纯水中某些水质参数间的精确关系及.doc

纯水中某些水质参数间的精确关系及
在发电厂水汽品质调整中的应用　　

　　杨海浪
　　（安徽省电力公司发输电部，合肥　230061）

    摘　要：根据纯水中的化学平衡导出pH，DD，CNH3，CCO2间的一系列精确量关系，进而用加药量微小扰动的办法通过计算解出CNH3，CCO2，可为发电厂水汽系统化学在线测定仪表提供若干自校、互校依据等．
    关键词：纯水；电导率；水质参数；关系　　

1　概　述
　　发电厂给水一般为纯水，在其中加入少量氨以提高pH值，达到防腐的目的，严格控制给水pH在一定范围内（pH8．8～9．3）．给水自动加氨装置一般依据pH与，DD与，pH与DD这3个关系中的一个来调节pH，它们都基于一个假定给水为理想的纯氨水溶液，即pH和DD变化仅由于NH3的水合、离解而引起．

　　但实际上，配置NH3母液所用纯水中已溶入了CO2，且在使用过程中，NH3母液也自空气中不断吸收CO2，因此，NH3母液加入给水后，给水已非纯氨体系，而是NH3＋NH4 HCO3＋（NH4）2CO3体系．在常规工况下，NH3，NH4 HCO3，（NH4）2CO3的浓度显著大于给水中其他盐浓度的总和．因此，给水体系的主体化学平衡式为

　　由于HCO3，及与之等摩尔量的NH4＋（不是与OH－等量的NH4＋）的存在，pH，DD值除受CNH3影响外，还受CCO2影响，即pH≠f1（CNH3），DD≠f2（CNH3）．以f1，f2关系作为加氨调整依据是粗糙的，很多工况下甚至是不可行的．

　　如今，自动加药装置的控制单元普遍导入单片机，在高性能的控制单元中植入更准确的理论关系，精细调整加氨工况既是必要的，也是可能的．作者为此重新精确地解析了非纯粹氨溶液体系的量关系，并推衍发现了一些新的量关系，具有很好的实用性．对各函数的详细推导过程及最终形式不赘述．重要函数均以图像表示其精确解．

2　pH和DD的精确解
2．1　pH的解析

    据此可得

方面来说，正该如此．
    函数pH＝如图3所示．
　　在测定给水体系的pH和CNH3后，即可根据函数f3（CNH3，CCO2）或图3确定该体系中CO2的水平（这还可用于判断热力系统尤其是汽轮机尾部CO2腐蚀程度）．图3中曲线与图1（纯氨体系）曲线及文献值均相同，但文献中没有曲线簇值．

2．2　DD的解析
　　在体系中，由OH－和与其等摩尔量的NH4＋形成的电导率为有效物质电导率，记为DDeff；由余量与体系中的共同形成的电导率可视为作为杂质存在的盐类电导率，记为DDsal；体系的总电导率为DDeff与DDsal之和，记为DD．有：

始，上述各函数均有精确解，可以方便地解得体系的理论电导率，如图4所示．同样，图4中CCO2＝0的曲线与图1纯氨体系中的曲线及文献值相同，但文献中没有曲线簇值．

如图5所示．
　　同理，用函数f3（）对CCO2偏微分，可得到［OH－］对CCO2的变化率，解得

　　如图6所示．平衡中的体系有一确定的pH值，即［OH－］1，加药装置自动给予体系一个尽可能小的加药量扰动（第一扰动）体系有Δ［OH－］1的变化，［OH－］1和Δ［OH－］1可由
pH表测得．如果以Δx近似于x，可有

代入［OH－］1值，化简得联立方程（1）：　　

　　至此，用测定体系pH及经两次扰动的pH变化量的方法，可以解得给水体系物料总浓度CNH3和CCO2，不需要再测定，亦不需要再查阅图表或根据f3（）求解．
4　电导率的变化量及其实用性分析
　　函数f4（CNH3，CCO2）对CNH3的偏导数反映的是DD对CNH3的变化率，解得

　　对体系施加微小扰动（ΔCNH3，ΔCCO2）后，电导率产生一个变化量ΔDD，有

　　电导率表的重要误差之一是其对真值变化的响应误差．
　　在给水体系的实测电导率与理论电导率无显著性差异时，体系经加药扰动后，测得的变化量与ΔDD无显著性差异，表计无响应误差；反之，则存在响应误差．
　　电导率表的重要误差之二是真值测定误差．
在给水体系的实测电导率与理论电导率有显著性差异时，造成真值测定误差的原因可能有二：一是表计有显著测定误差；二是体系中有明确的含盐量（其判断法不在本文讨论）．体系经加药扰动后，当测得的变化量与DD无显著性差异时，表计存在测定误差．
5　结束语
　　根据上述理论计算与分析，导出纯水（给水）体系中pH，DD，CNH3，CCO2之间的关系，可用于发电厂给水系统水质指标的控制计算及异常情况分析．
　　如将上述各函数编程，固化于加药装置控制单元中，即可方便地加以运用．
　　除了用于更精细的调整给水体系pH值以外，给水含氨量、总碳酸盐含量可以在线计算显示，也可在一定程度、范围中对给水pH表与电导率表计作自校、互校等．这样，给水体系这个单元的化学监控自动化、智能化程度较之过去会有明显的提高．

参考文献
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