文章介紹了高加疏水不加氧存在的問題及高加疏水安全加氧，試驗(yàn)研究了高加疏水加氧抑制腐蝕的效果，討論了空氣加氧對水質(zhì)的影響。結(jié)果表明，為規(guī)避高氧處理潛在促進(jìn)過熱器、再熱器的氧化皮剝落的風(fēng)險，應(yīng)采用全保護(hù)加氧方式，對高加疏水進(jìn)行單獨(dú)加氧；高加疏水加氧對于腐蝕的抑制作用主要體現(xiàn)在抑制懸浮鐵的生成；高加疏水加氧最安全的方式為加空氣。
1 引言
加氧處理是解決給水系統(tǒng)流動加速腐蝕、給水壓差上升快、鍋爐水冷壁結(jié)垢速率高、高加疏水調(diào)節(jié)閥及水冷壁節(jié)流孔堵塞、鍋爐酸洗周期短、精處理混床氫型運(yùn)行周期短等一系列問題的最有效辦法[1]。傳統(tǒng)的加氧方式為給水高氧處理，參照DL/T805.1-2011《鍋爐給水加氧處理導(dǎo)則》，給水氧含量控制在30～100μg/L，蒸汽有氧，通過帶氧的蒸汽鈍化高加疏水系統(tǒng)，該加氧方式可以實(shí)現(xiàn)對水汽系統(tǒng)的全面保護(hù)，然而，相關(guān)研究表明蒸汽中的氧能夠促進(jìn)Fe2O3氧化層的生成[2]，由于Fe2O3氧化層的熱膨脹系數(shù)與奧氏體鋼存在較大的差異，在管壁溫度變化較大的情況下，奧氏體管道內(nèi)表面的Fe2O3氧化層受到較大的擠壓應(yīng)力，從而導(dǎo)致內(nèi)部氧化層的破裂和剝落[3]。氧化皮導(dǎo)致的過熱器和再熱器堵管、爆管問題，是許多電廠加氧的最大顧慮。為避免蒸汽管道的氧化皮問題，行業(yè)內(nèi)逐漸接受給水低氧處理，低氧處理的給水氧含量通?？刂菩∮?0μg/L，該加氧方式可以保護(hù)給水系統(tǒng)，但是給水較低的氧含量消耗在修復(fù)與維持給水系統(tǒng)、省煤器、水冷壁致密的鈍化膜上，蒸汽系統(tǒng)無氧，因此，高加疏水也無氧，高加疏水系統(tǒng)無法得到保護(hù)[4]。
鑒于給水高氧處理及低氧處理存在的問題，作者團(tuán)隊首次提出“給水低氧處理+高加疏水加氧處理”的全保護(hù)加氧處理工藝，該工藝控制給水氧含量在10μg/L～20μg/L，高加疏水氧含量在10μg/L～50μg/L，加氧后主蒸汽氧含量無明顯增加，同時對高加疏水進(jìn)行加氧，有效保護(hù)了高加疏水系統(tǒng)[7]。然而，如何向高溫高壓的高壓加熱器進(jìn)行安全加氧，高加疏水加氧抑制腐蝕的效果等一系列問題還有待進(jìn)一步研究。
2高加疏水不加氧存在的問題及高加疏水安全加氧
2.1 高加疏水不加氧存在的問題
高加疏水系統(tǒng)的溫度處于最容易發(fā)生流動加速腐蝕的敏感區(qū)間（150℃～250℃），其腐蝕速度通常是電廠所有水汽系統(tǒng)中最快的。同時，高加疏水系統(tǒng)為汽液兩相系統(tǒng)，在加氨調(diào)節(jié)pH值的條件下由于氨的汽液分配系數(shù)大，高加疏水系統(tǒng)中的氨大部分分布于汽相中，液相的pH值明顯偏低，對于一些給水加低氧的機(jī)組，由于加氧后通常會降低給水的pH值，這會導(dǎo)致高加疏水的pH值更低、腐蝕更加明顯。
對于高加疏水系統(tǒng)，高加疏水單獨(dú)加氧是目前解決其流動加速腐蝕最有效的手段。對于不進(jìn)行高加疏水加氧的機(jī)組通常會發(fā)生以下現(xiàn)象：1、高加疏水系統(tǒng)腐蝕明顯，高加疏水的鐵含量甚至能達(dá)到十幾個μg/L；2、高加疏水調(diào)閥堵塞，高加換熱管泄漏等影響安全運(yùn)行的問題時有發(fā)生[5-8]；3、高加疏水流量通常為數(shù)百噸，大量的腐蝕產(chǎn)物隨高加疏水回收至除氧器，隨后沉積在鍋爐給水系統(tǒng)中，影響鍋爐換熱效率，增大給水壓差，增加給水泵能耗等。
2.2 高加疏水安全加氧
為保護(hù)整個高加疏水系統(tǒng)，應(yīng)向1號高壓加熱器汽側(cè)進(jìn)行加氧，由于高加疏水逐級自流，帶氧的1號高加疏水會自動保護(hù)后面的2號及3號高壓加熱器。如何向1號高壓加熱器進(jìn)汽側(cè)進(jìn)行加氧從而保證整個高加系統(tǒng)都有氧，是高加疏水加氧的關(guān)鍵點(diǎn)。GB 50030-2013《氧氣站設(shè)計規(guī)范》規(guī)定當(dāng)氧氣壓力大于10MPa時管道應(yīng)采用銅及銅合金管道。GB 16912-2008《深度冷凍法生產(chǎn)氧氣及相關(guān)氣體安全技術(shù)規(guī)程》規(guī)定氧氣壓力大于3MPa不允許采用鋼管輸送純氧氣。600WM超臨界機(jī)組，其1號高加的進(jìn)汽壓力約為8MPa，660MW超超臨界機(jī)組，其1號高加的進(jìn)汽壓力約為10MPa，對于超（超）臨界機(jī)組，為保證氧氣能持續(xù)穩(wěn)定加入1號高加汽側(cè)，其供氣壓力至少應(yīng)為9MPa～11MPa。傳統(tǒng)的加純氧方式無法滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，無法向1號高壓加熱器汽側(cè)安全加氧。如果采用高壓壓縮空氣作為氧氣來源，當(dāng)供氣壓力為11MPa時，氧氣分壓依然小于3MPa，可以實(shí)現(xiàn)向高加汽側(cè)安全連續(xù)加氧，解決了不能直接向高加汽側(cè)加氧的技術(shù)難題。
3 高加疏水加氧抑制腐蝕的試驗(yàn)研究
3.1 加氧抑制高加疏水腐蝕的效果
加氧抑制流動加速腐蝕的機(jī)理表明，加氧可以使碳鋼表面疏松的Fe3O4保護(hù)層轉(zhuǎn)化為致密的Fe3O4+Fe2O3保護(hù)層，起到鈍化防腐的作用[9，10]。
為了深入研究加氧對高加疏水系統(tǒng)腐蝕抑制作用的機(jī)理及腐蝕產(chǎn)物在取樣過程中沉積的情況，西安熱工院在某電廠進(jìn)行了高加疏水加氧就地取樣與取樣間取樣的對比試驗(yàn)。
試驗(yàn)使用配有0.45μm微孔濾膜的平板過濾器對10L體積的水樣進(jìn)行過濾，用濾膜濾出懸浮鐵，按照DL/T 502.27《火力發(fā)電廠水汽分析方法第27部分：懸浮狀鐵的組分分析》測出懸浮鐵總量并換算至單位體積水樣中的懸浮鐵含量，同時測濾液中離子鐵的含量，總鐵含量=懸浮鐵含量+離子鐵含量。
3.2 加氧抑制高加疏水腐蝕的試驗(yàn)結(jié)果及分析
高加疏水于11月9日10：00開始加氧，就地取樣點(diǎn)于11月13日10：00檢測到有氧，取樣間于11月14日15：00檢測到有氧。高加疏水加氧轉(zhuǎn)化前后就地取樣點(diǎn)和取樣間懸浮鐵、離子鐵及總鐵含量的變化曲線。
由圖可以看出：1）隨著加氧轉(zhuǎn)化的進(jìn)行高加疏水的鐵含量逐漸降低，其中懸浮鐵含量降低幅度較大，離子鐵含量降低幅度較??；2）一旦就地取樣點(diǎn)或者取樣間檢測到溶解氧，轉(zhuǎn)入加氧運(yùn)行后，高加疏水鐵含量明顯降低并很快穩(wěn)定在一個較低的水平，總鐵含量<2μg/L；3）加氧轉(zhuǎn)化前，高加疏水就地取樣點(diǎn)的懸浮鐵含量平均為7.1μg/L，取樣間的懸浮鐵含量平均為5.1μg/L，就地取樣點(diǎn)懸浮鐵含量明顯高于取樣間的懸浮鐵含量，就地加氧轉(zhuǎn)化需要4天左右，取樣間加氧轉(zhuǎn)化需要5天左右。試驗(yàn)期間保持高加疏水pH值不變。
由此可以得出：1）高加疏水加氧對于流動加速腐蝕的抑制作用主要體現(xiàn)在抑制懸浮鐵的生成；2）高加疏水加氧對于抑制腐蝕效果顯著，加氧轉(zhuǎn)化完成后鐵含量立即穩(wěn)定在較低水平；3）高加疏水流動加速腐蝕產(chǎn)生的懸浮鐵會沉積于取樣管路中，取樣間測得的鐵含量要低于實(shí)際的腐蝕量，同時，較長的取樣管路也需要加氧轉(zhuǎn)化，加氧轉(zhuǎn)化完成后，取樣間的總鐵含量與實(shí)際水平相當(dāng)。
4 結(jié)論
1、從安全角度考慮，直接向高加疏水中加壓縮空氣是符合相關(guān)安全規(guī)定的。
2、非氧化性工況運(yùn)行時，高加疏水系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)物主要是懸浮態(tài)鐵的氧化物，部分會沉積在取樣管路中，導(dǎo)致取樣間鐵含量測定值偏低。
3、工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，以凈化后的壓縮空氣為氧源，向高加疏水側(cè)單獨(dú)加氧可以有效抑制高加疏水側(cè)的流動加速腐蝕，大幅減少懸浮鐵的生成，徹底解決給水低氧處理后，由于蒸汽無氧，高加疏水側(cè)流動加速腐蝕無法解決的問題。
