一、工藝原理：以 “旋膜霧化 + 熱力傳質(zhì)” 為核心的大氣環(huán)境除氧
大氣熱力式旋膜除氧器是熱力除氧技術(shù)的重要分支，核心依托 “亨利定律”“道爾頓分壓定律” 及 “旋流霧化強(qiáng)化傳質(zhì)” 原理，在大氣壓(絕對(duì)壓力約 0.1MPa) 環(huán)境下，通過(guò)蒸汽加熱與旋膜結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)水中溶解氧(O₂)及有害氣體(CO₂、N₂等)的深度脫除，廣泛應(yīng)用于工業(yè)鍋爐、熱電廠(chǎng)、供熱系統(tǒng)等給水處理場(chǎng)景，對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)水溫為大氣壓力下的飽和溫度(約 100-102℃)。其工藝過(guò)程可細(xì)分為四大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，形成 “預(yù)處理 - 核心除氧 - 二次強(qiáng)化 - 出水保障” 的完整鏈條：
1. 進(jìn)水霧化：旋膜器的 “旋流切割 + 膜狀分散”
旋膜結(jié)構(gòu)作用：待除氧的軟化水(或脫鹽水)經(jīng)頂部進(jìn)水管進(jìn)入除氧器后，首先進(jìn)入旋膜器(核心部件) —— 該部件由 “旋流室 + 導(dǎo)流葉片 + 霧化噴頭” 組成，水流在旋流室內(nèi)受導(dǎo)流葉片引導(dǎo)形成高速旋轉(zhuǎn)流(流速可達(dá) 1.5-2.0m/s)，產(chǎn)生離心力;
膜狀分散效果：高速旋轉(zhuǎn)的水流通過(guò)霧化噴頭時(shí)，被切割為 “超薄水膜”(厚度僅 0.1-0.3mm)并沿除氧器內(nèi)壁螺旋向下流動(dòng)，同時(shí)伴隨部分 “微小液滴”(直徑 0.5-2mm)的飛濺，相比傳統(tǒng)淋水盤(pán)式除氧器，水與蒸汽的接觸面積提升 60%-80%，且接觸界面更均勻;
防堵塞設(shè)計(jì)：旋膜器噴頭采用大孔徑導(dǎo)流結(jié)構(gòu)(孔徑通常≥8mm)，配合旋轉(zhuǎn)水流的自清潔作用，可有效避免水中微小雜質(zhì)(如樹(shù)脂顆粒、管道銹蝕物)造成的堵塞，解決了噴霧式除氧器噴嘴易堵的痛點(diǎn)。
2. 核心除氧：大氣環(huán)境下的 “逆流加熱 + 氣體剝離”
蒸汽加熱與溫度飽和：除氧器下部通入飽和蒸汽(多為汽輪機(jī)低壓抽汽、鍋爐排汽或輔助蒸汽)，蒸汽自下而上流動(dòng)，與旋膜器形成的 “水膜 / 液滴” 形成強(qiáng)烈逆流接觸，在大氣壓環(huán)境下快速將水溫加熱至飽和溫度(100-102℃)，此時(shí)水中溶解氣體的溶解度大幅降低;
分壓平衡與氣體擴(kuò)散：根據(jù)道爾頓分壓定律，大氣壓力下蒸汽分壓占據(jù)氣相主導(dǎo)地位(不凝氣體分壓趨近于 0)，水中溶解的 O₂、CO₂等氣體迅速向氣相擴(kuò)散，形成 “氣泡” 隨蒸汽上升;
旋流強(qiáng)化傳質(zhì)：螺旋向下的水膜在流動(dòng)過(guò)程中，不斷與上升的蒸汽發(fā)生 “撞擊 - 混合 - 再分散”，每一圈螺旋均相當(dāng)于一次 “傳質(zhì)刷新”，使氣體剝離效率比傳統(tǒng)柱式除氧器提升 40%-50%，單次除氧效率可達(dá) 95% 以上。
3. 二次除氧：填料層的 “深度凈化 + 氣液分離”
填料層作用：在旋膜器下方設(shè)置波紋填料層(材質(zhì)多為不銹鋼或聚丙烯)，填料形成密集的 “氣液通道”，未完全脫除氣體的水流流經(jīng)填料層時(shí)，再次被分散為 “細(xì)流”，與蒸汽進(jìn)行二次接觸，將殘留溶解氧進(jìn)一步剝離(從 0.5-1mg/L 降至 0.05mg/L 以下);
氣液分離優(yōu)化：填料層同時(shí)起到 “整流” 作用，避免上升蒸汽攜帶大量水滴(即 “帶水現(xiàn)象”)，確保氣相中的不凝氣體能順暢上升至頂部，減少氣體隨水流回落的風(fēng)險(xiǎn)。
4. 出水保障：儲(chǔ)水箱與排氣系統(tǒng)的穩(wěn)定控制
儲(chǔ)水緩沖與溫度維持：除氧后的水落入底部?jī)?chǔ)水箱(有效容積為每小時(shí)處理水量的 10-15 分鐘用量)，水箱內(nèi)設(shè)有 “再沸騰管”，通入少量蒸汽維持水溫在飽和溫度(±1℃)，防止水溫下降導(dǎo)致溶解氧重新析出;
自動(dòng)排氣與壓力穩(wěn)定：除氧器頂部裝有雙級(jí)自動(dòng)排氣閥(一級(jí)粗排、二級(jí)精排)，可根據(jù)氣相中不凝氣體濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣量 —— 初始階段大量排氣，穩(wěn)定后微量排氣，既保證氣體充分排出，又減少蒸汽浪費(fèi)(蒸汽損耗率≤1%);同時(shí)，水箱設(shè)有 “安全閥” 與 “壓力變送器”，確保大氣環(huán)境下設(shè)備壓力穩(wěn)定(避免超壓或負(fù)壓)。
二、核心優(yōu)勢(shì)：適配大氣場(chǎng)景的高效、穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)性
相比低壓淋水盤(pán)式除氧器(0.02-0.05MPa)、高壓除氧器(0.5-1.0MPa)，大氣熱力式旋膜除氧器憑借 “大氣環(huán)境適配性” 與 “旋膜結(jié)構(gòu)創(chuàng)新”，在工業(yè)應(yīng)用中展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，具體可概括為四大特點(diǎn)：
1. 除氧效率高且穩(wěn)定：旋膜 + 填料雙重強(qiáng)化，適應(yīng)負(fù)荷波動(dòng)
高效脫除能力：旋膜霧化的 “大接觸面積” 與填料層的 “二次凈化” 結(jié)合，出水溶解氧濃度可穩(wěn)定控制在 **≤0.05mg/L**(滿(mǎn)足 GB/T 12145-2016 最高標(biāo)準(zhǔn))，對(duì) CO₂的脫除率也可達(dá) 90% 以上，避免后續(xù)管道與鍋爐的酸性腐蝕;
抗負(fù)荷沖擊強(qiáng)：在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 40%-130% 范圍內(nèi)，旋膜器仍能保持穩(wěn)定的霧化效果，無(wú)需頻繁調(diào)整操作參數(shù)，尤其適合鍋爐負(fù)荷頻繁變化的場(chǎng)景(如供熱站、間歇式化工廠(chǎng))，相比單級(jí)淋水盤(pán)式除氧器，負(fù)荷適應(yīng)范圍擴(kuò)大 30%。
2. 能源利用經(jīng)濟(jì)：適配多種低壓蒸汽，蒸汽損耗低
蒸汽來(lái)源靈活：可直接利用系統(tǒng)內(nèi)的低壓蒸汽(如汽輪機(jī) 0.08-0.12MPa 抽汽、鍋爐排汽)，無(wú)需額外升壓或降壓設(shè)備，若無(wú)現(xiàn)成蒸汽，也可配套小型常壓鍋爐(運(yùn)行成本低于高壓蒸汽系統(tǒng));
蒸汽損耗可控：雙級(jí)自動(dòng)排氣閥精準(zhǔn)控制排氣量，蒸汽損耗率≤1%，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)除氧器(3%-5%);同時(shí)，大氣環(huán)境下無(wú)需真空泵(對(duì)比真空除氧器)或高壓加熱設(shè)備(對(duì)比高壓除氧器)，運(yùn)行能耗降低 30%-50%。
3. 運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)便：結(jié)構(gòu)耐用，故障率低
核心部件長(zhǎng)壽命：旋膜器采用不銹鋼材質(zhì)(如 304、316L)，無(wú)易損件(如噴嘴、密封件)，正常工況下使用壽命可達(dá) 10-15 年，比噴霧式除氧器(5-8 年)延長(zhǎng) 50%;
維護(hù)成本低：日常維護(hù)僅需每季度檢查旋膜器是否結(jié)垢(可通過(guò)反沖洗清理)、排氣閥密封性及再沸騰管加熱效果，無(wú)需拆解核心部件，年維護(hù)成本僅為真空除氧器的 1/3。
4. 安全性能優(yōu)異：大氣壓力設(shè)計(jì)，風(fēng)險(xiǎn)可控
無(wú)超壓風(fēng)險(xiǎn)：設(shè)備運(yùn)行壓力為大氣壓，無(wú)需承受高壓(對(duì)比高壓除氧器)，設(shè)備壁厚僅需 6-10mm(比高壓除氧器薄 40%)，且配備安全閥與壓力報(bào)警系統(tǒng)，徹底避免 “超壓爆破” 風(fēng)險(xiǎn);
低溫運(yùn)行減腐蝕：除氧溫度為 100-102℃(低于高壓除氧器的 150-180℃)，大幅減少設(shè)備內(nèi)部的 “氧腐蝕”“氨腐蝕”，儲(chǔ)水箱與管道的腐蝕速率降低 60%，延長(zhǎng)整個(gè)給水系統(tǒng)的壽命。
三、適用場(chǎng)景與技術(shù)局限
1. 典型適用場(chǎng)景
工業(yè)鍋爐給水處理(壓力≤5.29MPa 的中低壓鍋爐)，如化工、紡織、造紙廠(chǎng)的生產(chǎn)用鍋爐;
熱電廠(chǎng)與供熱系統(tǒng)(裝機(jī)容量 300MW 以下)，尤其適合利用汽輪機(jī)低壓抽汽的場(chǎng)景;
無(wú)低壓蒸汽但有常壓熱源的場(chǎng)景(如配套燃?xì)獬哄仩t)，如小型供熱站、食品加工廠(chǎng);
對(duì)除氧效率要求高且負(fù)荷波動(dòng)大的場(chǎng)景(如調(diào)峰熱電廠(chǎng)、間歇式生產(chǎn)企業(yè))。
2. 技術(shù)局限
需飽和蒸汽供應(yīng)：若系統(tǒng)內(nèi)無(wú)現(xiàn)成低壓飽和蒸汽，需額外配套蒸汽發(fā)生器，會(huì)增加初始投資(約比有蒸汽來(lái)源的場(chǎng)景高 20%-30%);
占地面積較大：相比真空除氧器，需容納旋膜器、填料層與儲(chǔ)水箱，設(shè)備體積約為同處理量真空除氧器的 1.2-1.5 倍，不適用于空間極度受限的場(chǎng)景;
低溫氣體脫除有限：對(duì)水中溶解的低溫難解吸氣體(如 H₂S、CH₄)脫除效果較差(脫除率≤60%)，若原水含此類(lèi)氣體，需前置化學(xué)預(yù)處理(如加氧化劑)。
