關鍵詞：中國期刊網收錄,火電廠,直流爐,汽包爐,給水處理,加氧處理,氫氧化鈉處理

　　摘要：20世紀80年代，直流鍋爐氧化鐵污堵、結垢速率高和鍋爐壓差上升速度快是中國火電廠發電機組較突出的問題之一。究其原因，主要是與給水系統鐵含量高有關。因此抑制給水系統的腐蝕，降低給水鐵含量是國內急需解決的問題。熱工研究院通過實驗室和工業模擬試驗，確認了給水加氧處理是解決上述問題的有效方法。1988年我國開始在一臺亞臨界燃油直流鍋爐機組上進行給水加氧處理的工業試驗，取得了令人滿意的結果，后來又分別在燃煤亞臨界和超臨界直流鍋爐機組上均取得了成功的運行經驗。目前世界很多國家在直流爐普遍應用給水加氧處理技術的基礎上，正在大力研究和應用汽包爐給水加氧處理技術。

　　隨著給水加氧處理技術在世界范圍的普及，原來的給水聯合處理CWT(Combined Water Treatment)逐漸由更合理的名稱——給水加氧處理OT(Oxygenated Treatment)所代替。我國在《直流鍋爐給水加氧處理導則》行業標準中將已在電廠普遍采用的給水加氨、加氧處理稱為給水加氧處理，簡稱OT[1]。但國內在同步研究和推廣應用該項技術的過程中，仍碰到不少觀念模糊和認識障礙方面的問題，如不能及時加以澄清和解決，將會影響國內給水加氧處理技術大面積的推廣應用。

　　1 給水加氧處理的目的和適用范圍

　　1.1 目的

　　給水處理采用加氧處理的目的就是通過改變給水處理方式，降低鍋爐給水的含鐵量和抑制爐前系統特別是鍋爐省煤器入口管和高壓加熱器管的流動加速腐蝕(Flow-Accelerated Corrosion，簡稱FAC)，達到降低鍋爐水冷壁管氧化鐵的沉積速率和延長鍋爐化學清洗周期的目標。

　　1.2 適用范圍

　　給水加氧處理工藝的核心是氧在水質純度很高的條件下對金屬有鈍化作用。為保證水質純度(氫電導率小于0.1 μS/cm)，要求系統必須配置凝結水精處理混床。采用加氧處理工藝的另一條件是低壓加熱器管材最好不是銅材，因為在氧化條件下銅氧化膜的溶解度較高，氧化銅腐蝕產物最終將轉移到汽輪機高壓缸沉積下來。但如果熱力系統氧化鐵腐蝕產物造成較為嚴重的結垢問題，即使低壓加熱器管是銅材，也可通過專項試驗確定加氧處理水質的具體控制參數，在盡可能減小銅氧化物溶解的前提下，采用給水加氧處理，取得抑制鐵氧化物的結果。

　　2 給水加氧的原理

　　2.1 全揮發處理(AVT)方式下氧化膜的特點

　　根據氧化膜生成機理，電廠水汽循環系統的腐蝕又可分為電化學反應和化學反應。水與碳鋼反應生成氧化膜的機理依據溫度條件有所不同，從常溫到300℃左右的范圍內，水與碳鋼通過電化學反應生成氧化膜。在400℃以上，蒸汽與碳鋼通過化學反應生成氧化膜。

　　由于在低溫條件下水作為氧化劑沒有能量使Fe2+氧化為Fe3+并隨后轉化為具有保護作用的氧化膜覆蓋層，氧化膜處于活性狀態[2]。四氧化三鐵的溶解度約在150℃時最大。提高溶液的pH值有利于降低氫氧化亞鐵的溶解度。

　　在凝結水系統、低壓加熱器和第1級高壓加熱器入口的水溫和化學介質條件下，當局部水流動條件惡化時，鐵的溶解會轉變為侵蝕性腐蝕，即會發生流動加速腐蝕(FAC)(見圖1)。

　　圖1 某電廠高壓加熱器管入口發生的流動加速腐蝕

　　在300~400 ℃高溫區，水分子具有能量使二價鐵氧化為三價鐵，因此在省煤器的出口段到水冷壁的金屬表面形成了內層薄而致密、外層也較為致密的四氧化三鐵氧化膜。此溫度區應是化學反應與電化學反應混合區或過渡區。隨著溫度的升高，氧化膜生成的反應控制過程逐漸由電化學反應轉向以化學反應為主。

　　通過上述關于無氧條件下形成氧化膜的特點討論可看出，除高溫段外，中、低溫段的金屬氧化膜是不夠致密的，其四氧化三鐵的溶解度較高，即使熱力系統的水質接近理論純度，或通過提高pH值盡量降低氫氧化亞鐵的溶解度，但因在使用聯氨處理的條件下形成的雙層Fe3O4氧化膜，由致密的內伸Fe3O4層和多孔、疏松的Fe3O4外延層構成，由于疏松的Fe3O4外延層不耐水流的沖擊，給水系統的局部會發生流動加速腐蝕，同時給水系統氧化膜釋放出的微量鐵離子仍會造成給水含鐵量高及使下游熱力設備發生氧化鐵的污堵和沉積問題。

　　由于鐵氧化物不斷在熱負荷高的部位沉積，在水流作用下生成了表面粗糙的波紋狀垢層，該類垢層除降低鍋爐受熱面的傳熱效率外，還增加了流體阻力，造成鍋爐壓差不斷上升。

　　2.2 給水氧化處理的原理

　　在給水加氧方式下，由于不斷向金屬表面均勻地供氧，使金屬表面形成了致密穩定的“雙層保護膜”。這是因為在流動的高純水中添加適量氧，可提高碳鋼的自然腐蝕電位數百毫伏，使金屬表面發生極化或使金屬的電位達到鈍化電位，在金屬表面生成致密而穩定的保護性氧化膜。直流爐應用給水加氧處理技術，在金屬表面形成了致密光滑的氧化膜，不但很好地解決了爐前系統存在的水流加速腐蝕問題，還消除了水冷壁管內表面波紋狀氧化膜造成的鍋爐壓差上升的缺陷。

　　3 給水加氧處理的條件

　　加氧處理必須在水質很純的條件下才能進行。直流爐給水加氧處理時，只需考慮給水含氧量和給水含鐵量的關系，嚴格控制給水的電導率即可。但汽包爐給水加氧處理除控制給水的電導率、含氧量和含鐵量外，還要考慮爐水的電導率、含氧量。因此，汽包爐給水加氧處理的控制要比直流爐的復雜和困難些。由于汽包爐汽包對鹽類的濃縮作用，除研究爐水水質的控制條件外，還要研究進一步改善凝結水精處理的運行條件，提高凝結水精處理的出水水質。

　　3.1 凝結水精處理出水水質

　　鍋爐應用給水加氧的前提是機組配置有全流量凝結水精處理設備。凝結水精處理設備的運行條件和出水品質的好壞，是鍋爐給水加氧處理是否能正常進行的重要前提條件，

　　直流爐要求給水的氫電導要小于0.15 μS/cm，凝結水精處理必須保證出水的氫電導小于0.10 μS/cm。汽包爐要求給水的氫電導要小于0.10 μS/cm，因而凝結水精處理必須保證出水的氫電導小于0.075 μS/cm。

　　3.2 取樣監控

　　從以往的經驗得知，盡管有些汽包鍋爐從連續排污管引出的爐水的鐵含量很小，但鍋爐的結垢速率很高，與實際情況不符。說明以前爐水取樣點主要是為監測爐水含鹽量而設計的。亞臨界鍋爐的汽包結構與中、高壓鍋爐不同，給水分配管布置在汽包的底部緊靠下降管的入口。給水中的氧進入汽包后大部分自然要向汽包空間逸出，剩余部分混入鍋水通過下降管進入受熱面。鍋水經加熱和汽水分離裝置后脫氧，因此無氧的鍋水在循環過程中不斷地將給水未來得及析出氧稀釋后帶入水冷壁。為防止水冷壁氧腐蝕，進入水冷壁的氧含量必須受到監測和控制。因此，應監測水冷壁入口的水質，即鍋爐下降管的水質。

　　3. 3 加氧控制系統

　　氧化劑采用氣態氧，由高壓氧氣瓶提供的氧氣經減壓閥針形流量調節閥加入系統。加氧點為2處：一處為凝結水精處理出口母管;另一處為除氧器出口母管。系統中選用精密的逆止閥防止發生給水倒流。加氧控制方式采用手動調節和自動調節并聯控制。與直流爐給水加氧不同的是汽包爐給水加氧要求加氧量調節自動控制。一般以除氧器下降管加氧點為自動控制點，此法的優點是除氧器的排汽門開度不用嚴格控制。自動控制參數由給水流量、下降管氧含量和省煤器入口氧含量共同決定。

　　3. 4 鍋爐結垢量

　　應用給水加氧處理前鍋爐原則上應進行化學清洗，除去熱力系統(省煤器、水冷壁和高壓加熱器及給水管線)中的腐蝕產物。這是由于以下原因：(1)給水加氧處理工藝沒有“除垢”的作用，只是在原來的四氧化三鐵氧化膜上通過部分四氧化三鐵轉換為三氧化二鐵，形成了雙層保護膜，雙層氧化膜的厚度變化不大。(2)水冷壁管的氧化膜表面的波紋狀垢在加氧后消失，可能與組成表面波紋狀垢的大顆粒四氧化三鐵被轉化為細小的顆粒或被剝離有關。但水冷壁管的氧化鐵垢層的厚度并沒有明顯減薄。(3)原先熱力系統金屬表面沉積的黑色四氧化三鐵粉會轉換為棕紅色的α-Fe3O4，仍覆蓋在熱力系統金屬的表面，同時易造成在高溫區氧氣對金屬仍有鈍化作用的誤解。(4)如果沒有去除沉積在熱力系統中的銅氧化物，在加氧處理開始后，銅的腐蝕產物會轉到汽輪機高壓缸沉積。

　　因此，對熱力系統預先進行化學清洗非常必要，化學清洗除去了熱力系統中銅鐵腐蝕產物，在此基礎上應用給水加氧處理，可在爐前系統獲得最薄的保護性氧化膜，在水冷壁保持較低的氧化鐵沉積速率。如因機組應用給水加氧處理時暫時沒有條件進行化學清洗，則在即使成功應用了給水加氧處理工藝之后，也有必要盡早安排鍋爐的化學清洗。

　　3. 5熱力系統材質

　　3.5.1 司太立合金(鎢鉻鈷合金)

　　國外在開發給水加氧處理技術的歷史上，在使用過氧化氫做氧化劑時，曾發生過司太立合金的侵蝕問題。1979年德國報道了使用過氧化氫所發生的在水相此種材料的侵蝕(Erosion)問題，損壞部位在給水泵閥及減溫水閥上，經研究發現，這與司太立合金構件的結構有關，經改進結構或選用氧氣做氧化劑，該問題得到徹底解決。

　　3.5.2 含銅量小于1%的鐵基合金

　　國內外機組中有許多用該材料制成管系，如給水管道和鍋爐連箱等。元寶山電廠#1機給水管路、汽水分離器(汽包)、循環泵入口過濾器及省煤器、水冷壁、過熱器的部分聯箱等部位的材質為15NiCuMoNb5(材質含銅量為0.5~0.8%);大部分閥門的閥芯、閥座為斯太立合金。#1機組鍋爐給水加氧處理的運行實踐證明給水加氧處理不會造成這些管道的腐蝕。

　　3.5.3 銅合金

　　對于低壓加熱器管材為銅合金的機組能否采用加氧處理工藝，國內外有不同的意見。原因是銅合金在還原性介質中表面生成的是氧化亞銅(Cu2O)保護膜，該膜有較低的溶解度。而在氧化條件下，氧化亞銅會轉變為氧化銅(CuO)，氧化銅的溶解度較高，銅離子會通過蒸汽的機械攜帶或溶解攜帶(蒸汽壓力大于16.5 Mpa)轉移到汽輪機高壓缸沉積，引起蒸汽通流面積減小，較低高壓缸效率。

　　因此國外不贊同在有銅系統的機組應用給水加氧處理工藝。前蘇聯為在超臨界機組應用給水加氧處理工藝，將低壓加熱器銅管換為鋼管。

　　我國直流爐給水加氧處理的工業試驗是在望亭有銅機組上進行的，試驗證實給水的銅含量在加氧后有增加的現象，但通過調整給水的pH值，可將給水銅含量降低到小于3 μg/L。后來，廣東黃埔發電廠、江蘇常熟發電廠國產300 MW有銅機組(16.7 MPa)先后采用了給水加氧處理工藝，有效解決了省煤器和水冷壁氧化鐵沉積速率高的問題。黃埔發電廠機組大修時檢查高壓缸并沒有明顯的銅沉積現象，常熟電廠因為汽輪機還未開缸檢修，銅沉積的問題目前不清楚，但也還未發現汽輪機效率有任何降低的現象。

　　因此，了解了銅氧化物在不同條件下的特點，采取適當的措施，有銅機組也可采用給水加氧處理工藝，但應在盡量降低給水銅含量的同時，仔細監測在高壓缸的銅沉積問題。

　　4 汽包爐給水加氧處理

　　我國大部分機組配備的是汽包爐，能否將加氧技術應用到汽包爐上，已成為國內倍受關注的問題。因為有些亞臨界汽包爐的給水盡管采用了AVT處理，但在該方式下其給水含鐵量仍較高，已造成鍋爐結垢率較高和高壓加熱器等設備結垢等問題。對這個問題急需有好的解決措施。根據直流爐加氧處理的經驗，給水加氧處理是最有效的降低給水含鐵量的方法。汽包爐給水加氧處理時，水中的溶解氧主要是對給水系統和疏水系統進行保護，而對鍋爐本體的保護作用有限。關鍵要控制爐水水質，并避免爐水中有害陰離子在氧存在的條件下對鍋爐本體產生的不良影響。

　　4.1 氫電導率控制

　　汽包爐給水采用加氧處理的前提是水質的高純度。為滿足這一要求，凝結水必須經過精除鹽處理。凝結水精處理混床出水的水質指標比直流爐嚴格，必須保證出水的氫電導小于0.075 μS/cm.。

　　爐水的氫電導率是爐水中所有陰離子含量的綜合指標，在無法監測氯離子的情況下，一般要求控制爐水氫電導率。如要控制爐水中的氯離子不超過100 μg/L，則爐水的氫電導率應控制小于1.2 μS/cm，正常運行時的期望控制值應小于1.0 μS/cm。

　　4.2 爐水pH值控制

　　試驗證明，提高pH值可提高產生孔蝕的臨界氯離子濃度。如用加氨的方法將pH值提高到8.5，170 ℃時可將氯離子臨界濃度從0.04 mg/L提高到0.05 mg/L以上。如用加NaOH的方法將pH值提高到8.5，這一溫度下的氯離子臨界濃度將會提高到0.35 mg/L以上。

　　在溫度為350℃、時間為24 h的高壓釜正交試驗中，無氧(O2≤5 μg/L)、0.1 mg /L氯離子的條件下， 加NaOH將pH值提高到9.5，膜的耐蝕性比平均水平高52.3%，即使將氯離子濃度提高到0.3 mg /L，也沒有影響膜的耐蝕性。英國的經驗已證明， 只要OH～濃度大于Cl～濃度的1.5倍，就能抑制氯離子的破壞作用。因此，氫氧根對維持氧化膜的完整性及修復膜的缺陷有積極作用。

　　一定濃度的氯離子可以破壞氧化膜，造成爐管腐蝕損壞，NaOH可使氯離子在有氧的條件下觸發腐蝕的臨界濃度提高到毫克每升級水平，因此確認調節和維持爐水pH值的最佳堿化劑是NaOH。NaOH用作爐水堿化劑曾受到條件的限制，NaOH在爐管受熱面多孔沉積物下或高熱負荷區出現膜態沸騰時會濃縮到百分濃度，造成爐管的堿性腐蝕和苛性脆化。爐管產生NaOH堿脆的條件有3個：高熱負荷、高濃度NaOH(>5%)和拉伸應力。在歷史上的確在鉚接鍋爐和爐水含鹽量較高的鍋爐發生過此類損壞。另外，過高的堿含量也會造成鍋爐損壞，例如某廠200 MW機組由于補給水鈉含量較高，帶入鍋爐后爐水的氫氧化鈉濃縮至8～14 mg/L，造成水冷壁管發生爆管事故。但隨著鍋爐制造技術和給水純度的提高，引起爐管的堿性腐蝕和苛性脆化的條件已被消除。亞臨界鍋爐在設計上已充分考慮了避免產生膜態沸騰的措施，如受高熱負荷的爐管采用內螺紋管，提高了防膜態沸騰的裕量。因此使爐水采用氫氧化鈉處理成為可能。

　　在汽包爐水冷壁產生蒸汽處，隨著熱負荷的升高，氯離子會濃縮而降低金屬的電位，同時，金屬表面大量的汽泡對氧化膜的沖擊作用及氧化膜本身產生的內應力都是破壞氧化膜的潛在因素，在這種環境中，只有氫氧根具有使金屬的電位隨熱負荷的升高而明顯升高的特點，可使水冷壁高熱負荷區的金屬表面保持鈍化狀態[4]。

　　在爐管產生蒸汽的高熱負荷區，適量的NaOH除可避免強烈沸騰的近壁層因潛在酸性雜質的濃縮外，還能避免此處生成沉積物，這是由于存在游離NaOH，磁鐵顆粒表面的正電荷使磁鐵顆粒間互相排斥，在局部沉積的概率較低[5]。因而磁性氧化鐵顆粒只有沉積在汽包或下聯箱的底部。

　　NaOH的作用原理可用金屬鈍化的吸附理論解釋[5]。在稀溶液中，電位的梯度將使靠近陽極表面的水分子定向，因為此時水分子氧的部分將靠近金屬，從金屬上下來的陽離子不是進入溶液，而是定居在氧離子之間，而水分子中的氫離子則代替它進入溶液。若溶液中含有一定濃度的帶負電荷的陰離子，同樣的電位梯度將使它們把不帶靜電荷的水分子從金屬表面置換下來。如果陰離子是OH～，氫氧根的氧的部分和金屬氧化膜最外側的原子因化學吸附而結合，一方面使金屬表面的化學結合力飽和，從而改變了金屬/溶液界面的結構，大大提高了陽極反應的活化能，使金屬同腐蝕介質的化學反應能力顯著減小;另一方面，由于氫氧根在吸附過程中排擠原來吸附在金屬表面的水分子層，也就降低了金屬的離子化過程。在金屬表面已形成四氧化三鐵氧化膜的條件下，氫氧根與二價鐵和三價鐵還會形成羥基鐵氧化物，覆蓋在金屬表面，形成致密的保護膜。因此，氫氧根的吸附作用使金屬保持鈍化狀態。在溶液中保持足夠量的OH-，可阻止氯離子對氧化膜的破壞作用。

　　對于配有凝結水精處理的機組，爐水中的氯離子一般不超過200 μg/L，爐水中0.5 ~1 mg/L左右的NaOH就足以抑制氯離子的破壞作用。應注意控制爐水pH值不大于9.4，以防范NaOH在鍋爐高熱負荷區強烈沸騰的近壁層潛在的濃縮趨勢。

　　4.3 爐水中含氧量的作用

　　氧化膜的完整性與氯離子的濃度、氧的濃度和氫氧根的濃度有關。在鍋爐的高溫區，過去常見的腐蝕損壞形式有沉積物下腐蝕、氫脆爆管等。這些現象都與給水帶入的有害雜質有關。汽包爐高熱負荷區氧化膜主要遭受爐水中的陰離子如氯離子的破壞，如氯離子達到了破壞氧化膜的某一臨界濃度，則有氧存在的情況下會加劇氯離子的破壞程度。英國實驗室的動態試驗提出了氧濃度和氯離子濃度乘積的關系式[6]，表明氧和氯離子濃度聯合作用時觸發金屬腐蝕的臨界值：

　　〔O2〕×〔NaCl〕= 0.4 (mg/L)2

　　即在300～360 ℃條件下，爐水中的含氧量和NaCl含量的乘積不超過0.4時，鍋爐金屬在短時間內不會發生腐蝕。而NaOH可使這一臨界值達到20(mg/L)2。

　　汽包爐給水加氧處理工業試驗結果表明：在用氫氧化鈉調節爐水pH值，控制氯離子不超過100 μg/L的條件下，爐水中的氧含量控制小于15 μg/L是安全的;另一方面，在鍋爐水冷壁高熱負荷區，由于汽液兩相分配系數的關系，爐水中氧全部進入汽相，進入爐水中的微量氧不會引起鍋爐金屬的腐蝕。

　　4.4 給水含氧量和下降管爐水含氧量的關系

　　在控制爐水鹽類濃縮的同時，應使進入水冷壁的氧盡量小。一般在爐水氫電導率小于1.5 μS/cm的條件下，下降管爐水氧含量應小于10 μg/L;爐水氫電導率小于1.0 μS/cm條件下，下降管爐水氧含量應小于15 μg/L，具體規定多少，應根據爐水含鹽量情況確定。給水溶解氧和下降管溶解氧與機組負荷間的關系需通過試驗確定。

　　4.5 汽水品質控制指標

　　鍋爐給水采用加氧處理的汽水品質按表1推薦值執行，未列入的其余控制指標按原有標準控制。

　　表1 汽包爐給水加氧處理汽水品質控制指標

　　注：(1)氫電導率欄括號內數值表示期望控制值;

　　(2)*表示下降管氧含量具體應根據爐水水質、爐水循環方式和試驗來確定。

　　5 對疏水系統的影響

　　在給水全揮發處理(AVT)條件下，加熱器疏水系統的管材和殼體的汽液分界區在運行中可能發生水流加速腐蝕，在停備用期間易受氧腐蝕。高壓加熱器的腐蝕產物隨疏水進入除氧器，特別是機組啟動時，大量的銹蝕產物會進入熱力系統，沉積在鍋爐受熱面。

　　給水處理采用加氧處理，可使加熱器疏水系統的水相金屬表面生成保護性氧化膜，有效地抑制水流加速腐蝕和停備用腐蝕。直流爐采用給水加氧處理的氧含量控制范圍(30～150 μg/L)在關小加熱器排汽門的前提下，可滿足疏水中氧含量大于30 μg/L的要求。但在汽包爐，由于給水氧含量一般控制在10～60 μg/L，由蒸汽帶入的氧含量很小，即使在加熱器排汽門關小的情況下，也很難滿足疏水系統的氧含量要求。因此，為確保疏水系統得到保護，必須盡量提高疏水的氧含量，必須在運行時完全關閉排汽門。

　　為防止停運期間的氧腐蝕，在機組停機和啟動期間又需要打開排汽門，一方面防止停運期間的氧腐蝕;另一方面確保機組啟動階段排出二氧化碳等不凝性氣體。如運行期間加熱器的排汽門關不嚴，氧含量達不到10～20 μg/L，則應考慮調整給水pH值，以保證蒸汽pH值可滿足疏水系統防腐蝕的需要。

　　6 對蒸汽系統的影響

　　對國外所進行的調研結果表明：加氧處理工藝問世近30年來，全世界85%的直流爐和5%以上汽包爐已成功應用了給水加氧處理工藝。至今還沒有關于采用給水加氧處理會明顯引起熱力系統高溫段金屬表面氧化皮增厚或脫落問題的報道。目前最新發展的超超臨界機組的給水處理工藝唯有采用加氧處理這一結論也已得到舉世公認。如此長時期的工業實踐和大面積的推廣應用的事實本身就是加氧處理技術成熟性的最好證明。

　　我國在研究應用給水加氧處理技術的實踐中，曾遇到有的機組因懷疑主汽門的卡澀與加入的氧氣有關而中斷采用給水加氧處理工藝的情況。經調研，主汽門卡澀問題在國內較普遍，氧化皮問題在所調查的電廠中也有不同程度的影響。從采用和未采用給水加氧處理的電廠的對比結果看，給水處理的方式與主汽門卡澀沒有直接的關聯。據有關電廠介紹，加強監測和縮短檢修周期，并徹底除去主汽門本體的氧化皮，是目前控制主汽門卡澀的較有效的辦法。從治本的角度，應選用抗氧化和抗脫落性能更好的材料。

　　給水加氧處理對高溫段金屬氧化的影響到底有多大，可根據氧氣和水蒸汽分壓來判斷。假設1 kg水蒸汽的分壓為1 Pa，由給水加氧處理所帶入蒸汽中的氧氣一般小于150 μg/L，氧氣與水蒸汽的分壓比為10-7～10-8 Pa，與高溫水蒸汽的氧化作用相比，如此微量的氧氣的氧化作用微乎其微。美國EPRI在機組蒸汽系統高溫氧化方面的研究結果[3]明確了高溫氧化皮問題與溫度和材質有關，與水工況無關(包括給水加氧處理工況)。

　　7 給水加氧處理是否會引起氧腐蝕問題

　　加氧處理之所以可使爐前系統金屬的表面產生鈍化，除水質高純度這一先決條件外，還必須有水流動的條件，即在流動的高純水中加入氧氣才能在金屬表面產生保護性氧化膜。

　　氧腐蝕發生的一般原理是在不流動的水中溶解氧在局部發生了濃度差，濃差電池引起金屬氧化膜局部破壞，形成點狀腐蝕。過去水處理工藝較落后時，運行中的鍋爐水冷壁如有大量鹽類沉積物，水中的溶解氧會加速沉積物下的腐蝕。現在，在電廠機組熱力系統發生的氧腐蝕一般都與停機時系統內不能充分干燥有關。暴露在空氣中的金屬表面有濕分時，氧腐蝕立即發生。因此，機組停運時，及時隔絕空氣或保持熱力設備干燥是停備用保養是否有效的關鍵。

　　在采用給水加氧的條件下，原則上經化學清洗的鍋爐受熱面沒有鹽類沉積物或大量的氧化鐵沉積物。直流爐蒸汽中氧含量在50～150 μg/L，汽包爐蒸汽中氧含量在10～50 μg/L。采用加氧處理的機組，在啟動時首先采用無氧工況運行，待水質條件達到加氧處理的要求后方可開始加氧。在加氧工況下，系統的氧化還原電位一般在+50～+300 mV之間，金屬處于完全鈍化狀態，加氧前已存在點腐蝕不會進一步擴展。

　　8 給水加氧處理的效果評定

　　評定應用給水加氧處理技術所產生的效果，主要有氧化還原電位、給水鐵含量、水冷壁結垢速率和鍋爐壓差等指標，還可用凝結水精處理混床的運行周期和運行成本等經濟效益指標進行評定。

　　8.1 給水系統的氧化還原電位(ORP)

　　氧化還原電位指標是表明熱力系統處于氧化性介質還是還原性介質的一個重要參數。一般水汽系統的氧化還原電位在AVT方式下約為-350 mV。停止加入聯氨后，給水的氧化還原電位可達到-50～0 mV左右，加入氧氣后給水的氧化還原電位應達到+50～+350 mV。

　　8.2 熱力系統含鐵量

　　給水處理采用加氧處理工藝后，熱力系統運行中的鐵含量大大降低，氧化鐵腐蝕產物的粒徑大大減小。尤其是給水系統的局部流動加速腐蝕得到了控制，保護性雙層氧化膜使爐前系統的金屬表面完全鈍化。因此，給水系統的平均鐵含量可從3～8 μg/L 降低到0.5～3 μg/L;疏水系統特別是高壓加熱器疏水的鐵含量大大降低，疏水系統應得到完全保護。

　　8.3 鍋爐的結垢速率

　　鍋爐的結垢量由2部分構成，即自身腐蝕產物和給水帶入的鐵氧化物的沉積。機組投運后，水冷壁管的金屬表面在一定的熱負荷條件下會形成氧化膜，氧化膜的厚度與熱負荷強度有關。熱力系統的鐵氧化物也會隨給水源源不斷地帶入水冷壁受熱面，在熱負荷高的區域沉積下來，形成氧化鐵垢，后者是結垢速率升高的主要因素。鍋爐給水采用加氧處理，最大限度地降低了鐵氧化物在受熱面的沉積速率，使水冷壁的結垢速率降低。因此，加氧處理一般都可使鐵氧化物在受熱面的沉積速率降低80%以上。

　　用管段垢量來評定結垢速率，要求管段運行時間要長，才能得到準確結果。因為結垢和時間并非線性關系，開始階段結垢較快，然后逐漸慢下來。因此用氧化鐵沉積速率可更科學地評定其效果。

　　8.4 鍋爐壓差

　　給水處理采用OT方式運行后，由于省煤器和水冷壁金屬表面形成了致密光滑和平整的垢層，直流爐的鍋爐壓差不再上升。

　　8.5 凝結水精處理混床的運行周期

　　在AVT方式下凝結水精處理氫型混床在出水氫電導率小于0.1 μS/cm時的全流量運行周期一般為3～7天，因為AVT方式下的加氨量較高，混床中的陽樹脂很快失效。在給水加氧處理條件下，由于氨含量降低了5～10倍，陽樹脂的運行周期大大提高，因而凝結水精處理混床的運行周期可延長3～5倍以上。因為與系統的加氨量有關，因此，汽包爐給水加氧處理后的凝結水精處理運行周期延長這一效益比直流爐小些。

　　8.6 經濟效益指標

　　應用給水加氧處理獲得的直接和間接的經濟效益非常可觀，大大降低了機組的運行成本，如應用給水加氧處理的機組提高了設備的安全性和可靠性，減少了因介質因素引起的非計劃停機的幾率。經濟效益指標可計算部分主要指標有：(1)延長了鍋爐的酸洗間隔所節約的化學清洗費用。(2)減少了機組的加藥量費用。(3)延長凝結水精處理設備運行周期而節約的再生劑用量和自用水費用。(4)減少汽包爐鍋爐連排和定排造成的熱量損失折算成標準煤的費用。(5)減少除氧器排汽造成的熱量損失折算成標準煤的費用。(6)降低直流爐鍋爐壓差節約的給水泵動力消耗費用。

　　參考文獻：

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