锅炉水中在线低磷酸检测方案(其它水分测定)

基于间歇法在线低磷酸根自动分析仪的读计与应用 0引言 高参数、大容量火电机组对锅炉水汽品质提出了更高的要求,尤其是近10年来,锅炉补给水水质指标控制更加严格。在不断满足高参数、大容量机组水质指标的实践过程中，常规研酸盐水处理上艺———协调研酸盐处理逐渐被低瞬酸根处理所取代,从而使炉水的总含盐量降低,提高机组汽水质量合格率，降低炉水处理药剂和汽水损失﹐因此,低磷酸根处理已成为锅内炉水处理的发展方向。另外,采用低磷酸根处理的同时,对在线的磷酸根检测也提出了新的要求,炉水的磷酸根指标控制已由2.OO~8.o0 mg/L变为0.50~3.00 mg/L。本文根据现场低磷酸根测试的精度要求,开发研制了基于单片机技术的间歇法在线低磷酸根自动分析仪。 1低磷酸根测量原理 正磷酸盐在酸性介质中与钼酸铵反应,生成黄色的磷钼黄,反应方程式如下: PO2-+12H,MoO。→P(MoO)2-+12HO 当加人还原剂抗坏血酸后,磷钼黄被还原为例钼蓝,，于700 nm 波长处测其吸光值,在浓度较低的情况下,相应波长的单色光透过被测溶液,部分光被 溶液吸收,透光率下降。被测溶液的浓度与透过溶液的光的强度符合比耳定律: 式中:A 为吸光度;l。为入射光强;山为透射光强;p为溶液质量浓度;K为吸光系数;L为液层厚度。 目前,低磷酸根处理一般将炉水磷酸根维持在0.3~0.8 ml/L,为满足低磷酸根的在线分析,采用了磷钼蓝法4进行在线测量。 2低磷酸根自动分析仪流程设计 根据间歇法在线检测的特点，对仪器的测量池进行了特殊设计，将磷酸根反应池和测量池构成一体,使其具有结构简单、抗酸腐蚀、易于清洗、测量精度高、运行稳定等优点。如图1所示,整个分析流程形成了动态取样﹑静态测量的间歇法分析。为保障测量的精度,每次注入水样的体积要保持一致,由单片机严格控制水样的注入时间,且仪器设有过滤,恒流和断流报警装置,因此在分析测量时不受水样浊度、流量波动的影响。 在测量周期内阀1~6不同时的动作可以完成一次测量。控制阀1可以完成测量池的清洗和被测水样的注入，标样1、2用于仪器标定由阀3.4控制完成,显色剂在阀2的控制下与水样中的磷酸盐发生反应形成磷钼黄,通过阀6的控制加人还原剂形成磷钼蓝,通过光电比色法完成水样的测量。 3低磷酸根自动分析仪工作原理 该仪器以单片机为核心,分为电器 部分和化学部分,其组成如图2所示。电器部分完成A/D转换的数据采集时序控制逻辑﹑键盘和显示及报警等功能,按时序分别控制阀1~6的动作,完成一个周期的测量;化学部分在单片机的控制下10 min内完成1次单周期的测量。 仪器在第1次启动或在测量过程中试剂发生改变时,首先要用标准溶液1(0.50 mg/L)和标准溶液2( 1.00 mg/L)进行标定,标定结果由单片机自动存放到内部非失意性数据存储器中，保持掉电数据不丢失。标定后仪器可进入正常测定,阀1开启,注入水样,清洗测量池连续3次,以消除交叉污染引起的测量误差;然后注入20 mL水样,阀2开启,加人一定量的显色剂,搅拌器启动,溶液处于化学反应过程;5 min后停止搅拌,阀6开启,加入一定量的还原剂形成磷钼蓝;为消除测量时的暗电流影响,每次测量前关闭灯源读暗电流,待稳定时读取光电流值;根据比尔定律算出溶液的浓度,排空测量池的废液,将结果送到液晶显示器显示。 4低磷酸根自动分析仪硬件设计 低磷酸根自动分析仪的硬件设计是以美国Cygnal公司嵌入式单片机为核心,测量信号经放大后进行A/D转换并分析处理。如图3所示，外围扩展SPI接口的8M Flash存储器。存储历史数据;扩展时钟芯片完成年、月、日、时、分.秒的自动更新和标样参数的更新存储;数字温度传感器用来检测温度，补偿温度对测量的影响;采用320×240大屏幕智能液晶显示界面.液晶控制器，通信方式为并口通信完成主题菜单设计，采用5个按键和液晶主题菜单建立良好的人机对话。 5低磷酸根自动分析仪程序设计 图4为低磷酸根在线分析仪的软件设计主程序框图。其他子程序采用模块设计,开发平台用可读性强的C51语言编制而成,各模块完成相应的功能。 软件系统包括测量、按键处理、液晶显示,温度检测、数据处理存储、时钟芯片、系统维护.各个菜单、标定子程序等,使仪器设计便于现场操作。 6实验与分析 本文通过应用单片机技术,实现了间歇法在线低磷酸根自动分析仪的设计，并对方法的准确度和重现性与流动注射磷酸根自动分析仪在相同条件下进行了实验验证,其分析结果见表1 、2(表中是连续运行的部分数据)。 通过实验数据分析可知,在低磷酸根测定过程中, 流动注射磷酸根自动分析仪测量低磷酸根的误差明显偏大，主要原因是流动注射分析仪采用了精度较低的磷钼黄法，面间歇式低磷自动分析仪应用了磷钼蓝法，对测量低磷酸根具有很好的重现性和稳定性。经对比实验可见,间歇法低磷酸根自动分析仪更适于汽包炉水低磷酸盐处理的在线分析。 高参数、大容量火电机组对锅炉水汽品质提出了更高的要求,尤其是近10年来,锅炉补给水水质指标控制更加严格。在不断满足高参数、大容量机组水质指标的实践过程中，常规研酸盐水处理上艺———协调研酸盐处理逐渐被低瞬酸根处理所取代,从而使炉水的总含盐量降低,提高机组汽水质量合格率，降低炉水处理药剂和汽水损失﹐因此,低磷酸根处理已成为锅内炉水处理的发展方向。另外,采用低磷酸根处理的同时,对在线的磷酸根检测也提出了新的要求,炉水的磷酸根指标控制已由2.OO~8.o0 mg/L变为0.50~3.00 mg/L。本文根据现场低磷酸根测试的精度要求,开发研制了基于单片机技术的间歇法在线低磷酸根自动分析仪。