一、高壓噴霧式除氧器的工藝原理
高壓噴霧式除氧器是熱力除氧技術(shù)的進(jìn)階形式，核心功能同樣是去除鍋爐給水中的溶解氧及有害氣體，但其通過(guò) “高壓噴霧” 設(shè)計(jì)強(qiáng)化汽水接觸效率，適配高壓工況需求，工藝原理仍以亨利定律與道爾頓分壓定律為基礎(chǔ)，具體可分為三個(gè)核心環(huán)節(jié)：
1. 基礎(chǔ)理論與高壓工況的適配
亨利定律的高壓應(yīng)用：在高壓環(huán)境下，氣體在水中的溶解度雖隨壓力升高略有上升，但通過(guò)提升水溫至 “高壓對(duì)應(yīng)的飽和溫度”(如壓力 0.5-1.0MPa 時(shí)，飽和溫度約 151-180℃)，可大幅抵消壓力對(duì)溶解度的影響 —— 溫度升高帶來(lái)的 “溶解度降低效應(yīng)” 遠(yuǎn)大于壓力升高的 “溶解度提升效應(yīng)”，最終實(shí)現(xiàn)溶解氧的高效脫除。
道爾頓分壓定律的強(qiáng)化：高壓工況下，除氧器內(nèi)部總壓更高，通入的高壓加熱蒸汽(通常與除氧器工作壓力匹配)能更快占據(jù)氣相空間，使氧氣分壓被壓縮至極低水平(趨近于零)，為溶解氧從水中逸出提供更強(qiáng)的 “驅(qū)動(dòng)力”。
2. 核心除氧流程(高壓噴霧 + 熱力協(xié)同)
高壓噴霧式除氧器的關(guān)鍵在于 “將給水高壓霧化”，通過(guò)增大汽水接觸面積、縮短傳質(zhì)距離，提升除氧效率，具體流程如下：
高壓霧化預(yù)處理：待除氧的給水(凝結(jié)水、補(bǔ)給水等)經(jīng)高壓給水泵升壓(壓力通常高于除氧器工作壓力 0.2-0.3MPa)后，通過(guò)除氧器頂部或側(cè)壁的高壓霧化噴嘴(霧化粒徑可控制在 50-100μm)噴出，形成均勻的霧狀水滴。霧化后的水滴比表面積較傳統(tǒng)淋水盤 / 填料層分散的水滴增大 10-20 倍，極大縮短了氧氣從水相擴(kuò)散至氣相的距離。
高壓蒸汽加熱與混合：與霧化給水同步，高壓加熱蒸汽(通常來(lái)自鍋爐主蒸汽、汽輪機(jī)抽汽，壓力與除氧器工作壓力一致)從除氧器下部或中部通入，霧狀水滴與高溫蒸汽在除氧器內(nèi)部快速混合 —— 蒸汽釋放熱量，瞬間將霧狀給水加熱至當(dāng)前壓力下的飽和溫度，避免因水溫未達(dá)飽和導(dǎo)致的 “溶解氧殘留”。
高效脫氣與排氣：在 “高壓 + 飽和溫度” 的雙重作用下，霧狀水滴中的溶解氧會(huì)以極快的速度逸出(傳質(zhì)效率較傳統(tǒng)熱力除氧器提升 30% 以上)，與少量未凝結(jié)的蒸汽混合形成 “乏汽 - 氧氣混合氣體”。由于除氧器內(nèi)部為高壓環(huán)境，混合氣體通過(guò)頂部的壓力調(diào)節(jié)型排氣閥(帶壓力反饋功能)精準(zhǔn)排出，確保除氧器內(nèi)壓力穩(wěn)定的同時(shí)，避免氧氣在內(nèi)部積聚，最終使給水含氧量降至≤0.005mg/L(遠(yuǎn)優(yōu)于常規(guī)熱力除氧器的≤0.05mg/L)。
儲(chǔ)水與穩(wěn)壓輸送：除氧后的合格給水落入除氧器下部的高壓水箱(能承受與除氧器一致的工作壓力)，水箱內(nèi)設(shè)有 “水位 - 壓力聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)”，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)水量與蒸汽量，維持水箱內(nèi)水位穩(wěn)定。最終，高壓給水通過(guò)鍋爐給水泵(無(wú)需額外大幅升壓，僅需補(bǔ)充管道阻力損失)直接輸送至高壓鍋爐或超高壓鍋爐，滿足高參數(shù)鍋爐對(duì) “高壓給水” 的需求。
3. 高壓設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)保障
霧化噴嘴的可靠性：采用耐磨、耐高溫的合金材質(zhì)(如 316L 不銹鋼)，確保在高壓、高溫工況下不磨損、不堵塞，維持穩(wěn)定的霧化效果;噴嘴設(shè)計(jì)為 “防滴漏型”，避免非霧化水流直接落入水箱，影響除氧效率。
壓力與溫度的協(xié)同控制：配備 “蒸汽壓力調(diào)節(jié)閥” 與 “給水流量調(diào)節(jié)閥”，通過(guò) PLC 控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) “蒸汽量 - 給水量 - 溫度 - 壓力” 的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，確保除氧器內(nèi)始終處于 “飽和溫度 - 對(duì)應(yīng)壓力” 的匹配狀態(tài)，避免因參數(shù)失衡導(dǎo)致的除氧效果下降。
二、高壓噴霧式除氧器的應(yīng)用范圍
高壓噴霧式除氧器憑借 “高壓適配性強(qiáng)、除氧效率高、出水水質(zhì)優(yōu)” 的特點(diǎn)，主要應(yīng)用于對(duì) “給水壓力、含氧量要求嚴(yán)苛” 的高參數(shù)工業(yè)場(chǎng)景，具體可分為以下四大類：
1. 高參數(shù)火力發(fā)電廠(主力應(yīng)用場(chǎng)景)
適用機(jī)組類型：主要用于亞臨界、超臨界、超超臨界壓力火力發(fā)電機(jī)組(鍋爐出口壓力≥16.7MPa，蒸汽溫度≥538℃)—— 這類機(jī)組的鍋爐給水需承受極高壓力，且對(duì)含氧量要求極嚴(yán)(含氧量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致鍋爐水冷壁、汽輪機(jī)葉片發(fā)生 “應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂”)，常規(guī)熱力除氧器無(wú)法滿足 “高壓給水 + 超低含氧量” 的雙重需求，而高壓噴霧式除氧器可直接提供 “高壓 +≤0.005mg/L 含氧量” 的給水，完美適配機(jī)組運(yùn)行要求。
具體應(yīng)用環(huán)節(jié)：作為機(jī)組 “給水除氧系統(tǒng)” 的核心設(shè)備，處理來(lái)自凝汽器的凝結(jié)水、化學(xué)補(bǔ)給水，經(jīng)除氧后輸送至鍋爐省煤器，為鍋爐提供合格的高壓給水。
2. 大型工業(yè)高壓鍋爐系統(tǒng)
適用行業(yè)與鍋爐類型：涵蓋石油化工、煤化工、冶金(如鋼鐵廠)、建材(如水泥廠) 等行業(yè)的大型高壓鍋爐(蒸發(fā)量≥40t/h，工作壓力≥3.82MPa)—— 這類鍋爐通常用于生產(chǎn)高壓蒸汽，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電或?yàn)楣に囘^(guò)程提供高溫高壓熱源，對(duì)給水含氧量的要求遠(yuǎn)高于中小型鍋爐(需≤0.01mg/L)，且需給水具備一定壓力以減少鍋爐給水泵的能耗，高壓噴霧式除氧器可同時(shí)滿足這兩項(xiàng)需求。
典型應(yīng)用案例：煤化工行業(yè)的 “煤制烯烴” 項(xiàng)目中，配套的高壓蒸汽鍋爐(壓力 9.8MPa，溫度 540℃)需使用高壓噴霧式除氧器處理給水，避免因氧氣腐蝕導(dǎo)致鍋爐管泄漏，影響連續(xù)生產(chǎn)。
3. 核能發(fā)電輔助系統(tǒng)
適用場(chǎng)景：用于核電站常規(guī)島的輔助給水系統(tǒng)—— 核電站的主給水系統(tǒng)通常采用 “真空除氧 + 高壓加熱” 組合工藝，但輔助給水系統(tǒng)(在主給水系統(tǒng)故障時(shí)為蒸汽發(fā)生器供水)需快速提供合格給水，且輔助鍋爐(或蒸汽發(fā)生器)工作壓力較高(通常≥4.0MPa)，高壓噴霧式除氧器憑借 “啟動(dòng)速度快、除氧效率高” 的特點(diǎn)，可作為輔助給水系統(tǒng)的核心除氧設(shè)備，確保應(yīng)急狀態(tài)下的給水水質(zhì)。
技術(shù)要求：需滿足核電站 “設(shè)備可靠性高、抗輻射干擾” 的要求，除氧器材質(zhì)需具備良好的抗腐蝕性能，控制系統(tǒng)需具備 “冗余設(shè)計(jì)”，避免單一故障導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)。
4. 其他高壓力、高水質(zhì)要求的特種場(chǎng)景
船舶動(dòng)力系統(tǒng)：大型遠(yuǎn)洋貨輪、郵輪的 “高壓蒸汽動(dòng)力裝置”(如某些船舶的主機(jī)采用蒸汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng))，其配套的小型高壓鍋爐(壓力 6.0-8.0MPa)需使用高壓噴霧式除氧器，原因在于船舶空間有限，傳統(tǒng)高位熱力除氧器無(wú)法安裝，而高壓噴霧式除氧器體積緊湊，且能適配船舶搖擺工況下的穩(wěn)定運(yùn)行(霧化噴嘴在搖擺時(shí)仍能保持均勻噴霧)。
地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)：利用高溫地?zé)嵴羝l(fā)電的項(xiàng)目中，若需將地?zé)崮Y(jié)水回收作為鍋爐給水，由于地?zé)崮Y(jié)水中可能含有微量腐蝕性氣體(如硫化氫、二氧化碳)，且鍋爐通常為高壓工況(壓力 3.0-5.0MPa)，需采用高壓噴霧式除氧器同時(shí)去除溶解氧與其他有害氣體，確保給水水質(zhì)符合鍋爐要求。
5. 不適用于的場(chǎng)景
中小型工業(yè)鍋爐(蒸發(fā)量≤20t/h，工作壓力≤2.5MPa)：這類鍋爐對(duì)給水壓力和含氧量要求較低，使用高壓噴霧式除氧器會(huì)導(dǎo)致 “設(shè)備投資過(guò)高、運(yùn)行能耗浪費(fèi)”，性價(jià)比遠(yuǎn)低于常規(guī)低位熱力除氧器或真空除氧器。
常壓或低壓熱水鍋爐：這類鍋爐無(wú)需高壓給水，且含氧量要求寬松(通常≤0.1mg/L)，采用高壓噴霧式除氧器屬于 “過(guò)度設(shè)計(jì)”，不符合經(jīng)濟(jì)性原則。
三、總結(jié)
高壓噴霧式除氧器通過(guò) “高壓霧化強(qiáng)化汽水接觸” 與 “熱力除氧” 的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了 “高壓適配、超低含氧量、高效脫除” 的核心優(yōu)勢(shì)，其工藝原理的關(guān)鍵在于 “高壓霧化提升傳質(zhì)效率” 與 “參數(shù)協(xié)同控制保障穩(wěn)定運(yùn)行”。在應(yīng)用范圍上，其主要服務(wù)于高參數(shù)火力發(fā)電、大型工業(yè)高壓鍋爐、核能輔助系統(tǒng)等對(duì)給水壓力和水質(zhì)要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景，同時(shí)在船舶動(dòng)力、地?zé)岚l(fā)電等特種領(lǐng)域也有重要應(yīng)用，是高參數(shù)能源與工業(yè)系統(tǒng)中保障設(shè)備安全、提升運(yùn)行效率的關(guān)鍵設(shè)備。
