一、鍋爐除氧器核心工藝原理
鍋爐除氧器的核心目標(biāo)是去除鍋爐給水中的氧氣及其他腐蝕性氣體(如二氧化碳)，避免熱力設(shè)備(鍋爐、管道、換熱器等)發(fā)生氧腐蝕，其工藝原理基于 “氣體溶解度與溫度、壓力的關(guān)聯(lián)特性”，主流技術(shù)可分為物理除氧和化學(xué)除氧兩大類，其中物理除氧(熱力除氧)在工業(yè)鍋爐中應(yīng)用最廣泛。
(一)主流工藝原理：熱力除氧技術(shù)
熱力除氧是利用 “亨利定律” 和 “道爾頓分壓定律” 實現(xiàn)氣體脫除，具體過程可拆解為三個關(guān)鍵階段：
原理基礎(chǔ)：雙定律協(xié)同作用
亨利定律：氣體在水中的溶解度與該氣體在水面上方的分壓成正比，即分壓越低、溶解度越小;
道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力等于各組分氣體分壓之和。當(dāng)水被加熱至沸點時，水面上方的蒸汽分壓接近總壓，其他氣體(如氧氣)的分壓被大幅稀釋至趨近于零，此時水中溶解的氧氣會因溶解度急劇下降而逸出。
核心流程：三段式脫氣過程
預(yù)熱階段：鍋爐給水(常為 20-40℃)進(jìn)入除氧器后，先與高溫蒸汽(通常為 0.02-0.05MPa 飽和蒸汽)進(jìn)行初步換熱，水溫升至 80-90℃，水中部分氧氣隨溫度升高初步析出;
沸騰除氧階段：預(yù)熱后的水進(jìn)入除氧塔核心區(qū)域，與大量飽和蒸汽逆向接觸，水被快速加熱至對應(yīng)壓力下的沸點(常壓下約 100℃，壓力升高時沸點同步上升)。此時水面上方幾乎全為蒸汽，氧氣分壓趨近于零，水中溶解的氧氣、二氧化碳等氣體以氣泡形式劇烈逸出，通過除氧器頂部的排氣閥排出;
深度除氧階段：經(jīng)沸騰除氧后的水進(jìn)入除氧器下部的儲水箱，水箱內(nèi)持續(xù)通入少量蒸汽維持水溫(避免水溫下降導(dǎo)致氣體重新溶解)，同時水流經(jīng)多層篩板或填料層，進(jìn)一步破碎水流、增大氣液接觸面積，將殘余溶解氧降至 0.05mg/L 以下(符合 GB/T 1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求)。
(二)輔助工藝原理：化學(xué)除氧技術(shù)
化學(xué)除氧作為熱力除氧的補(bǔ)充，適用于低參數(shù)鍋爐或熱力除氧后仍需深度脫氣的場景，其原理是通過化學(xué)藥劑與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將氧氣轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，常見技術(shù)路徑包括：
亞硫酸鈉法：向給水中投加 Na₂SO₃，反應(yīng)式為「2Na₂SO₃ + O₂ = 2Na₂SO₄」，生成的硫酸鈉無腐蝕性，且不影響鍋爐水質(zhì);
聯(lián)氨法：適用于高壓鍋爐(壓力>6MPa)，聯(lián)氨(N₂H₄)與氧氣反應(yīng)生成 N₂和 H₂O(「N₂H₄ + O₂ = N₂↑ + 2H₂O」)，產(chǎn)物無殘留、無腐蝕，但聯(lián)氨具有毒性，需嚴(yán)格控制投加量和操作安全;
催化劑輔助除氧：在除氧器內(nèi)設(shè)置催化劑(如銅鋅合金、鈀碳催化劑)，加速水中氧氣與氫氣的反應(yīng)(「2H₂ + O₂ = 2H₂O」)，實現(xiàn)無藥劑殘留的深度除氧，多用于對水質(zhì)要求極高的電站鍋爐。
二、鍋爐除氧器的核心優(yōu)勢
除氧器作為鍋爐系統(tǒng)的 “防腐衛(wèi)士”，其優(yōu)勢不僅體現(xiàn)在防腐蝕保護(hù)上，還能提升系統(tǒng)效率、降低運維成本，具體可從設(shè)備保護(hù)、能耗優(yōu)化、運行穩(wěn)定性、環(huán)保適配四大維度展開：
(一)設(shè)備保護(hù)：從根源杜絕氧腐蝕，延長使用壽命
避免金屬腐蝕失效：水中的氧氣會與鍋爐受熱面(鋼管、水冷壁)、管道的鐵元素發(fā)生氧化反應(yīng)(「4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 2Fe₂O₃・H₂O」，即鐵銹)，導(dǎo)致管壁變薄、出現(xiàn)腐蝕坑洞，嚴(yán)重時會引發(fā)管道泄漏、鍋爐爆管等安全事故。除氧器可將給水溶解氧降至 0.05mg/L 以下，使腐蝕速率降低 90% 以上，大幅延長鍋爐、管道的使用壽命(通�？蓮� 5-8 年延長至 15-20 年);
減少水垢生成：氧氣與水中的鈣、鎂離子結(jié)合會加速水垢(如碳酸鈣、氫氧化鎂)的形成，水垢導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼鐵的 1/50-1/100，會導(dǎo)致鍋爐受熱面?zhèn)鳠嵝氏陆�。除氧器通過脫除氧氣，間接減少水垢生成量，避免因水垢堆積引發(fā)的 “局部過熱” 問題。
(二)能耗優(yōu)化：降低鍋爐熱損失，提升能源利用效率
減少排污能耗浪費：當(dāng)鍋爐給水中溶解氧超標(biāo)時，為控制腐蝕和水垢，需增大鍋爐排污量(將含腐蝕產(chǎn)物、水垢的水排出)，而排污會帶走大量高溫水(溫度通常為 150-250℃)，造成熱能損失。除氧器可將溶解氧控制在達(dá)標(biāo)范圍內(nèi)，使鍋爐排污率從 5%-8% 降至 2%-3%，按 10t/h 鍋爐計算，每年可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤消耗約 100-150 噸;
提升換熱效率：無腐蝕、少水垢的鍋爐受熱面，傳熱效率可維持在設(shè)計值的 95% 以上，避免因傳熱效率下降導(dǎo)致的 “燃料消耗增加”。例如，某 10MPa 電站鍋爐，若受熱面結(jié)垢厚度達(dá) 1mm，燃料消耗量會增加 5%-8%，而除氧器可通過減少水垢間接降低燃料成本。
(三)運行穩(wěn)定性：保障系統(tǒng)連續(xù)運行，降低運維成本
減少故障停機(jī)頻次：氧腐蝕會導(dǎo)致鍋爐管道出現(xiàn) “點蝕”“潰瘍腐蝕”，輕則引發(fā)管道泄漏，重則導(dǎo)致鍋爐緊急停機(jī)檢修(單次停機(jī)損失可達(dá)數(shù)萬元至數(shù)十萬元)。除氧器可將腐蝕故障發(fā)生率降低 80% 以上，保障鍋爐系統(tǒng)連續(xù)穩(wěn)定運行(年運行時間可從 7000 小時提升至 8000 小時以上);
降低維護(hù)工作量：無腐蝕的設(shè)備內(nèi)部清潔度更高，無需頻繁拆解清理腐蝕產(chǎn)物或更換腐蝕管道，運維人員的巡檢、維修工作量可減少 30%-50%，同時降低備件更換成本(如管道、閥門的更換頻次減少)。
(四)環(huán)保適配：符合現(xiàn)代工業(yè)綠色發(fā)展需求
減少化學(xué)藥劑污染：相比單純依賴化學(xué)除氧(需持續(xù)投加亞硫酸鈉、聯(lián)氨等藥劑)，熱力除氧以蒸汽為介質(zhì)，無化學(xué)藥劑殘留，避免藥劑隨鍋爐排污進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，降低環(huán)保處理壓力;
適配新能源鍋爐系統(tǒng)：在生物質(zhì)鍋爐、余熱鍋爐等新能源熱力系統(tǒng)中，給水水質(zhì)要求更高(生物質(zhì)燃料含硫量較高，易與氧氣協(xié)同加劇腐蝕)，除氧器可通過穩(wěn)定的脫氣效果，保障新能源鍋爐的環(huán)保運行，助力實現(xiàn) “雙碳” 目標(biāo)。
三、不同場景下的優(yōu)勢側(cè)重
應(yīng)用場景核心優(yōu)勢體現(xiàn)典型案例
電站高壓鍋爐深度除氧(≤0.005mg/L)、適配聯(lián)氨輔助300MW 火電機(jī)組鍋爐除氧系統(tǒng)
工業(yè)蒸汽鍋爐低成本運行、減少排污能耗紡織廠 10t/h 蒸汽鍋爐除氧器
余熱回收系統(tǒng)低溫適配(可處理 40-60℃給水)鋼鐵廠余熱鍋爐除氧裝置
生物質(zhì)鍋爐防硫氧協(xié)同腐蝕、無藥劑污染生物質(zhì)發(fā)電站 130t/h 鍋爐除氧系統(tǒng)
