上计量 泵加药延时!传感器检测pH值的延时!控制器 延时等,故被调质对象系二个大惯性环节和一 个小惯性环节(多个小环节的近似等效)的串 联,按照二阶工程最佳系统的控制方法,系统应 采用PID调节,其算式为: vU0=Kc[ve+1/TiQvedt+Tdd(ve)/dt] 其特点是其中的微分调节部分使调节器的 输出与偏差变化速度成比例,对克服对象的滞 后有显著效果,适当调节Kc,Ti,Td三个参数, 可使调节系统获得较高的调节质量"然而,由 于被调质对象的多样性,如液体的流速!流量! 液体pH值变化的多样性,使得系统参数调节 与寻优比较复杂,必须针对实际情况进行调节" 则在连续供水系统中,测得的pH值差值 作为控制偏差,代入以上运算式(离散化后)计 算所需的单位时间内的药液量,通过电控装置 控制计量泵调节供药的流量,从而使供水pH 值达到指定数值"这种给水方式对药液要求不 高,但对控制系统的调节性能要求较高,必须进 行寻优,调节相关参数" 41系统构成与运行 所构成系统结构如图3所示,系统控制对 象为一连续供水装置,其pH值检测由TF型工 业酸度计完成,参比电极为全封闭固态参比电 极,无需添加或更换药液,无需设置高储液罐或 压力补偿装置"因此,使用维护方便"pH值传 感器输出信号经图2放大电路放大,给出0~ 5V直流电信号,供给8031单片机采样,采样值 与设定值比较运算,控制计量泵的供液流量,对 给水进行pH调质"8031控制器调节参数范围 为Kc=01015~0105,Ti=3~10(分),Td=015 ~3(分),可针对不同对象,在此范围内寻优,以 使系统控制性能最佳"在调节过程中,搅拌电 机一直维持稳定运行,以利于药液的充分溶解, 使溶液各部分的pH值均等"安装时,pH酸度 计必须置于提供药液的下游,搅拌机械之后,以 免因为药液的不充分混合而出现的pH值波 动"选择计量泵时,应根据单位时间内(小时) 所需的药液量(L),以115~2倍的倍率来选择 泵的流量,而对出口压力没有什么更高的要求, 除非是给压力容器中提供药液"由于锅炉给水 一般显碱性,为提高pH值传感器的灵敏度,需 定期清洗锑电极头"清洗方法是采用浓度为 011mol/L的HCl溶液清洗电极端即可" 所构成的系统已经在某厂投入试运行,运 行情况良好,系统响应时间为215分钟左右, pH调节范围为7~12,精度vpH=?011,可以 满足现场运行要求"控制系统的使用,提高了 现场设备的自动化水平,减轻了现场工人的劳 动强度,应用前景良好" 参考文献 112[法]德格雷蒙公司1水处理手册1建筑出版社,1983 122吴道娣1非电量电测技术1西安交大出版社,1990 (收稿日期:1998)01)23)。
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