一种在线测量氨水钠含量的装置及方法
阅读说明：本技术 一种在线测量氨水钠含量的装置及方法 (Device and method for online measurement of sodium content in ammonia water ) 是由 周潮 华若岚 刘宏侠 李强 白阳晨 翟宏升 闫敏 谭娟 于 2021-02-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开的一种在线测量氨水钠含量的装置及方法,该装置包括在线钠表、在线钠表流量计、进水管、加药泵出口流量计、加药泵、出气管、洗气瓶和进气管,该方法采用动态在线测量方式,先测量纯水溶剂的钠离子质量浓度,用纯水将氨水稀释成一定比例的溶液,该氨溶液用加药泵加入到纯水中,稀释氨溶液,调节泵的出力,将氨水浓度稀释到一个合理的范围内,降低了铵根离子浓度,使铵根离子对钠离子测量影响忽略不计,稀释后的氨溶液依次进入钠表流量计和在线钠表,测量钠离子质量浓度。根据稀释氨溶液钠离子质量浓度、纯水溶剂钠离子质量浓度、加药泵出口流量值和在线钠表的流量值确定氨水的钠含量,该方法能快速准确地测量出氨水的钠含量,具有较高的使用价值和推广价值。(The invention discloses a device and a method for online measuring the sodium content of ammonia water, wherein the device comprises an online sodium meter, an online sodium meter flowmeter, a water inlet pipe, a dosing pump outlet flowmeter, a dosing pump, a gas outlet pipe, a gas washing bottle and a gas inlet pipe. The method can quickly and accurately measure the sodium content of the ammonia water, and has high use value and popularization value.)
技术领域
本发明涉及发电厂在线化学仪表测量领域，特别涉及一种在线测量氨水钠含量的装置及方法。
背景技术
火力发电厂中用来调节给水pH值的碱化剂一般都采用氨(NH3)。给水加氨处理的实质就是用氨来中和给水中的游离二氧化碳并碱化介质，把给水的pH值提高到规定的数值，将给水系统中钢和铜合金材料的腐蚀速度控制在较低的范围内，以保证铁和铜的含量符合规定的标准。给水加氨采用氨水方式，要严格控制氨水的钠含量，使钠含量符合国家标准GB/T 631-2007《化学试剂氨水》中规定的标准。如果氨水中的钠含量超标，将引起热力系统的钠含量超标，过热器和汽轮机可能会发生钠盐的沉积。因此，快速准确地测量出氨水的钠含量对机组安全经济运行具有重要意义。
目前氨水测钠主要采用离线测量方式，这种测量由于电极响应需要一定的时间，所以参比电极中渗出的钾离子、空气中灰尘的影响以及钠电极在高pH值测量条件下的溶解等干扰，钠离子的测量准确性很差。同时，因钠电极对铵根离子(NH4 +)的选择性是对钠离子(Na+)的0.01倍，而氨水中铵根离子浓度极高，在线钠表如直接测量氨水的钠含量，势必造成极大的测量误差。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明目的在于提供一种在线测量氨水钠含量的装置及方法，采用动态在线测量方式；将氨水浓度稀释到一个合理的范围内，降低了铵根离子浓度，使铵根离子对钠离子测量影响忽略不计，可快速准确地测量出氨水的钠含量。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种在线测量氨水钠含量的装置，包括在线钠表、钠表流量计、加药泵出口流量计、加药泵和加药瓶；
所述在线钠表的进水口连接钠表流量计的出水口，钠表流量计的进水口分别连接水源和加药泵出口流量计，加药泵出口流量计通过加药泵与加药瓶连接，加药瓶连接净化装置，加药瓶中灌注有氨水溶液。
优选的，所述净化装置包括洗气瓶，洗气瓶的口部设置出气管和进气管，进气管的一端与洗气瓶连通，另一端位于洗气瓶的外部，出气管的一端与洗气瓶连通，出气管的另一端与加药瓶连接。
优选的，所述洗气瓶中注有液体，进气管的端部伸入至液体中，出气管的端部位于液体的水位线以上。
优选的，所述液体为纯水。
优选的，所述洗气瓶和加药瓶的口部均设置有密封结构，出气管和进气管的两端均通过密封结构与洗气瓶和加药瓶连通。
优选的，所述水源为纯水，钠表流量计的进水口与纯水机连接。
优选的，所述净化装置为空气过滤器。
一种在线测量氨水钠含量的装置的测量方法，包括以下步骤：
步骤1、将纯水通入在线钠表，获取纯水的钠质量浓度C1；
步骤2、取V1体积的氨水，加入到V2体积的纯水中，配成一定比例的氨溶液，倒入加药瓶中；
步骤3、启动加药泵，使加药瓶中的氨溶液和纯水混合使氨溶液稀释，稀释的氨溶液依次经过钠表流量计和在线钠表，获取加药泵出口流量计的流量Q1、钠表流量计的流量Q2，以及钠质量浓度C2；
步骤4、根据纯水的钠质量浓度C1、钠质量浓度C2以及加药泵出口流量计的流量Q1和钠表流量计的流量Q2，确定氨水的钠质量分数W。
优选的，步骤2中氨水与纯水按照体积比1:(500～1000)混合后形成氨溶液。
优选的，步骤4中氨水的钠质量分数W的确定方法如下：
其中，ρ为氨水的密度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种在线测量氨水钠含量的装置，采用动态在线方式测量方式，参比电极中渗出的钾离子不会干扰测量，钠电极在高pH值测量条件下不会溶解，也就不会干扰测量，首先将氨水配成一定比例的氨溶液，启动加药泵并通过纯水对该氨溶液进行稀释，氨水浓度稀释到一个合理的范围内，降低了铵根离子浓度，使铵根离子对钠离子测量影响忽略不计，同时通过气体净化装置清洗进入加药瓶空气中的灰尘，避免空气灰尘中钠离子的影响，同时排除了纯水溶剂的钠含量，该测量装置能快速准确地测量氨水钠含量。
附图说明
图1为本发明测量氨水钠含量装置的结构示意图。
图中：1、在线钠表，2、钠表流量计，3、进水管，4、加药泵出口流量计，5、加药泵，6、加药瓶，7、出气管，8、洗气瓶、9、进气管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参阅图1，一种在线测量氨水钠含量的装置，包括在线钠表1、钠表流量计2、加药泵出口流量计4、加药泵5和加药瓶6。
其中，在线钠表1的进水口连接钠表流量计2的出口，钠表流量计2的入口分别连接水源和加药泵出口流量计4，加药泵出口流量计4通过加药泵5与加药瓶6连接，加药瓶6连接净化装置，加药瓶6中灌注有氨水溶液。
上述净化装置包括洗气瓶8，其内部灌装纯水，洗气瓶8的口部设置出气管7和进气管9，进气管9的一端伸入至纯水中，另一端位于洗气瓶8的外部，出气管7的一端伸入至洗气瓶8中，并位于纯水的水位线以上，出气管7的另一端与加药瓶6连接。
加药泵工作时，利用负压将加药瓶6中的氨溶液吸出，为了避免外部没有净化的空气进入加药瓶6中，因此对加药瓶的口部设置密封结构，使空气只能通过洗气瓶进入，并通过纯水净化，净化后的空气在负压的作用下吸入加药瓶，这样就避免了空气中钠离子溶解于氨溶液中影响测量结果；其次，为了避免空气没有经过纯水进入出气管，因此，在洗气瓶的口部也设置密封结构，使空气只能通过进气管9进入纯水中，进而实现对空气的净化。
上述钠表流量计通过进水管3与纯水机连接，通过纯水机制造纯水输入至钠表流量计2和在线钠表1，同时用于对氨溶液进行稀释。
在洗气瓶8和加药瓶6的口部均设置有密封结构，出气管7和进气管9的两端均通过密封结构与洗气瓶8和加药瓶6连接，这样就能够避免灰尘进入加药瓶中，也就避免了灰尘中的钠离子影响测量结果，提高测量精度。
密封结构为具有弹性的密封塞，材质为橡胶或硅胶。
在另一实施例中，采用气体过滤器对空气进行过滤，气体过滤器通过管道与加药瓶6连接。
下面对本发明提供的一种在线测量氨水钠含量装置的测量方法进行详细的说明，包括以下步骤：
步骤1、将纯水通入在线钠表，待测量值稳定后，记录纯水的钠质量浓度C1。
步骤2、洗气瓶倒入一定量的纯水，用以清洗进入加药瓶空气中的灰尘。
步骤3、取V1体积的氨水，加入到V2体积的纯水中，配成一定比例的氨溶液，实现对氨水进行稀释，将氨溶液倒入加药瓶中。
氨水与纯水按照体积比1:(500～1000)混合后形成氨溶液。
步骤4、启动加药泵，使加药瓶中的氨溶液和纯水混合使步骤3配制的氨溶液稀释，稀释的氨溶液依次经过钠表流量计2和在线钠表1，记录加药泵出口流量计4的流量Q1和钠表流量计的流量Q2，待在线钠表测量值稳定后，记录钠质量浓度C2。
具体的，通过控制水源的流速和加药泵的功率，即可控制纯水和氨溶液的流量，使纯水对步骤3配制的氨溶液稀释至合理的范围内后，经过钠表流量计2和在线钠表1。
步骤5、根据纯水的钠质量浓度C1、钠质量浓度C2以及加药泵出口流量计4的流量Q1和钠表流量计的流量Q2，确定氨水的钠质量分数W，按以下公式计算：
其中，ρ为氨水的密度。
该测量方法，采用动态在线测量方式，将纯水通入在线钠表，待测量值稳定后，记录纯水的钠质量浓度C1，然后取V1体积的氨水，加入到V2体积的纯水中，以初步稀释氨水，配成一定比例的氨溶液，倒入加药瓶中，再然后，往洗气瓶倒入一定量的纯水，启动并控制加药泵的功率，将氨溶液加入到纯水中，稀释氨溶液，使氨水浓度稀释到一个合理的范围内，降低了铵根离子浓度，使铵根离子对钠离子测量影响忽略不计，使稀释后的氨溶液依次经过钠表流量计2和在线钠表1，记录加药泵出口流量Q1和在线钠表流量Q2，待在线钠表测量值稳定后，记录质量浓度C2，由于加药泵在工作时，空气自进气管进入，然后经过洗气瓶中的纯水，空气中灰尘溶于水中，尤其是灰尘中的钠离子溶于水中，对空气起到过滤作用，过滤后的空气经过出气管进入到加药瓶中，这样就避免灰尘对测量结果的影响。
步骤3中V1体积的氨水，加入到V2体积的纯水中，配制成一定比例的氨溶液，氨溶液的钠质量浓度为C3，在一定时间T内满足以下关系式:
C3Q1T＝(C2-C1)Q2T (1)
推得：
C3Q1＝(C2-C1)Q2 (2)
推得：
氨水的钠质量浓度为C氨与步骤3配置的氨溶液则有以下关系式：
C3(V1+V2)＝C氨V1+C1V2 (4)
推得：
将(3)代入(5)，可得氨水质量浓度C氨：
氨水密度为ρ，则氨水的钠质量分数W为：
将(6)代入(7)，可得氨水钠质量分数W：
以测量分析纯氨水为例，本方法的测量结果如表1。
表1测量结果
国家标准GB/T 631-2007《化学试剂氨水》中钠指标是：钠质量分数≤0.0005％，使用本方法测量了分析纯氨水的钠含量，钠质量分数都小于0.0005％。
本发明采用动态在线测量方式，参比电极中渗出的钾离子不会干扰测量，钠电极在高pH值测量条件下不会溶解，故就不会干扰测量。清洗进入加药瓶空气中的灰尘，排除了空气灰尘的影响，本方法将氨水浓度稀释到一个合理的范围内，降低了铵根离子浓度，使铵根离子对钠离子测量影响忽略不计。稀释氨水进入在线钠表，测量钠离子质量浓度。根据稀释氨水钠离子质量浓度、纯水溶剂钠离子质量浓度、加药泵出口流量值和在线钠表的流量值，计算出氨水的钠含量。该方法能快速准确地测量出氨水的钠含量，本方法还排除了纯水溶剂的钠含量，使测量更加准确。这样，该测量方法能快速准地测量氨水钠含量，该方法尤其适合在生产现场使用。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。