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文檔簡(jiǎn)介

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生姓名: 初 楊 學(xué) 號(hào): 專 業(yè): 環(huán)境工程 設(shè)計(jì)(論文)題目:硅酸根分析方法中試劑替代研究指導(dǎo)教師: 張衛(wèi)紅 2011年 3月1日開題報(bào)告填寫要求1開題報(bào)告(含“文獻(xiàn)綜述”)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下,由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)工作前期內(nèi)完成,經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在系審查后生效;2開題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式打印,禁止打印在其它紙上后剪貼,完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見;3“文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文,并直接書寫(或打印)在本開題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi),學(xué)生寫文獻(xiàn)綜

2、述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于10篇(不包括辭典、手冊(cè));4有關(guān)年月日等日期的填寫,應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法規(guī)定的要求,一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題情況,根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料,每人撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述:文 獻(xiàn) 綜 述1.1 研究背景隨著高參數(shù)大容量的發(fā)電機(jī)組成為現(xiàn)代電力工業(yè)的支柱,火力發(fā)電廠中的化學(xué)分析和化學(xué)監(jiān)督工作與電廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、技術(shù)進(jìn)步和環(huán)境保護(hù)等的關(guān)系愈加密切,新的分析技術(shù)和新型分析儀器已愈來愈多的應(yīng)用于現(xiàn)代化電廠的化

3、學(xué)分析和監(jiān)督工作中1。電廠水汽質(zhì)量檢測(cè)是水汽質(zhì)量監(jiān)督的重要組成部分。隨著機(jī)組參數(shù)的提高,容量的日益大型化,對(duì)水汽質(zhì)量的要求也就越來越高。為了與此相適應(yīng),必須配備精度較高的測(cè)試儀器和設(shè)備;另一方面,為了在運(yùn)行中能夠正確、連續(xù)地監(jiān)控系統(tǒng)中水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),則主要依靠在線分析儀表;對(duì)于高參數(shù)大容量機(jī)組的水汽監(jiān)測(cè),在線儀表已成為不可替代的監(jiān)督手段。就大多數(shù)水汽監(jiān)測(cè)項(xiàng)目來說,國內(nèi)外儀表公司都能供應(yīng)在線儀表。用微機(jī)控制,帶有報(bào)警并可聯(lián)動(dòng)加藥功能2。1.2 課題研究目的和意義根據(jù)能源部對(duì)火力發(fā)電廠的要求,凡125MW及以上的機(jī)組應(yīng)采用集中取樣架,并配備電導(dǎo)率表、pH值表、pNa計(jì)、溶解氧表以及硅表。水汽在線儀表

4、是保證電廠正常運(yùn)行的必不可少的設(shè)備。最大程度地實(shí)現(xiàn)水汽在線儀表監(jiān)督及水處理在線監(jiān)控技術(shù),就可以及時(shí)地為生產(chǎn)過程中故障的及早發(fā)現(xiàn)、水質(zhì)運(yùn)行工況的調(diào)整及故障的追蹤分析提供科學(xué)依據(jù),避免了報(bào)表數(shù)據(jù)、事件處理受人為因素的影響,增強(qiáng)了檢測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性和水工況調(diào)節(jié)的及時(shí)、有效性,有助于減少增效。故必須大力實(shí)施水汽在線儀表監(jiān)督,更好的為機(jī)組服務(wù)。二氧化硅的監(jiān)測(cè)是電廠化學(xué)運(yùn)行日常監(jiān)督的主要項(xiàng)目之一。實(shí)際運(yùn)行中通過對(duì)Si02的測(cè)定來計(jì)算鍋爐排污率,以指導(dǎo)生產(chǎn),特別是對(duì)除鹽水、鍋爐給水、蒸汽、凝結(jié)水、爐水中Si02的測(cè)定更為重要。故硅表的投用以及能否正常運(yùn)行,是關(guān)系到電廠能否安全、正常運(yùn)行的重要因素。電廠運(yùn)行中對(duì)

5、水質(zhì)的要求非常高,對(duì)硅的控制達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn),會(huì)帶來很多不良影響:汽機(jī)系統(tǒng)的不良影響:根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),火力發(fā)電廠的自然循環(huán)水、強(qiáng)迫循環(huán)汽包爐水或直流爐的飽和蒸汽水中Si02含量不得高于20g/L3 ,如果含量過高,一方面在熱負(fù)荷很高的爐管內(nèi)易形成硅酸鹽水垢,導(dǎo)致爐管鼓泡、爆漏;同時(shí)導(dǎo)致蒸汽水中的Si02溶解量增加和過熱器再生器及氣輪機(jī)低壓缸中Si02的沉積析出,產(chǎn)生沉積物腐蝕,造成熱效率差并直接影響發(fā)電機(jī)組熱力設(shè)備的安全運(yùn)行及能源的有效利用;另一方面電廠汽水回路中的硅若少量沉積在高溫加熱器管道和汽輪機(jī)葉片上,會(huì)造成汽輪機(jī)效率降低,大量沉積則會(huì)造成永久性機(jī)械損壞 4。 鍋爐系統(tǒng)的不良影響: 鍋爐給水中鋁

6、、鐵、和硅的化合物含量較高,是在熱負(fù)荷很高的鍋爐中形成硅酸鹽水垢的主要原因。如補(bǔ)給水的預(yù)處理過程不當(dāng)或者凝汽器發(fā)生泄漏,都會(huì)使給水中含有一些級(jí)小的的粘土和較多的鋁、硅化合物,不符合質(zhì)量的要求的鍋爐給水,它們進(jìn)入爐內(nèi)就就會(huì)形成硅酸鹽水垢。而一旦這些水垢形成之后就會(huì)對(duì)鍋爐系統(tǒng)帶來很大的不良影響,一是鍋爐受熱和傳熱不均勻,時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)導(dǎo)致鍋爐變形; 二是將導(dǎo)致鍋爐發(fā)生腐蝕、結(jié)構(gòu)和爐管爆裂,三是會(huì)對(duì)里面的省煤器也會(huì)帶來不良影響5。 水處理系統(tǒng)的不良影響:強(qiáng)堿性陰樹脂的選擇性順序?yàn)椋?出水含硅量較高,就說明陰樹脂已經(jīng)失效了,如儀表未能及時(shí)監(jiān)測(cè)出來,會(huì)對(duì)電廠整個(gè)后續(xù)水處理帶來嚴(yán)重的不良影響6。綜合以上,對(duì)電

7、廠化學(xué)部分中硅酸根含量進(jìn)行監(jiān)控顯得尤為重要。目前國內(nèi)普遍采用的監(jiān)測(cè)手段有手工分析方法和一起自動(dòng)分析方法兩種。由于人工分析工作量大、效率低,受人為因素影響,準(zhǔn)確度不易保證,且沒有實(shí)時(shí)性,所以目前大多數(shù)電廠都采用自動(dòng)硅酸根分析儀進(jìn)行汽、水取樣硅酸根含量的在線分析7。1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 為了保證鍋爐機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行,必須能夠及時(shí)的、準(zhǔn)確的檢測(cè)所用水中硅酸根含量,以實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的有效控制。自上世紀(jì)70年代以來,國外分析工作者開始研究工業(yè)用水和電廠用水中硅酸根離子的各種分析技術(shù),并研究出自動(dòng)分析儀器。近年來我國也開始研究硅酸根離子濃度在線分析儀器8?,F(xiàn)在國內(nèi)外電廠普遍運(yùn)用的在線硅表主要測(cè)

8、量原理都是采用硅鉬蘭光度法進(jìn)行測(cè)量。在一定的酸度下,硅酸鹽與鉬酸銨作用,生成硅鉬黃。生成的硅鉬黃用還原劑還原成硅鉬藍(lán),此顏色的深淺與水中硅酸鹽的濃度符合朗伯- 比爾定理,即溶液的吸光度與溶液的濃度和液層的厚度的乘積成正比。當(dāng)液層的厚度相同時(shí),吸光度只與溶液的濃度成正比。通過采用分光光度計(jì)對(duì)溶液的吸光度進(jìn)行測(cè)量,就相應(yīng)能夠測(cè)出溶液中硅的含量。但是國內(nèi)外所采用的試劑不太一樣,美國奧利龍公司生產(chǎn)的Orion 2030 在線硅表所應(yīng)用的試劑是:一號(hào)硅試劑(重蒸硫酸、鉬酸、硫酸氫鈉),二號(hào)硅試劑(左旋酒石酸、聚山梨醇脂),三號(hào)硅試劑(硫酸4-甲胺酚、偏亞硫酸氫鉀)9;國內(nèi)普遍采用的反應(yīng)原理如下: 還原劑

9、: 硅鉬黃: 硅鉬藍(lán):+當(dāng)水中有磷、砷等離子的干擾時(shí),可以加入掩蔽劑草酸等。草酸同時(shí)可以防止少量鐵離子的干擾及過量的鉬酸銨被還原10?,F(xiàn)在還出現(xiàn)了一種新型的硅酸根測(cè)定儀,該儀器采用流動(dòng)注射示差動(dòng)力學(xué)化學(xué)發(fā)光法測(cè)定微量硅11。其被廣泛應(yīng)用于電力、石油、化工、冶金等行業(yè)和部門,在水處理工藝中以及鍋爐蒸汽管道中水、汽在線監(jiān)測(cè)時(shí)對(duì)硅酸根含量的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在測(cè)試原理、反應(yīng)時(shí)間、液路裝置和操作方面,均比現(xiàn)有國內(nèi)外同樣用途的監(jiān)測(cè)儀有明顯的不同與創(chuàng)新,是水處理中在線監(jiān)測(cè)的較理想設(shè)備12。雖然現(xiàn)在硅酸根分析儀已經(jīng)大量被廣泛應(yīng)用,但是根據(jù)以往用分光光度計(jì)和硅酸根分析儀測(cè)定時(shí)的經(jīng)驗(yàn),還存在一些不足:對(duì)低含量二氧化

10、硅的測(cè)定中,必須考慮試劑水影響,而以往分光光度法適用于高含量的二氧化硅的分析,忽視了試劑水的影響,不實(shí)用;目前采用硅酸根分析儀穩(wěn)定性差,精度低,必須用五硅水標(biāo)定;所用試劑水并非絕對(duì)無硅13。1.4參考文獻(xiàn)1 張志敏,王強(qiáng). 化學(xué)除鹽在線硅酸根分析儀的特點(diǎn)及改進(jìn)技術(shù). 熱電技術(shù) No4447, 1999年第一期.2 曹長(zhǎng)武,宋麗莎,羅竹杰. 火力發(fā)電廠化學(xué)監(jiān)督技術(shù). 中國電力出版社. 2005.123 火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 2008-09-24.4 鄧光南,曾文魁,付少華,李亮. 硅酸根分析儀在火電廠水處理中的應(yīng)用. 工業(yè)水處理Vol 12, No11, 4143,2002.1

11、15 代偉. 在線硅表在電廠化水系統(tǒng)上的應(yīng)用. 梅山科技. 89. 2007年曾刊(2) 6 許立國. 火電廠水處理技術(shù). 中國電力出版社.2006.97 李蘭峰,陳傳平,姚建村,陳瑞. ABB8241型硅酸根分析儀在火電廠的應(yīng)用.自動(dòng)化儀表. Vol 28增刊. 2007.98張?jiān)?李長(zhǎng)有. 硅酸根濃度檢測(cè)儀的研制. 焦作大學(xué)學(xué)報(bào). No.1 Jan.2003.9 Orion 2030 在線硅表硅試劑配制方法10 鄒東,汪獻(xiàn)忠,田增國,赫樹開. 基于ATmega128微控制器的智能在線硅酸根分析儀. 儀表技術(shù)與傳感器. No2123,2008年第五期. 11 李永生,曹生現(xiàn),郇春燕,潘笑宇

12、.電廠給水和爐水中痕量硅酸根的自動(dòng)分析法. 東北電力學(xué)院學(xué)報(bào). Vol. 23 ,No. 2 Apr. ,2003.12張文孝,姜春巖. 一種新型硅酸根自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的研制. 現(xiàn)代科學(xué)與儀器. No25262000年第六期.13 呂獻(xiàn)然,盧星曉. 脫鹽水及鍋爐蒸汽中二氧化硅測(cè)定方法的該進(jìn). 化學(xué)工程與裝備. No.72. 2008年第一期14 楊清華. 9097型硅酸根分析儀的應(yīng)用. 重慶電力高等??茖W(xué)校學(xué)報(bào). Vol 13, No2, 1719,2002.615 陳云龍. 智能硅酸跟分析儀的研制. 科苑論壇. No76. 2008年 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論 文)開 題 報(bào) 告本課題要研究或解決的問題

13、和擬采用的研究手段(途徑):2.1 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題以美國奧利龍公司生產(chǎn)的Orion 2030在線硅表為基礎(chǔ),掌握其測(cè)量原理及其工作流程。吸取其優(yōu)點(diǎn),結(jié)合實(shí)際,自行設(shè)計(jì)出一種新型的在線硅酸根分析儀。研究的主要內(nèi)容為以下幾個(gè)方面。 (1) 查閱資料了解國內(nèi)外300MW和600MW的電廠現(xiàn)階段主要所采用的硅酸根分析儀從測(cè)量原理設(shè)計(jì)理念到各種功能的發(fā)展水平以及發(fā)展?fàn)顟B(tài)。(2) 對(duì)現(xiàn)有的美國奧利龍公司生產(chǎn)的Orion 2030在線硅酸根分析儀進(jìn)行調(diào)試:對(duì)現(xiàn)有的Orion 2030在線硅酸根分析儀進(jìn)行校準(zhǔn) 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)三種硅試劑的組合進(jìn)行對(duì)比分析,得到最佳的硅試劑組合,從而提高Orion 20

14、30在線硅酸根分析儀的準(zhǔn)確性,精度性; 對(duì)其液體流路以及兩個(gè)柱塞泵、兩個(gè)蠕動(dòng)泵的作用進(jìn)行詳細(xì)分析; 對(duì)各硅試劑的進(jìn)樣時(shí)間、樣品進(jìn)樣時(shí)間、以及硅試劑和樣品在反應(yīng)池的反應(yīng)時(shí)間的控制進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究; 分析探討硅試劑逐一混合和一起在反應(yīng)池混合對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響;把Orion 2030硅酸根分析儀加入在線儀表工作站進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行。(3) 結(jié)合Orion 2030硅酸根分析儀的優(yōu)點(diǎn)和本課題應(yīng)達(dá)到的目的,對(duì)課題硅表進(jìn)行流路系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、電路與單片機(jī)控制系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。(4) 運(yùn)用仿真軟件對(duì)設(shè)計(jì)硅酸根分析儀進(jìn)行面板設(shè)計(jì)。本課題期望利用現(xiàn)有的Orion 2030硅酸根分析儀進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和理論設(shè)計(jì)相結(jié)合的方式

15、,從中吸取優(yōu)點(diǎn)、改進(jìn)不足,設(shè)計(jì)出較先進(jìn)的、較合理、較經(jīng)濟(jì)的在線硅酸根分析儀,在火電廠水處理系統(tǒng)中進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用。2.2設(shè)計(jì)方案2.2.1 主要試劑和儀器 鉻酸鉀溶液、硼砂溶液、鉬酸銨溶液、無水碳酸鈉2.2.2 采取四種設(shè)計(jì)方案 第一種方案;一、試劑 鉻酸鉀溶液( 630 m g /L )硼砂溶液( 10 g /L )鹽酸( 1+1)氫氧化鈉( 8 g /L )鉬酸銨溶液( 100 g /L )草酸溶液( 70 g /L )對(duì)硝基酚指示劑( 1 g /L ) 硅酸標(biāo)準(zhǔn)溶液( 100 u g /m l)二、原理鉻酸鉀在硼砂溶液中呈現(xiàn)穩(wěn)定的黃色, 在420 nm 處有吸收峰。在一定濃度范圍內(nèi), 其吸光

16、度與其相當(dāng)?shù)钠杷岷砍烧? 符合朗伯比爾定律。第二種方案: 鉬酸銨溶液: 30g鉬酸銨溶于適量水中,加25ml濃硫酸,冷卻后搖勻用無硅水定容至1000ml 草酸: 50g/L 1-氨基-2-萘酚-4-磺酸 a 稱取1g 1-氨基-2-萘酚-4-磺酸 溶于4%的亞硫酸鈉水溶液中 b 稱取50g無水亞硫酸氫鈉溶于適量無硅水中c a+b 混合后定容 無水碳酸鈉: 優(yōu)級(jí)純 二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液: 0.01mg/mL 第三種方案: 二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液: 20ug/mL 5mol/L硫酸溶液 5%鉬酸銨溶液:25酸銨溶于適量水中,加25ml濃硫酸,冷卻后搖勻用無硅 水定容至500ml 1%酒石酸溶液: 稱取

17、50g酒石酸溶于250ml水中,然后定容至500ml容量 瓶中 氯化亞錫溶液25g/L:取12.5g氯化亞錫傾于500ml甘油中,至溫水中促使 其溶解 第四種方案:鉬酸銨溶液: 30g鉬酸銨溶于適量水中,加25ml濃硫酸,冷卻后搖勻用無硅水定容至1000ml 1%酒石酸溶液: 稱取50g酒石酸溶于250ml水中,然后定容至500ml容量 瓶中硫酸亞鐵銨:3.6g/L 無水碳酸鈉: 優(yōu)級(jí)純 二氧化硅標(biāo)準(zhǔn)溶液: 0.01mg/mL2.3進(jìn)度安排2011-03-012011-03-20 查閱文獻(xiàn),開題報(bào)告;2010-01-212011-05-15 實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)流路系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、電路與控制系統(tǒng)、軟

18、件系統(tǒng);2011-05-162011-06-15 畫圖寫說明書;2011-06-162011-06-30 撰寫畢業(yè)論文,答辯;2.4 預(yù)計(jì)研究過程中可能遇到的困難及解決的措施 1. Orion 2030硅酸根分析儀的硅試劑和標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置以及儀器的校準(zhǔn)較難。初步解決方案:嚴(yán)格按照其給的配置方法配置,多采用幾種校準(zhǔn)方法。比較之后再選擇較準(zhǔn)確的校準(zhǔn)方法對(duì)儀器進(jìn)行重新校準(zhǔn)。 2.藥品結(jié)晶:鉬酸銨試劑易結(jié)晶,當(dāng)儀表長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn),且停運(yùn)時(shí)沒有做好必要的清洗維護(hù)工作的情況下,化學(xué)試劑殘留在流路中,導(dǎo)致流路產(chǎn)生的鹽垢和結(jié)晶而形成堵塞。 初步解決方案:如果堵塞不嚴(yán)重,可采用沖洗溶液對(duì)儀表流路進(jìn)行沖洗;如果堵塞嚴(yán)重只能更換泵管。 3.測(cè)量池污染的問題:當(dāng)儀表工作一段時(shí)間后,流路系統(tǒng)和測(cè)量池都會(huì)產(chǎn)生污染

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