溶解氧在电厂的应用

溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）在电厂的应用主要涉及锅炉给水、冷却水系统和腐蚀控制等方面。以下是详细讲解：

1. 溶解氧的基本概念

溶解氧是指溶解在水中的氧气，以分子状态存在，单位通常是 mg/L 或 ppm。水中的溶解氧含量受温度、压力、水质和气体交换等因素影响。

2. 电厂水系统中的溶解氧

在电厂中，水系统主要包括锅炉给水系统、冷却水系统和凝汽器系统，溶解氧在这些系统中的作用如下：

(1) 锅炉给水系统

• 锅炉给水的溶解氧会导致金属部件腐蚀，特别是对碳钢和低合金钢的氧腐蚀。

• 高温高压条件下，溶解氧与铁反应生成铁氧化物（Fe₂O₃、Fe₃O₄），形成腐蚀产物，影响锅炉安全运行。

• 为了控制溶解氧，通常采用除氧措施：

• 热力除氧：利用热力除氧器将水加热到接近饱和温度（通常 104℃ 以上），去除溶解氧，降至 7 ppb 以下。

• 化学除氧：使用药剂（如联氨 N₂H₄、亚硫酸钠 Na₂SO₃、甲基乙醛肟 MEKO）与溶解氧反应，使氧气还原成无害物质。

(2) 冷却水系统

• 冷却水中溶解氧含量高，有利于微生物和藻类生长，影响换热效率，甚至堵塞管道。

• 高溶解氧会加剧换热器和冷凝器管道的腐蚀，特别是铜合金和不锈钢材料。

• 解决方案：

• 投加缓蚀剂（如亚硝酸钠、磷酸盐）。

• 控制 pH 和水质，减少氧腐蚀。

• 采用闭式冷却系统，减少外部空气溶入水中。

(3) 凝汽器系统

• 凝汽器是汽轮机排汽冷凝成水的设备，若发生泄漏，外部空气会进入，导致给水溶解氧升高。

• 高溶解氧的回水进入锅炉，会导致锅炉受热面氧腐蚀加剧。

• 解决方案：

• 保持凝汽器真空度，防止空气进入。

• 使用联氨等化学除氧剂。

• 及时检查管束泄漏，避免空气溶入。

3. 溶解氧的测量与控制

电厂通常采用在线分析仪或实验室化学法测量溶解氧，主要方法有：

• 极谱法（Clark 电极）：广泛用于在线检测，反应灵敏，适用于低浓度（ppb 级）。

• 荧光法：新型无消耗测量方式，维护成本低，精度高。

• 碘量法（Winkler 法）：经典滴定法，适用于实验室精确分析。

控制溶解氧的手段包括：

• 优化除氧设备（热力除氧器、化学除氧）。

• 监测锅炉水、给水和冷凝水的溶解氧浓度，及时调整处理方式。

• 维护冷却水系统，防止腐蚀和微生物滋生。

4. 溶解氧管理的重要性

• 防止锅炉及管道腐蚀，延长设备寿命，减少维护成本。

• 提高热交换效率，减少能量损失，提高电厂经济性。

• 保证安全运行，防止因腐蚀导致的泄漏、爆管等事故。

5. 总结

溶解氧在电厂水处理过程中是关键控制参数之一，影响锅炉、冷却水和凝汽器系统的运行效率和设备寿命。合理控制溶解氧含量（通常要求锅炉给水 DO < 10 ppb）可以有效减少腐蚀，提高电厂安全性和经济性。