炉水协调磷酸盐—pH处理自动控制原理及自动厍药系统优化设计
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制 ， 很 不可避 免地 造 成炉 水的ｐ Ｈ值 、磷 酸根 离子 的浓 度 等指 标在 一 个相 当
大 的范围 内波动 ， 响 了炉水协 调磷 酸盐 一ｐ 影 Ｈ处 理 ｌ 艺的实施 效果 ． ｒ ．鉴于 上 述情况 ，采用 新 的技术 手 段 实施 炉 水协 调磷 酸 盐 一ｐ Ｈ处 理 的炉 水水 质 自动 检测 与 自动 加药 控制 ， 显得 十分 必要 。
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文章 编 号 ：０ １９ ４ Ｉ０ ２０ —０２ ０ 】０ ．９ ４ ２ ０ ）３０ ３ ４
炉水 协 调磷 酸 盐 一ｐ Ｈ处 理 自动控 制 原 理及 自动 加 药 系统 优 化设 计
石长春 谢 学军 曹顺安 潘 ， ， ， 玲
４０７ ） ３０ ２ ｆ 萼 昌飞 机 制 造 岳 ．二 南 昌 ３ ０ ２ ； 武 汉大 学 应 用 化 学 系 ， 北 武 昌 】 ｊ西 ３０ ４２ 湖
自动控制加 药原 理加 以介 绍 ，然后针 对某 厂 的 自动 加 药系统 ， 对其 管路设 计 给 出几种方 案 ， 比较指 出 经
Ｈ２ ＰＯ 一＋ Ｈ２ ——＆ 一 Ｈ ＋＋ ＨＰ０４ 一 ０ ０ ２
（） ５
（ ６ｊ
ＨＰ ＋Ｈ２ — Ｏ ０
２Ｈ： — 且 ０
Ｈ３ ＋Ｐ 卜 ， ０ Ｏ４
囵
Ａｎｏ ｌｕｔｎ２ｔ ｕａ ＆ｓ ｅｉ ０ ｔｎ ｎｍｏ ０ ） ｏ＇ ｔ ｎｏ ２ ｃｎ ｒ ｔ
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式中：
∞
分 别 为磷酸 根离 子 的一 、
分 别 为
由于 式 （ ５ １ ）中 配 ，
６２ ． ３×ｌ ～， ０
，ｐ 与 温 度 有 关 ， Ｈ ：
员根据 水质情 况 确定加 药 品种 和加药量 ，加 药过 程 手 动 实现 整个过 程时 间长 ， 作量 大 ， 工 而且存 在较
炉 ， 水 中的杂质 含量很 低 ， 炉 而磷 酸根 离子 含量一 般 控 制得 较高 （ ２～８ｒｇ Ｌ ，故杂 质盐类 对磷 酸盐 的 ／） ａ
电离 、 水解平 衡不 会有很 大 的影 响 ， 同时炉 水 中酸碱
Ｈ ＋ ＯＨ ０
。
最佳 性能 价值 比的首选 方 案 。
收 稿 日期 ： ０ ｌＩ 一 ３ ２ ０ ２ Ｉ
（ ７）
怍 者 简 介 ： 学 军 ｃ９ ８ ，男 ． 姑 １６ 一， 工学 博 上 ， 汉 大 学 应 用化 学 系讲 师 ， 究 方 向 为热 力 设 备 的腐 蚀 与 防 护 武 研
二 、三级 水 解 反应 平 衡 常数 ； Ｋ ，尬 ， －
离子 积 。
因 而 实 际 应 用 时 应 取 ２ 屯 时 的 值 ， ＆ ５ ｆ ／℃下 的 ｐ Ｈ值通 过 下式 转化 ：
ｐ ２ Ｈ（５℃ ） ｐ ） （５一ｔ， ＝ Ｈ（ ＋ ２ ）
ＨＰ 的一 、二 、三级 电离 平 衡 常 数 ； Ｋ Ｏ 为 水 的
杂 质 等对 ｐ Ｈ值 的影 响可 以忽略 不计 。所 以 ， 用纯 磷 酸 盐 水 溶 液 酸碱 平 衡 理 论 的推 导 出 的 Ｒ值 计 算 公 式 可应 用于 高压 及超高 压 汽包锅 炉 。下 面推导 纯磷 酸 盐水 溶液 的 Ｒ值计 算公式 ， 即适于 炉水 协调磷 酸
盐 一 Ｈ处理 的数学 模型 。 ｐ
随着计 算机技 术 的迅猛 发展 以及 在线 仪表 、交
流 变频技术 的 日益成熟 ， 炉水 协调磷 酸盐 一 Ｈ处理 ｐ 的炉水 水质 自动 监测 和 自动加 药控制 系统 便应 运而
（） ３
（） ４
Ｈ３ Ｏ ＋Ｈ２ — Ｐ ４ ０
Ｈ３ ＋Ｈ２ Ｏ ， ０ Ｐ ４
，
生 这 里仪将 Ｐ Ｉ Ｃ和工 控机 控制 的 自动控 制 系统的
关 键词 ： 数 学模 型 ； 调 磷 酸 盐 一 Ｈ 处 理 ； 协 ｕ 自动 控 制 药 原理 ； 碚 优 亿 设 计 ； 案 对 比 Ｆ 营 方 中 图分 类 号 ：Ｐ７ Ｔ２８ 文 献 识 别 码 ： Ｂ
汽包锅炉 炉水 协调磷 酸 盐 一 Ｈ处理 ， 防止 随 ｐ 是 给 水带 人锅 内的钙 盐结 水垢 ，防 止水冷 壁管 发生 碱 性腐 蚀 和酸 性腐蚀 ， 障机组 安全 、 保 经济 运行 的有 效 的炉水 水质调 节方 法 － 目前 ， － － 国内以除 盐水 作 为补
摘 要 ： 纯磷 酸 盐理 论 为 基 础 ， 出 了适 于 高压 、 高 压汽 包锅 妒 炉 水 协 调磷 酸 盐 一ｐ 以 推 超 Ｈ处 理 的教 学模 型 ，介 绍 了基 于上 述 教 学 模 型 而研 究 开发 的 炉 水协 调磷 酸 盐 一 Ｈ 自动 控 制 加 ｐ
药 系统 的 加 药原 理 ， 出 了 ５种 设 计 方 案 ， 进 行 了比较 ，最终 指 出最 佳性 能 价格 比的 首 提 并 选方隶：
２ ５屯 时 ， 不 同的 ｐ 在 Ｈ值范 围 内 ， 酸钠盐 水溶 磷
液 中存 在 以下反 应 ：
Ｐ 一＋Ｈ２ — Ｏ ０ ＨＰ Ｏ４一＋Ｈ２ — ０
Ｈ２ ＋ Ｈ２ Ｊ ＰＯ ０
ＨＰ ｄ ＋ＯＨ ， Ｏ Ｈ２ Ｏ ＋ＯＨ ． Ｐ４
Ｈ３ ＰＯ ＋ ＯＨ 一
，
（） １ （） ２
可 以看 出 ，磷 酸钠 盐 水溶液 中 ，各种 含磷 组分 的 浓 度 与 水 溶 液 的 ｐ 值 有 关 ，在 Ｐ 为 ５ ０～ Ｈ Ｈ ． １． ０ ５的范 围 内 ，含磷 组分 主要 以 Ｈ Ｐ 和 ＨＰ Ｏ 一 Ｏ 为 主 ，也 就 是 说 ，可 以 忽 略 水 溶 液 中 的 Ｈ Ｐ ，Ｏ ，
１ 适 于 高压 、超 高 压 炉 水 协 调 磷 酸 盐 一Ｄ Ｈ 处 理 的数 学模 型
以除 盐 水 作 为补 给 水 的 高 压 及 超 高 压 汽 包 锅
给 水 已在高 压 、 高压机组 上 广 泛应用 超 当前 ，国 内在 实 施炉 水 协 调磷 酸盐 一ｐ Ｈ处 理 时， 大都采 用人工 取样 测定 炉水 的 ｐ Ｈ值 、 酸根 离 磷 子 的浓 度和 水样 温度 ， 图得 出 Ｒ值 ，然后 运行 人 查
大 的范围 内波动 ， 响 了炉水协 调磷 酸盐 一ｐ 影 Ｈ处 理 ｌ 艺的实施 效果 ． ｒ ．鉴于 上 述情况 ，采用 新 的技术 手 段 实施 炉 水协 调磷 酸 盐 一ｐ Ｈ处 理 的炉 水水 质 自动 检测 与 自动 加药 控制 ， 显得 十分 必要 。
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文章 编 号 ：０ １９ ４ Ｉ０ ２０ —０２ ０ 】０ ．９ ４ ２ ０ ）３０ ３ ４
炉水 协 调磷 酸 盐 一ｐ Ｈ处 理 自动控 制 原 理及 自动 加 药 系统 优 化设 计
石长春 谢 学军 曹顺安 潘 ， ， ， 玲
４０７ ） ３０ ２ ｆ 萼 昌飞 机 制 造 岳 ．二 南 昌 ３ ０ ２ ； 武 汉大 学 应 用 化 学 系 ， 北 武 昌 】 ｊ西 ３０ ４２ 湖
自动控制加 药原 理加 以介 绍 ，然后针 对某 厂 的 自动 加 药系统 ， 对其 管路设 计 给 出几种方 案 ， 比较指 出 经
Ｈ２ ＰＯ 一＋ Ｈ２ ——＆ 一 Ｈ ＋＋ ＨＰ０４ 一 ０ ０ ２
（） ５
（ ６ｊ
ＨＰ ＋Ｈ２ — Ｏ ０
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Ｈ３ ＋Ｐ 卜 ， ０ Ｏ４
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式中：
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分 别 为磷酸 根离 子 的一 、
分 别 为
由于 式 （ ５ １ ）中 配 ，
６２ ． ３×ｌ ～， ０
，ｐ 与 温 度 有 关 ， Ｈ ：
员根据 水质情 况 确定加 药 品种 和加药量 ，加 药过 程 手 动 实现 整个过 程时 间长 ， 作量 大 ， 工 而且存 在较
炉 ， 水 中的杂质 含量很 低 ， 炉 而磷 酸根 离子 含量一 般 控 制得 较高 （ ２～８ｒｇ Ｌ ，故杂 质盐类 对磷 酸盐 的 ／） ａ
电离 、 水解平 衡不 会有很 大 的影 响 ， 同时炉 水 中酸碱
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。
最佳 性能 价值 比的首选 方 案 。
收 稿 日期 ： ０ ｌＩ 一 ３ ２ ０ ２ Ｉ
（ ７）
怍 者 简 介 ： 学 军 ｃ９ ８ ，男 ． 姑 １６ 一， 工学 博 上 ， 汉 大 学 应 用化 学 系讲 师 ， 究 方 向 为热 力 设 备 的腐 蚀 与 防 护 武 研
二 、三级 水 解 反应 平 衡 常数 ； Ｋ ，尬 ， －
离子 积 。
因 而 实 际 应 用 时 应 取 ２ 屯 时 的 值 ， ＆ ５ ｆ ／℃下 的 ｐ Ｈ值通 过 下式 转化 ：
ｐ ２ Ｈ（５℃ ） ｐ ） （５一ｔ， ＝ Ｈ（ ＋ ２ ）
ＨＰ 的一 、二 、三级 电离 平 衡 常 数 ； Ｋ Ｏ 为 水 的
杂 质 等对 ｐ Ｈ值 的影 响可 以忽略 不计 。所 以 ， 用纯 磷 酸 盐 水 溶 液 酸碱 平 衡 理 论 的推 导 出 的 Ｒ值 计 算 公 式 可应 用于 高压 及超高 压 汽包锅 炉 。下 面推导 纯磷 酸 盐水 溶液 的 Ｒ值计 算公式 ， 即适于 炉水 协调磷 酸
盐 一 Ｈ处理 的数学 模型 。 ｐ
随着计 算机技 术 的迅猛 发展 以及 在线 仪表 、交
流 变频技术 的 日益成熟 ， 炉水 协调磷 酸盐 一 Ｈ处理 ｐ 的炉水 水质 自动 监测 和 自动加 药控制 系统 便应 运而
（） ３
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Ｈ３ Ｏ ＋Ｈ２ — Ｐ ４ ０
Ｈ３ ＋Ｈ２ Ｏ ， ０ Ｐ ４
，
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关 键词 ： 数 学模 型 ； 调 磷 酸 盐 一 Ｈ 处 理 ； 协 ｕ 自动 控 制 药 原理 ； 碚 优 亿 设 计 ； 案 对 比 Ｆ 营 方 中 图分 类 号 ：Ｐ７ Ｔ２８ 文 献 识 别 码 ： Ｂ
汽包锅炉 炉水 协调磷 酸 盐 一 Ｈ处理 ， 防止 随 ｐ 是 给 水带 人锅 内的钙 盐结 水垢 ，防 止水冷 壁管 发生 碱 性腐 蚀 和酸 性腐蚀 ， 障机组 安全 、 保 经济 运行 的有 效 的炉水 水质调 节方 法 － 目前 ， － － 国内以除 盐水 作 为补
摘 要 ： 纯磷 酸 盐理 论 为 基 础 ， 出 了适 于 高压 、 高 压汽 包锅 妒 炉 水 协 调磷 酸 盐 一ｐ 以 推 超 Ｈ处 理 的教 学模 型 ，介 绍 了基 于上 述 教 学 模 型 而研 究 开发 的 炉 水协 调磷 酸 盐 一 Ｈ 自动 控 制 加 ｐ
药 系统 的 加 药原 理 ， 出 了 ５种 设 计 方 案 ， 进 行 了比较 ，最终 指 出最 佳性 能 价格 比的 首 提 并 选方隶：
２ ５屯 时 ， 不 同的 ｐ 在 Ｈ值范 围 内 ， 酸钠盐 水溶 磷
液 中存 在 以下反 应 ：
Ｐ 一＋Ｈ２ — Ｏ ０ ＨＰ Ｏ４一＋Ｈ２ — ０
Ｈ２ ＋ Ｈ２ Ｊ ＰＯ ０
ＨＰ ｄ ＋ＯＨ ， Ｏ Ｈ２ Ｏ ＋ＯＨ ． Ｐ４
Ｈ３ ＰＯ ＋ ＯＨ 一
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（） １ （） ２
可 以看 出 ，磷 酸钠 盐 水溶液 中 ，各种 含磷 组分 的 浓 度 与 水 溶 液 的 ｐ 值 有 关 ，在 Ｐ 为 ５ ０～ Ｈ Ｈ ． １． ０ ５的范 围 内 ，含磷 组分 主要 以 Ｈ Ｐ 和 ＨＰ Ｏ 一 Ｏ 为 主 ，也 就 是 说 ，可 以 忽 略 水 溶 液 中 的 Ｈ Ｐ ，Ｏ ，
１ 适 于 高压 、超 高 压 炉 水 协 调 磷 酸 盐 一Ｄ Ｈ 处 理 的数 学模 型
以除 盐 水 作 为补 给 水 的 高 压 及 超 高 压 汽 包 锅
给 水 已在高 压 、 高压机组 上 广 泛应用 超 当前 ，国 内在 实 施炉 水 协 调磷 酸盐 一ｐ Ｈ处 理 时， 大都采 用人工 取样 测定 炉水 的 ｐ Ｈ值 、 酸根 离 磷 子 的浓 度和 水样 温度 ， 图得 出 Ｒ值 ，然后 运行 人 查