[發明專利]用于熱水系統的高溫和高壓氧化還原電勢測量和監控設備

有效

• 申請號: 200880003298.4
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101595247A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 彼得·D·希克斯;M·亞歷山德拉·科諾斯
• 申請（專利權）人: 納爾科公司
• 主分類號: C23F11/08
• 分類號: C23F11/08
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 楊淑媛;鄭 霞

技術領域

本發明涉及一種氧化還原電勢測量設備。更具體地說，本發明涉及一 種與熱水系統中的腐蝕抑制程序一起使用的氧化還原電勢測量和監控設 備。本發明尤其與氧化還原電勢測量和監控設備有關，該測量和監控設備 的輸出信號用于確定影響和控制工業鍋爐系統中氧化還原電勢的化學品 的進給速率。

背景

在熱水系統例如工業鍋爐中，因增大的氧化還原電勢而引起的腐蝕成 為主要關注的問題。氧對鍋爐水工業中所使用的合金的親和力是引起許多 腐蝕現象的原因。這種腐蝕是一個復雜的過程，不但取決于系統中氧的量， 而且還取決于諸如水化學和冶金方面的因素。例如，水中存在的其他物種 能將氧轉變成侵蝕性腐蝕力，或者能使冶金鈍化。其他重要的因素是溫度、 壓力、流體速度和操作實踐。雖然氧可能是腐蝕過程中的主要組分或重要 組分，但它并不是唯一的組分。

減少熱水系統中氧腐蝕的常規方法是通過機械化學方法來去除大部 分分子溶解氧。絕大部分溶解氧都是通過采用機械除氣(mechanical? deaeration)而被減少到十億分之一的范圍的。水通常在通風容器中被加熱 到沸點溫度以上，從而導致溶解氧的溶解度隨溫度的升高而減小。除氣器 所特有的流體動力學和操作問題使水中留存了十億分之一的溶解氧。氧凈 化劑是用于重復地將溶解氧的值降到低而恒定的值的化學品。許多這種凈 化劑還起到鈍化腐蝕抑制劑的作用。除氣器并不總是完全有效；如果它們 完全有效的話，那么就可能再也不需要純凈化劑了，不過添加增強金屬鈍 化的化學品是毫無疑問的。在某些情形中，添加氧凈化劑是防止除氣器可 能出現故障可能性的安全保險措施。添加凈化劑也可以防止空氣滲入到系 統中。

傳統上，供給到鍋爐給水的氧凈化劑的量基于給水中溶解氧的量加上 一些過量凈化劑。供給的過量凈化劑的量基于鍋爐給水或鍋爐水本身期望 的殘余凈化劑濃度，其是凈化劑的過量濃度和鍋爐周期的函數。此供給控 制方案存在若干問題。第一個問題是不能有效地控制凈化劑的進給速率。 在殘余凈化劑減少并采取糾正措施之前，高氧條件會存在很長一段時間。

第二個問題是鍋爐水中存在殘余凈化劑并不能簡單地表示系統得到 了令人滿意的處理。根據條件(如，低溫或短的滯留時間)，給水中可以 同時具有高的氧濃度和足夠的凈化劑。當這種富氧的給水送達鍋爐時，用 蒸汽閃蒸出氧而在鍋爐水中留存下未反應的凈化劑。在極端情況下，結果 可能是預鍋爐(pre-boiler)和冷凝系統中不能接受的高溶解氧水平，同時 在鍋爐本身中具有氧凈化劑的期望殘余濃度。

在使用超高純度的水的某些高壓鍋爐(直流(once?through))中，已 經采用了不同的方法。不使用氧凈化劑。事實上，少量分子氧是有意添加 到給水中的。在小心控制的鍋爐水化學條件下，氧(即，氧化劑)作為碳 鋼的鈍化劑。所采用的氧濃度遠小于空氣飽和(8ppm的溶解氧)值，因此 使用了一些除氣法。通常在添加受控量的氧之前，更容易在一定程度上除 氣。

工業鍋爐系統中的腐蝕通常發生在工作(即，高的)溫度和壓力下。 最有效且最準確的操作和控制數據基于實際工作條件下所得到的測量結 果。在鍋爐給水溫度和壓力下匯總這些標示了對系統的腐蝕應力的數據難 以進行或很少能做到。傳統上，已經在室溫和室壓下針對從系統所取得的 樣品測量了氧化還原電勢。這種室溫測量結果和其他常規測量結果例如溶 解氧、特定冶金學腐蝕速率(metallurgy-specific?corrosion?rate)或殘余凈 化劑測量結果不能夠檢測多數腐蝕現象和應力。

因此，存在一種持續需要來有效地測量和監控工作溫度和壓力下熱水 系統中的氧化還原電勢。這種監控能夠主動調整給水化學(如氧、氧凈化 劑、還原劑和氧化劑)，而不是在腐蝕發生之后才做出反應性調整。包括 氧凈化劑/鈍化程序的給水化學的持續、實時優化會預防腐蝕問題，而腐蝕 問題會造成蒸汽量損失、停機時間、資產壽命減少和運營成本增高。 概述