摘要：在 工業(yè) 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)采用阻垢劑和緩腐劑來防止管路的結(jié)垢和被腐蝕。在循環(huán)水的管道表面即便只附著很薄的一層水垢，這些水垢都會(huì)極大地 影響 熱量的傳遞和降低渦輪產(chǎn)生真空的效率。聚磷酸鹽和磷酸是通用的、效果較好的阻垢劑和緩腐劑，它們的穩(wěn)定效果取決于聚磷酸鹽和磷酸與水中的鈣、鎂、鐵和錳離子的綜合反應(yīng)情況，所以，控制循環(huán)水中阻垢劑的濃度是非常重要的。

關(guān)鍵詞：總磷 在線 分析 儀 循環(huán)水中的 應(yīng)用

在工業(yè)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，經(jīng)常會(huì)采用阻垢劑和緩腐劑來防止管路的結(jié)垢和被腐蝕。在循環(huán)水的管道表面即便只附著很薄的一層水垢，這些水垢都會(huì)極大地影響熱量的傳遞和降低渦輪產(chǎn)生真空的效率。聚磷酸鹽和磷酸是通用的、效果較好的阻垢劑和緩腐劑，它們的穩(wěn)定效果取決于聚磷酸鹽和磷酸與水中的鈣、鎂、鐵和錳離子的綜合反應(yīng)情況，所以，控制循環(huán)水中阻垢劑的濃度是非常重要的。

對(duì)測(cè)量技術(shù)的需求

通過在冷卻循環(huán)水中加入適量的緩蝕劑能防止金屬表面被腐蝕。那些能防止活性氫氧化層轉(zhuǎn)變?yōu)楦g性陰離子的物質(zhì)叫陽極性型緩蝕劑。典型的緩蝕劑有磷酸鹽、聚亞硝酸鹽、有機(jī)亞硝酸鹽和鉻酸鹽等。

為了迅速、恰好在金屬表面形成一層保護(hù)膜，加入緩蝕劑的濃度是非常重要的，否則將有可能產(chǎn)生蝕損斑的危險(xiǎn)。在循環(huán)冷卻水中，總磷的正磷酸鹽的濃度要隨循環(huán)系統(tǒng)中某些化學(xué)物質(zhì)濃度的改變而發(fā)生變化，并且不同物質(zhì)對(duì)總磷和正磷酸鹽的影響程度是各不相同的。圖1所示曲線表示的是在煉油廠中，冷卻水中總磷和正磷酸鹽的含量隨某些化學(xué)物質(zhì)濃度的改變而變化的情況。由于循環(huán)水水質(zhì)的變化和蒸發(fā)作用，導(dǎo)致水中物質(zhì)的濃度發(fā)生巨大的波動(dòng)。這樣的波動(dòng)有時(shí)高達(dá)20%。

在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，以前通常由人工分析來測(cè)量系統(tǒng)中物質(zhì)的含量。由人工測(cè)得的參數(shù)來決定需向系統(tǒng)加入制造水的量。冷卻循環(huán)系統(tǒng)中總磷含量的最佳值是2.2mg/L，但系統(tǒng)中磷的濃度由于蒸發(fā)等原因在不斷地波動(dòng)，經(jīng)�？偭字祵⒊^或低于此標(biāo)準(zhǔn)值。

為了實(shí)現(xiàn)總磷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥控制，要求總磷濃度可以自動(dòng)地被儀器監(jiān)測(cè)，儀器監(jiān)測(cè)到的值通過儀器的模擬量輸出口傳送給控制中心、PLC或計(jì)量泵等，再由它們?nèi)タ刂萍铀幜�，以達(dá)到期望的處理效果。見圖3控制流程圖。

相應(yīng)的測(cè)量技術(shù)

HACH公司專門針對(duì)工業(yè)循環(huán)冷卻水中監(jiān)測(cè)總磷而研發(fā)了型號(hào)為PHOSPHAX ∑ Sigma的總磷分析儀。當(dāng)冷卻循環(huán)水中total-P(總磷)和PO4-P(正磷酸)的含量在0.01~5.0mg/L時(shí)，總磷和正磷酸鹽能被交替測(cè)量。所有的磷(包括聚磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽)都能被測(cè)出來。

所有的測(cè)量都在儀器內(nèi)部的反應(yīng)器中按預(yù)定的程序執(zhí)行。反應(yīng)器是執(zhí)行分解反應(yīng)的場(chǎng)所，它位于比色反應(yīng)池和光度計(jì)之間。

儀器的自清洗和自校正功能使得儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，同時(shí)也減少了用戶對(duì)引起的檢查和維護(hù)工作。

測(cè)量原理

在含有鉬酸鹽離子和銻離子的酸性溶液中，由于鉬酸鹽離子和銻離子的共同作用，正磷酸鹽離子將被抗壞血酸(維生素C)還原成磷鉬酸鹽，并呈現(xiàn)出藍(lán)色。在規(guī)定的測(cè)量范圍內(nèi)，溶液中藍(lán)顏色的強(qiáng)度與樣品中正磷酸言的濃度成比例。在沸騰的強(qiáng)酸性溶液中，聚磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽將被水解成正磷酸鹽。惰性的磷化合物將被過硫酸鈉氧化，把其轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的正磷酸鹽。

PHOSPHAX ∑ Sigma總磷分析儀在高溫高壓下能夠正常工作。在如此苛刻的條件下，整個(gè)分析測(cè)試可以在10分鐘內(nèi)完成。

磷緩蝕劑含量的顯示

儀器可以顯示總磷及鄰酸根含量，在輸入相應(yīng)的因子后，還可以直接顯示對(duì)應(yīng)的含磷緩蝕劑的濃度值，如圖4。

應(yīng)用 實(shí)例

華東地區(qū)某國有大型鋼鐵公司于2003年10月購買了一臺(tái)美國Hach公司提供的PHOSPHAX ∑sigma總磷在線 分析 儀，用于監(jiān)測(cè)103#高爐循環(huán)水系統(tǒng)中總磷的含量，并由此參數(shù)來控制投加阻垢劑的量。該儀器還可以同時(shí)測(cè)量循環(huán)水中磷酸鹽的濃度,分析人員可以方便的通過總磷和磷酸鹽的含量來 計(jì)算 出循環(huán)水中有機(jī)磷的含量;如果輸入特定含磷阻垢劑的換算因子,儀器還可以直接顯示該含磷阻垢劑的濃度。儀器的分析周期為10分鐘，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地反應(yīng)水中總磷的變化;同時(shí)，由于儀器帶有數(shù)據(jù)輸出端口，可以實(shí)現(xiàn)加藥的自動(dòng)控制。103#循環(huán)水系統(tǒng)中總磷的控制值是：1.2mg/L-2.0mg/L。在未使用PHOSPHAX ∑sigma在線總磷分析儀之前，此鋼鐵公司因中心實(shí)驗(yàn)室距現(xiàn)場(chǎng)有5公里，距離較遠(yuǎn)，不便于人工取樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率僅為每周四次，每次由工作人員手工取樣后，將水樣送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行人工分析，由分析結(jié)果來控制阻垢劑的投加量。由于總磷的人工分析 方法 比較繁瑣，分析時(shí)間長(zhǎng)，客觀上造成監(jiān)測(cè)頻率低、分析結(jié)果滯后，非常不利于投加控制。自從購買了美國HACH公司的PHOSPHAX ∑sigma總磷分析儀之后，該鋼鐵公司的用戶對(duì)循環(huán)水中的總磷完全實(shí)行了自動(dòng)監(jiān)測(cè)，根據(jù)分析儀監(jiān)測(cè)到的濃度結(jié)果來控制阻垢劑的投加量。因PHOSPHAX ∑sigma總磷分析儀的測(cè)量周期僅需10分鐘，大大增加了監(jiān)測(cè)頻率，從而可以根據(jù)總磷濃度的變化及時(shí)調(diào)整藥品的投加量。這樣使得投加阻垢劑的量更加準(zhǔn)確，從而減少了阻垢劑的浪費(fèi)，幾個(gè)月運(yùn)行的結(jié)果表明，通過PHOSPHAX ∑sigma在線總磷分析儀及時(shí)準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)循環(huán)水中總磷含量，在減輕分析人員的勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)，大大降低了藥品的消耗及運(yùn)行成本。由于PHOSPHAX ∑sigma在線總磷分析儀帶有自動(dòng)清洗和自動(dòng)校正功能，在保證儀器的測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)，還減輕了操作人員的工作量。以下是使用PHOSPHAX ∑sigma在線總磷分析儀前后的效果及運(yùn)行費(fèi)用比較：

①節(jié)水：以前人工測(cè)量時(shí)，由于監(jiān)測(cè)頻率低，現(xiàn)場(chǎng)操作人員無法及時(shí)得到總磷數(shù)據(jù)，為了保證循環(huán)水水質(zhì)及阻垢效果，在循環(huán)水操作規(guī)程中有一條“日置換水1000噸”的規(guī)定;在用戶采用連續(xù)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)以后，這條規(guī)定已經(jīng)被廢止。按照現(xiàn)在的水價(jià)1.2元/噸計(jì)，即每天就可以節(jié)約用水資金1,200元，每年可以節(jié)約43.80萬元，這當(dāng)中還不包括因?yàn)橹脫Q水所消耗的電力、水資源和人力等�？紤]到 工業(yè) 用水的價(jià)格遠(yuǎn)高于生活用水、今后的水價(jià)上漲趨勢(shì)，使用總磷在線分析儀可以更大地降低生產(chǎn)成本。

②節(jié)約阻垢劑：原來阻垢劑每日添加量?jī)赏�，每月六十�?而現(xiàn)在阻垢劑每月添加量大致在50桶左右;每月可節(jié)約十桶左右;年節(jié)約阻垢劑120桶，阻垢劑的價(jià)格是壹萬元左右一噸，40桶/噸。這樣每年可節(jié)約阻垢劑費(fèi)用3萬余元。

綜合起來，可以發(fā)現(xiàn)，使用PHOSPHAX ∑sigma在線總磷分析儀可明顯降低循環(huán)水運(yùn)行費(fèi)用， 企業(yè) 每年可以降低生產(chǎn)成本至少在40萬元。

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