给水弱氧化性处理方式 WOT 的研究和应用
李长鸣 吴文龙 何俊峰
（河南电力试验研究院，郑州市嵩山南路85 号，450052）
[摘 要] 分析总结了AVT（O）及其应用中遇到的问题，全面介绍WOT 的定义、原理、作用原则和丰富、完善、发展、初步建立过程，分析其合理性、可靠性的化学热力学、化学动力学依据，简介最佳凝结水系统工况自然贫氧凝结水条件下的WOT 补氧方式，WOT 方式给水pH 的期望值方式优化控制，简介了WOT 在河南的典型应用，最后提出WOT 技术观念和命名的思路以及对WOT 未来发展的展望。
1 WOT（弱氧化性处理）简介
WOT 意指给水弱氧化性处理（weak oxiding teatment）,是我们多年来研究、应用持续完善、丰富、发展AVT（O），提出的技术观念和处理方式命名。
河南电力试验研究院自2002 年成为EPRI 循环化学会员单位后，首选其给水AVT（O）方式为切入重点，开展研究应用。当时AVT（O）尚未命名，与其较早在EPRI 导则〔1〕中一样，在EPRI 文献中表述为这样一种给水工况：取消还原剂，靠除氧器排汽调节凝结水过高溶氧，控制省煤器给水溶氧在0-10μg/L。
甚至一度被简化称为只加氨的全挥发性处理。在2003 年8 月完成的EPRI 导则《固体碱处理导则》〔2〕草稿中，它首次被命名为AVT(O)，意为氧化性的给水全挥发处理（不加还原剂）。为与其对应区别，传统的给水氨＋联氨处理方式则被首次被命名为AVT(R)。在此导则草稿中，AVT(O)和AVT(R)无差异地与多种典型炉水固体碱处理方式组合运用，以此方式明确了AVT(O)中溶氧的控制原则和作用。2004 年10 月，我国发布的相应行业标准〔3〕与国际标准接轨，正式采用了此方式和相应命名。我们的研究坚信：在经典的AVT、OT 发展成熟和普遍应用的基础上，推出AVT（O）使成为给水技术发展史上的第三种（很可能也是最后
一种）独立的处理方式，非常必要，具有旺盛的生命力和广阔的应用前景及优势。同时我们也确认，AVT（O）还相对简单、粗放，使其应用受到明显限制，与其应有地位极不相称。
2002 年后，国内也有一些研究单位、院校、电厂开展了相关研究。其中理论分析最具代表性的，当属湖南所和武大合作报道的“汽包炉局部轻微氧化性无除氧剂水化学工况” （后更名为汽包炉弱氧化性水化学工况）的命名、原理分析和在一台机组的试验情况和效果〔4〕。
在我们对AVT(O)的重点研究推广中，对其基本原理、与现有处理方式的关系、方法合理性、安全性始终遇到多方面的问题、误解和质疑，甚至曾被安评一度叫停；对于贫氧凝结水，如何使系统快速实现AVT(O)最佳防护；对采用AVT(O)方式优化的机组，如何确认其充分转化、有效防护、汽水参数规范合理，可以正式长期运行验收优化工作；等等相关问题，均无法由EPRI 导则和已有文献得到现成的明确答案和处理指导。
我们后经研究认为：（1）这（指什么？）与AVT(O)方式推出后，推广应用缓慢，与最经典的AVT 和随后发展的OT 相比，所占比例甚微，不无关系；2）AVT(O)方式确实有待深入研究、丰富、改善、发展，才能使之在给水技术发展史上获得应有地位，发挥其应有作用。
我们的研究认为，丰富、改善后的AVT(O)要解决和回答的问题应当包括：
1）明确AVT(O)的定义、原理和作用原则，使之准确区别于AVT 和OT；
2）明确确认AVT(O)可行性、可靠性的化学热力学、化学动力学依据，明确其方法的合理性和安全性；
3）结合给水高自然溶氧时除氧器排汽溶氧调节方式，AVT(O)应具备溶氧双向调节能力和规范设计；
在最佳凝结水系统工况的自然贫氧凝结水条件下，也能实现给水系统氧化性优化处理；
4）在溶氧双向调节中，均应具有安全实现最快转化和最佳保护作用的规范和设计；
5）明确确认，AVT(O)应对给水pH 以期望值和SC 监测方式进行优化控制；
6）明确确认，AVT(O)方式优化的评价和验收标准；
7）丰富、改善、发展后的AVT(O)，应另有其合理命名。
本文以下各节将介绍我们的相应研究工作和分析结论。对经过丰富、改善、发展后的AVT(O)，我们郑重建议改称之为WOT。
2 WOT 的准确定义、原理和作用原则
2.1 WOT 原理和作用原则
由EPRI 导则中〔2〕，AVT(O)和AVT(R)无差异地与多种典型炉水固体碱处理方式（PC(H)、PC(L)、CT）组合运用，结合水冷壁、省煤器铁氧化物的主要沉积机理，可以对WOT 的原理和作用原则进行分析、推断如下：
1） AVT(O)和AVT(R)相同，不影响炉内的无氧或贫氧（无溶氧（或其它氧化剂），也无还原剂的工况）状态；
2） WOT 中溶氧的作用和保护范围，限于给水系统；
3） 水冷壁、省煤器铁氧化物高沉积率下的主要沉积量来自给水系统较低温度段（具体指哪个部位？）产生并迁移至高温受热面的腐蚀产物，给水系统的氧化性处理保护（包括AVT(O)或WOT）可以起到釜底抽薪（用词请斟酌）的作用。水冷壁、过热器、再热器等下游高温受热面，无须氧化性处理，即可得到理想的腐蚀防护；
4） 和 AVT 相同，WOT 中的疏水系统对均匀腐蚀的防护，应靠提高和精准控制给水pH 或加氨量；同时更应谨防单相和双相FAC，尤其是后者。
2.2 WOT 的准确、完整定义
WOT 是一种综合应用OT 和AVT 的基本原理和优势，全面考虑汽水系统防护，阶段优化控制凝结水和省煤器溶氧，快速形成、可靠控制过渡区于省煤器中，安全实现给水系统快速氧化性转化和有效防护的氧化性处理方式。WOT 具有给水溶氧双向调节和优化控制能力，可在各种溶氧水平的凝结水条件下实现对给水系统的最佳防护，保护下游受热面有效减少沉积；同时以提高和精准控制给水加氨量的方式，保护疏水系统。
3 WOT 的化学热力学、化学动力学依据
3.1 WOT 中高温受热面保护的化学热力学依据
在汽水循环系统流程中，随温度上升，还原性或贫氧条件下的四氧化三铁具有不同的结构和溶解度。其溶解度变化趋势如图1 所示〔5〕。
可见，当水温达到省煤器后段或水冷壁对应温度后，在较宽的给水pH 范围内，四氧化三铁的溶解度
均降至很低含量，达到可以忽略的程度。对于过热器、再热器，氧化皮的形成基于水蒸气氧化机理，主要稳定物相是磁铁矿，OT 的加氧含量远达不到赤铁矿的分解氧分压〔6〕（见图2），不可能也无需进行氧化性防护。
图1 氨性给水中Fe3O4 溶解度－温度曲线
图2 三种蒸汽压力条件下的氧气分压影响及其对相应氧化物稳定性的影响
以上即是文献〔[7]〕所说，加氧处理中水冷壁并不靠转化成三氧化二铁进行防护的化学热力学依据；也是WOT 给水系统局部氧化处理，有效保护水冷壁受热面，防止高沉积率的化学热力学依据。
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