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火力发电厂水冷壁管垢清洗液中多种元素同时测定的方法

2012-09-27吴芳芳章月芳

浙江电力 2012年5期
关键词:水冷壁缓蚀剂回收率

吴芳芳,汤 治,章月芳

(1.浙江省电力试验研究院,杭州 310014; 2.杭州意能电力技术有限公司,杭州 310014)

0 引言

在火力发电厂中,锅炉由于出现结垢、积盐和腐蚀等现象,必须定期进行化学清洗。而在进行化学清洗前,往往要先进行锅炉垢量、垢成分的分析和小型试验,以确定最终的清洗方案。

在分析锅炉水冷壁管垢成分时需采集垢样,但获取分析所需的足够量的垢样非常不易。特别是对于不易刮取的样品,虽然通常的方法是采用挤压采样,但这给实际操作带来很大的困难。由于在化学清洗小型试验确定锅炉的垢量时,采用DL/T 794-2001《火力发电厂锅炉化学清洗导则》中的洗垢法,清洗下来的试液金属成分近似等同于垢样中的金属成分,这为判断垢样的组成提供了有利的数据。因此,如何快速准确判断该清洗试液的成分,对于分析发生结垢、腐蚀现象的主要原因,及时改善水汽质量和调整系统的运行工况具有重要的意义。

常用的垢和腐蚀产物分析方法为SD 202-86《垢及腐蚀物快速分析方法》。此法分析过程繁琐,且试验时间较长。因此近年来,很多研究工作者对垢样的检测方法作了改进和研究[1-2],以寻求更快捷和准确地检测垢样成分的方法。

等离子体发射光谱法(ICP-AES)因其具有稳定性好、干扰少、线性范围宽、检出限低、基体效应小、测量精度高、简便、快捷等优越性,且同时可测定多种元素[3],在金属成分分析中被广泛应用[4-5]。用ICP-AES法测定垢样中的金属元素尚有报道,但其只是对分析方法进行简单描述,没有充分考虑基体效应、酸效应的影响。以下应用ICP-AES法同时测定了清洗试液中的K,Ca,Na,Mg,Al等11种金属元素,并分析基体、酸、缓蚀剂对测定的影响,结果令人满意。

1 试验概况

1.1 主要仪器和试剂

仪器:ICP-AES全谱直读等离子体发射光谱仪为美国Thermo公司生产;纯水仪为法国Millipore公司生产。

试剂:1 000 mg/L的单元素标准液,临用前用1%硝酸逐级稀释;优级纯硝酸;分析纯盐酸;04缓蚀剂;纯度大于99.99%的氩气。

1.2 仪器工作条件及分析线的选择

工作条件:功率为1 150 W;雾化压力约为172 kPa;载气流量为0.40 L/min;辅助气流量为0.4 L/min;泵速为100 r/min;积分时间:长波为10 s,短波为5 s。所选用谱线见表1。

1.3 工作曲线的绘制

精确吸取标准贮备液,逐步用1%硝酸稀释定容,其中铝、钙、铜、钾、镁、锰、钠、硅、磷、锌的浓度系列采用 0.00,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00 mg/L等6档。在试验条件下,测定标准溶液中各待测元素的谱线强度,以分析元素浓度为横坐标,谱线强度为纵坐标,绘制各待测元素的工作曲线。

2 结果与讨论

2.1 回收率试验

为确定在强酸和缓蚀剂存在下金属成分的回收率,配制的本体溶液为内含0.5%04缓蚀剂+5%硝酸+1%盐酸的强酸溶液,进行加标回收测试,结果如表2所示。可见,回收率试验中,各元素的加标回收率为95%~106%之间。

2.2 Fe基体干扰的影响

由于在锅炉水冷壁垢样中存在最多的元素是铁,且其Fe2O3含量基本在50%以上,甚至可达到99%。因此进行了基体干扰试验,当存在高浓度Fe时,研究对其他元素测定值的影响。

所配制的溶液均为1%的硝酸溶液,分别配制未加铁、加入100 mg/L的铁和加入1 000 mg/L的铁3种基体背景溶液,加入相同量的11种金属元素,测定各元素的浓度,如表3所示。

由表3可以看出,100 mg/L的铁对各个元素的基体干扰基本可以忽略,而1 000 mg/L的铁的对Al,Mn,Cu略有干扰,对其他元素的干扰基本可以忽略。因此,当Fe和Al,Mn,Cu的浓度比大于1 000倍的时候,建议采用干扰系数法进行纠正。

表1 各元素分析所选用的谱线

表2 测定结果及回收率

表3 铁基体干扰影响

表4 酸及缓蚀剂干扰试验检测结果

但是对于管样小型试验后溶液中金属成分的分析,由于所选管段长度不超过5 cm,根据经验,基本上清洗下来的垢样重量不超过1 g,即其中铁元素的含量不超过1 400 mg/L。而以管样垢量为1 g计,即使1 000 mg/L铁造成的基体影响,经过计算所得如表3所示,均不超过0.1%,符合检测标准的允许差范围,因此该影响也比较小。

2.3 酸及缓蚀剂的干扰试验

在管样的小型试验中,加入了较高浓度的酸和缓蚀剂。因此配制了一系列均含约10 mg/L Fe的基础溶液,并在其中加入酸和缓蚀剂,分别测定各个元素的浓度值,结果如表4所示。

由表4可知,虽然浓酸和缓蚀剂存在会造成一定的影响,但是对于管样分析来说,造成的影响有限。

3 结语

通过回收率、基体干扰、酸度影响等试验证明,采用ICP-AES法能快速并准确地同时测定水冷壁管垢清洗液中的金属成分。但是由于检测的是水冷壁管垢清洗液的金属成分,虽然加入了一定量的缓蚀剂,管样本体仍然难以避免会有部分被酸腐蚀,造成检测结果中的铁含量会略高于实际垢样中的含量,但是对于指导判断发生结垢、腐蚀现象的主要原因,仍有着重要的意义。而且本方法具有分析速度快、多元素同时测定、操作简便等优点。

[1]郝新焕,王帝,何丽丽.离子色谱测定垢样中的重金属离子[J].工业水处理,2008,28(9):77-79.

[2]周少玲,鞠丽霞.汽轮机垢样常规分析方法的改进[J].热力发电,2009,36(9):78-94.

[3]辛仁轩.等离子体发射光谱分析[M].北京:化学工业出版社,2004.

[4]费浩,王树安,张泓澎.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定不锈钢中元素[J].分析试验室,2009,28(5):268-271.

[5]吕杰.ICP-AES法同时测定饮用水中的Pb,As等11种金属元素[J].光谱学与光谱分析,2003,23(4):779-784.

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