刘 纳

（晋中市综合检验检测中心，山西 晋中 030600）

0 引言

锅炉水处理技术主要是借助一些物理化学方法，将炉水中的杂质去除用以保证锅炉的安全可靠经济运行[1]。近年来，由于不合理的锅炉水处理手段造成锅炉事故频发，因此锅炉水处理技术在锅炉安全运行中占据着重要地位，锅炉水处理系统会对锅炉水质产生直接影响[2]，水质不良会使锅炉结垢、锅炉腐蚀等，影响其安全，所以需对锅炉水质进行准确而有效的检测[3]。由于氢电导率测量具有准确性高、费用低等优点，已被广泛用于锅炉水质检测中[4]。因此，本文主要分析不同锅炉水处理工况，其电导率、pH 值同温度关系，进而提升锅炉水处理效果，保证锅炉运行的安全可靠。

1 氢电导率检测原理

氢电导率检测是先将待测水样流经阳离子交换柱，消除碱化剂的影响，水样中的阳离子被氢交换，因而交换柱的水样留有阴离子及交换后的氢离子，并对其电导率测定[5]。不同pH 下，特别是在酸碱性介质中，同样的离子浓度，溶液的电导率也不同[6]，所以，通过阳离子交换柱水样的电导率明显提升，能够很好地将水气中阴离子杂质总量反映出来。

在锅炉水质检测中，通常采用封闭式[7]检测氢导率，避免外界空气对检测结果的影响，还可实现连续检测，便于及时观测水质变化，并且不用加入任何试剂。

2 锅炉水质检测分析实验

在锅炉水质检测中，可直观反应水质的两个重要指标为电导率、pH值。因电导率、pH值与温度息息相关，因此，本文主要探讨炉水与温度的关系，即不同温度下，分析锅炉水处理不同工况下，电导率、pH值同温度的关系。

2.1 实验过程

本文以较差炉水（去离子水）、存在浓缩的上层炉水（58.5 mg/L）为空白溶液，分别加入NaOH、Na3PO4、Na2HPO4分析炉水处理方案，如表1 所示。

表1 锅炉水处理实验 单位：mg/L

2.2 实验结果

2.2.1 电导率

图1、图2 为锅炉炉水电导率随温度变化趋势。图中，炉水电导率随温度线性增加，R2>0.99。这与普通电解质近似温度校正公式（1）相吻合[8]：

图1 炉水处理工况电导率与温度变化关系曲线

图2 加盐后锅炉水处理电导率与温度变化关系曲线

式中：Kt是当温度为t 时的电导率；K25是温度25 ℃时的电导率；b 是温度补偿系数。

图中，锅炉水同温度变化的幅度不一致，也就是斜率K25b 不一样。将上述实验结果带到公式（1），计算得到锅炉水处理工况的温度补偿系数值为去离子水：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，锅炉水的温度补偿系数值存在明显差异。同样，当含盐量较高时，锅炉水的温度补偿系数值为氯化钠：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%，此时计算结果比较接近，并且和较纯净的锅炉水的结果偏移较大，这也表明锅炉水溶液的温度补偿系数值由其中的主要溶质决定。

2.2.2 pH 值变化分析

图3、图4 为锅炉水pH 值随温度变化关系图。该图中，当pH 值较大时，其随温度升高而线性下降。当pH 低时，其在实验温度内随温度先降低后增加。

图3 炉水处理工况电导率与温度变化关系曲线

图4 加盐后锅炉水处理电导率与温度变化关系曲线

pH 值测量为系统电极和被测溶液测量电池的电动势，该电势和氢离子活度的对应关系符合能斯特方程。锅炉水E 值测量[9]可表示为式（2）～式（4）：

通过上式可知，pH 值受温度影响：E0各因子和系数E，这两部分属于有规律，自动温度补偿装置能够对测试数据进行有效消除。同时，温度变化还会对不同离子平衡常数引起变化[10]见式（5）：

其中：Kt、K25是当温度为t、25 ℃时的平衡常数；ΔH0标准工况下电离反应的焓变量值；R 气体常数；T25、Tt为25 ℃、t ℃时的热力学温度。

由式（5）可知，离子平衡常数随温度变化，会对H+、OH-浓度造成变化，进而对水体的pH 值产生影响。不同的平衡ΔH0不一样，这部分变化没有归路可循，不能借助仪器本身的温度补偿来得以消除，这是造成pH 值随温度变化的主要原因。

3 结论

为保证工业锅炉系统运行的安全可靠性，同时降低锅炉水水质问题。本文针对电导率、pH 值为锅炉水质检测中的关键指标，主要探讨不同锅炉水处理工况，电导率、pH 值随温度的变化关系，结论是：

1）不同锅炉水处理工况，水样电导率随温度线性增加，且电导温度系数存在明显差异；加盐炉水和较纯净炉水的电导率稳步系数偏移较大，表明锅炉水溶液的温度补偿系数值由其中的主要溶质决定。

2）当pH 值较大时，其随温度升高而线性下降；当pH 低时，其在实验温度内随温度先降低后增加，且电离反应的焓变量是造成pH 值随温度变化的主要原因。