船舶辅锅炉炉水化验方法研究及比较

船舶辅锅炉的补给水来自船舶装载的淡水或者船 上造水机制造的淡水 。这些淡水大都含有各种盐类、气体和多种杂质 ，若不经过一定处

船舶辅锅炉的补给水来自船舶装载的淡水或者船 上造水机制造的淡水 。这些淡水大都含有各种盐类、气体和多种杂质 ，若不经过一定处理就进入锅炉，会使锅炉和加热设备及其管道附件结垢、腐蚀和发生汽 水共腾现象，危害很大。为了查明锅炉的水质状况 ， 通常要对其盐度、碱度及硬度等三大重要指标进行定 期化验以决定水处理剂的投放种类、数量及排污量 。蒸发量小、工作压力较低的辅助锅炉， 需要船舶轮机 员每2~3天化验一次。

据资料统计，辅锅炉事故中有一半是因为水质超 标而引起的， 由于辅锅炉炉水化验方法资料贫乏，方 法比较紊乱，也不为管理者重视，轮机员未认真、定 期地检验炉水质量已是一种普遍现象，故而不能确保 辅锅炉炉水中的硬度、碱度和盐度是否符合标准， 因 此容易导致事故并严重缩短辅锅炉使用寿命。

一、辅锅炉炉水盐度、碱度、硬度三大指标的 重要性分析

1. 盐度超标的危害

当辅锅炉炉水中含盐量达到某一极限值时，锅炉 蒸发面上会产生很厚的泡沫层，导致蒸汽带水过多 ， 产生所谓的汽水共腾现象， 同时给设备和管路带来腐 蚀 ，甚至引起蒸汽机械的水击 ，造成设备损坏。

2. 碱度超标的危害

辅锅炉炉水的碱性不足 ，并且溶有较多的氧气和 二氧化碳 ， 以及含有大量的盐和氯离子 ，将会促进锅 炉受热面的腐蚀 。但是炉水的碱性太强会产生苛性脆化，甚至引起锅炉爆炸事故[1] ， 图1为水管锅炉事故发 生率 (%) 与炉水碱度的关系。

3. 硬度超标的危害

辅锅炉炉水硬度即水中含有钙离子和镁离子的浓 度。钙离子和镁离子形成的碳酸盐、硫酸盐、硅酸盐 等易在锅炉受热面上形成水垢 。水垢的导热系数很 小 ，锅炉的效率降低[2] ，燃料消耗增加 ，严重时管子 堵塞，还会将受热面管子烧坏。

二、辅锅炉炉水测定经验值标准及取样操作要 领归纳

1. 辅锅炉炉水控制指标

船舶辅锅炉蒸发量不大 ，常见的2 t/h、工作压力 一般为1 MPa以下的低压锅炉，最好每2天化验一次炉 水 ， 最大化验间隔不要超过3天 ，船舶辅锅炉炉水各 项控制指标按经验值归纳如表1[3]所示。

2. 炉水取样操作要领

①轮机员取样前应先将辅锅炉炉水取样阀打开约3 min，排尽管路中的残水再正式取样。

②应在辅锅炉炉水投药4h以后取样。

③取样前，用炉水清洗取样器皿2~3遍。将取出 的水样迅速装入玻璃瓶中，盖上瓶塞，这样可以减少 炉水的蒸发，不影响水样的浓度。冷却至30~40 ℃时 方可化验。

三、辅锅炉炉水化验方法研究及其对比

1. 盐度 (氯化物) 测定方法及比较

( 1) 优利多310锅炉水盐度化验法 ( UNITOR-SPACTRAPAK-310)

①取50.00mL化验用炉水水样放于带盖的瓶中[4]， 如图2所示。

②加入一片氯化物药片并摇至粉碎，水样中若有 氯化物存在 ，则呈黄色。

③重复加入上述药片，直至水样由黄色变为橙色 或棕色。

④计算 ：炉水氯化物的质量浓度＝用药片数×20 －10。

(2) 硝酸银滴定法 (又称莫尔法)

①取测完碱度的溶液25mL于锥形瓶中，加10%铬 酸钾指示剂2~3滴至溶液呈黄色。

②用0.085 5 mol/L硝酸银标准液滴定至砖红色为 止。

③此时记录下硝酸银标准液的消耗量x ，含盐量 即为200x mg/L。

(3) 全自动电位滴定仪法 (Mettler-Toledo DL58 型)

①用移液管将50.0 mL炉水样品放入全自动滴定仪 的滴定台[5]。

②按下启动键，全自动滴定仪将分两步对样品进 行测定 ， 如果炉水样品的pH值大于4.5 ， 则仪器自动 启动2号驱动器滴加2% 的硫酸溶液至pH=4.5。

③当pH调节步骤完成后 ，仪器将自动启动1号驱 动器滴加0.056 mol/L硝酸银标准液标定样品 ，仪器会 根据二级微商法则判定等当点 ， 即滴定终点。

④仪器自动根据硝酸银标准液在等当点的消耗量 计算出样品中Cl- 的含量。

(4) 用比重计测定盐度

由于海水比重和海水密度紧密关联 ，海水密度又 取决于海水温度及盐度 ，使用比重计测定盐度的实质 就是从比重求密度 ， 然后再根据密度 、温度推求 盐度。

( 5) 船舶使用条件下的比较分析

比重计测定盐度方法数据粗糙，存在误差较大， 但可作定性分析 ，优点是仪器和操作简单 ，使用者不 多。硝酸银滴定法分析数据较精确 ，但是耗时长 ，试 剂用量大，操作不便，还受到各种因素如指示剂及颜 色变化敏锐程度、AgCl沉淀吸附、各种阴阳离子干扰 和分析人员手动滴定等的影响 ， 需要操作者有一定的 技能水平 。全自动电位滴定仪法具有新颖性和先进 性，测定快速、简便，试剂消耗量比纯化学滴定法减 少60% 以上 ， 降低成本的同时对环境污染也小 ，测定 结果准确性、精密度符合规定要求 ，方便可靠。但是 仪器配置价格高 ，不够简便，船用较少。综合比较还 是优利多310锅炉水盐度化验法数据较准确 ，仪器要 求低，操作简单 ，受到轮机员的普遍欢迎。

2. 碱度测定方法及比较

( 1 ) 优 利 多3 10 锅 炉 水- 酚 酞 碱 性 化 验 法 (UNITOR-SPACTRAPAK-310)

①取200 . 00 mL化验用炉水水样放于带盖的瓶 中 [4]。

②加入一片酚酞碱性药片并摇至粉碎，水样中若 有酚酞碱性存在，则呈蓝色。

③重复加入上述酚酞碱性药片，直至水样由蓝色 变为永久黄色为止。

④计算： 炉水碱度＝ 用药片数×20－ 10。

(2) 酚酞和甲基橙滴定法

①用量筒量取50mL炉水置于锥形瓶中。

②加入1~4滴1%酚酞试剂使溶液呈红色。

③用0.05 mol /L硝酸标准液滴入锥形瓶中至溶液 恰好变为无色为止。

④记录所消耗的0.05 mo l /L硝酸标准液的体积 V1 mL，酚酞碱度即为V1 mmol /L。

⑤在上述水样中 ， 继续加入2滴1% 甲基橙指示

剂 ，溶液呈橙黄色 。继续用0.05 mol /L硝酸标准液滴 定 ，至溶液变为橙红色为止。

⑥记录所耗0.05 mol /L硝酸标准液的体积V2 mL， 甲基橙碱度即为V2 mmol /L。

⑦计算： 总碱度=酚酞碱度V1+甲基橙碱度V2。

(3) 混合指示剂法 (连续滴定)

①移取50.00 mL水样于250mL三角瓶中，加入2滴 酚酞指示剂 ， 如呈红色 ，则用0.100 0 mol/L盐酸标准 液滴定至颜色刚好消失，记下盐酸标准液的消耗体积 ( V1 ) 。

②在此溶液中，再加入2滴茜素红- 甲基红混合指 示剂 ， 继续用盐酸标准液滴定至由紫红色变为橙红 色 ，记下盐酸标准液的消耗体积 ( V2 ) 。

③按同样方法平行测定3次 ，3次平行测定的结果 与平均值的相对偏差不得大于0.2%， 否则重做。

(4) pH值试纸测试

pH值试纸测试方法操作步骤如下：

①取50.00 mL化验用炉水水样放于带盖的瓶中。

②用勺子取0.6 g的pH试剂药粉，加入到水样，搅 拌溶解。

③选择合适范围的pH试纸 ， 沾取大约1 m in水 样。

④对比pH试纸色阶颜色 ，读取pH值[4]。

(5) 船舶使用条件下的比较分析

混合指示剂法颜色变化非常敏锐 ，辨别有一定难

度，相对标准偏差 ( 2.2% ) 小，精确度好，可获得准 确的测定结果。但传统的船舶仍使用酚酞和甲基橙滴 定法 ， 因其相对容易掌握，数据也较准确。 目前操作 最简单、设备要求低的方法首推优利多310锅炉水-酚酞碱性化验法，而pH试纸测试法则作为辅助手段参考 并用。

3. 硬度测定方法及比较

( 1) 特利隆 (EDTA) 滴定法

①取50 mL炉水样 ，加入硝酸 (数量与测酚酞碱 度时所用相同) ，使水呈中性。

②再加入2.5 mL氨缓冲液使水呈碱性 (pH=10) 。

③加入0.5%铬黑蓝指示剂3~4滴，至水呈葡萄酒 红色[6]。

④在不断摇动下，用0.05mol/L特利隆标准液滴定 至溶液由葡萄酒红色转变为蓝色止。

⑤记录特利隆标准液消耗的体积V， 硬度即为 V mg/L。

(2) 比色分析法 (水硬度检测仪)

①按要求选配比色液。

②将水样和比色液在水硬度检测仪定容瓶中充分 混合。

③开启比色光电源。

④将水样和比色液充分混合后置于混合液槽，此

时混合液由于铬黑与Ca2+ 、Mg2+离子的显色反应变为 酒红色 ，颜色的深浅与硬度值的大小有对应关系。

⑤检测仪会自动与标准曲线对比求出硬度值。

( 3) 炉水硬度的定性分析法

①调节水样至适应的pH值，加入适量指标剂 ( 一 般将适宜的药剂按一定的比例配制成硬度比度比色 剂) 并摇晃 ， 将水样颜色与标准比色板颜色进行比 较 ，读出硬度值。

②当水样中不含硬度离子时显蓝色 ，水样中硬度 含量未超过0.03mol/L时显蓝紫色，超过此数字时显紫 色或紫红色。

(4) 光度电极指示剂法

选用特定波长的吸收光并使其反射到水样中，化 学反应过程中溶液颜色的变化会引起光吸收强度的变 化，并转化为电信号输出，从而通过观察电信号输出 找到滴定终点。

( 5) 船舶使用条件下的比较分析

特利隆滴定法多需人工操作，繁琐费时，配置溶 液和滴定容易有偏差，从而造成测量结果偏差，而且 有废液产生造成环境污染。比色分析法简便、准确、 节能、环保 ，有一定的市场推广及应用价值。比色液 除了铬黑T外 ，包含多种化学物质的特点保证了其测 量的准确性、稳定性、可靠性 。监控仪还可在设定的监控点发出报警信号并提供中断输出，误差小 ，重现 性好 ，可靠性高 ， 比滴定法更受欢迎。炉水硬度的定 性分析法操作比较简单，较适宜在船舶上推广使用。

四 、结 论

辅锅炉炉水水质超标时 ，常见的水质处理方法如 在炉水中添加磷酸三钠水处理剂，并加强炉水上、下 排污等管理措施可有效减少辅锅炉故障和延长辅锅炉 使用寿命 ， 限于篇幅这里不展开。综合比较而言，炉 水硬度定性分析法以及优利多310锅炉水化验法操作 比较简单 ，且数据精度满足船舶辅锅炉要求，设备仪 器简单，更适合在船舶上推广应用 。海船轮机员可根 据需要酌情选用适合的化验方法。船舶管理公司应当 加强对这方面的监管以防止部分轮机员隐瞒、懈怠现 象的发生 。此外 ， 国内专业的船舶炉水化验设备生产 商还是空白，进口设备价格较贵，而船舶管理公司自 己去化学品市场选配很不专业 。这方面的工作亟待 加强。

来源讲武堂