一、高壓噴霧式除氧器工作原理
高壓噴霧式除氧器以 “高壓霧化強化傳質(zhì)” 為核心，結(jié)合熱力作用實現(xiàn)高效除氧，其工作原理圍繞 “霧化 - 加熱 - 脫氣 - 排氣” 四個關(guān)鍵階段展開，充分利用高壓環(huán)境下的傳質(zhì)優(yōu)勢，具體過程如下：
1. 霧化階段：高壓噴霧實現(xiàn)水的超細分散
待處理的給水(通常為鍋爐給水)經(jīng)高壓給水泵增壓至0.5-3.0MPa(具體壓力根據(jù)鍋爐參數(shù)匹配)，通過除氧器頂部的高壓霧化噴嘴(多為離心式或撞擊式噴嘴)噴出。在高壓作用下，水流被破碎成直徑僅幾十至幾百微米的超細水霧顆粒，水霧的比表面積(單位質(zhì)量物質(zhì)的表面積)較傳統(tǒng)填料式除氧器的水流提升數(shù)十倍，極大增加了水與加熱介質(zhì)的接觸面積，為后續(xù)快速加熱與氣體脫附奠定基礎(chǔ)。
2. 加熱階段：高溫蒸汽瞬時加熱至飽和溫度
霧化后的水霧進入除氧器的 “加熱脫氣區(qū)”，與從下方或側(cè)面通入的高溫加熱蒸汽(通常為鍋爐產(chǎn)生的飽和蒸汽或過熱蒸汽，溫度高于對應(yīng)壓力下的給水飽和溫度)直接接觸。由于水霧顆粒細小、熱交換面積大，熱量可在瞬間傳遞至水霧中，使給水快速升溫至當前工作壓力下的飽和溫度(高壓工況下飽和溫度通常高于 100℃，如 1MPa 壓力下飽和溫度約 180℃)。根據(jù)亨利定律，水溫升高會顯著降低氧氣在水中的溶解度，為氣體逸出創(chuàng)造條件。
3. 脫氣階段：高壓環(huán)境加速氣體分離
當給水達到飽和溫度后，除氧器內(nèi)的高壓環(huán)境(與給水壓力、蒸汽壓力平衡)會進一步強化氣體脫附過程。根據(jù)道爾頓分壓定律，高壓下加熱蒸汽的分壓占據(jù)除氧器內(nèi)總壓力的絕大部分，導致氧氣、二氧化碳等不凝性氣體的分壓被壓縮至極低水平。此時，水中溶解的氣體與氣相中氣體的分壓差急劇增大，氣體分子會快速從水霧顆粒內(nèi)部向表面擴散，最終以微小氣泡的形式逸出，進入氣相空間。
同時，高壓環(huán)境下氣體分子的運動速率加快，水霧與蒸汽的相對流速更高，進一步促進了氣液兩相之間的傳質(zhì)效率，使脫氣過程在短時間內(nèi)完成(通常僅需幾秒至十幾秒)。
4. 排氣階段：高效排出不凝性氣體
逸出的不凝性氣體(主要為氧氣，含少量氮氣、二氧化碳)與少量未冷凝的蒸汽混合后，會向上聚集至除氧器頂部的 “排氣區(qū)”。該區(qū)域配備高效排氣裝置，如 “蒸汽噴射抽氣器” 或 “自動排氣閥組”：蒸汽噴射抽氣器利用高壓蒸汽的射流作用產(chǎn)生負壓，將不凝性氣體強制抽出;自動排氣閥組則通過壓力感應(yīng)，在不凝性氣體積累到一定濃度時自動開啟排氣，確保氣體及時排出，避免其在除氧器內(nèi)積累導致分壓升高，影響除氧效果。
此外，除氧后的給水(稱為 “除氧水”)會在除氧器底部的水箱內(nèi)匯集，經(jīng)管道輸送至鍋爐，完成給水除氧循環(huán)。
二、高壓噴霧式除氧器的特點優(yōu)勢
相較于傳統(tǒng)的低位熱力除氧器、高位填料式除氧器，高壓噴霧式除氧器憑借 “高壓霧化 + 高效傳質(zhì)” 的結(jié)構(gòu)特性，在除氧效率、運行穩(wěn)定性、適用場景等方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，具體如下：
1. 除氧效率高，指標穩(wěn)定達標
傳質(zhì)效率最大化：高壓霧化形成的超細水霧大幅增加氣液接觸面積，配合高壓環(huán)境下的高濃度差，使氧氣脫附速率提升 3-5 倍，除氧后水中溶解氧含量可穩(wěn)定控制在0.005mg/L 以下，遠優(yōu)于 GB/T 1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》中 “溶解氧≤0.05mg/L” 的標準要求，尤其適用于對給水水質(zhì)要求極高的高壓、超高壓鍋爐(如電站鍋爐、大型工業(yè)鍋爐)。
抗負荷波動能力強：當鍋爐給水流量、溫度出現(xiàn)短期波動時，超細水霧的快速加熱與脫氣特性可快速適應(yīng)負荷變化，避免因負荷波動導致的除氧效率下降，確保除氧指標穩(wěn)定，減少鍋爐管道的氧腐蝕風險。
2. 結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小
無需大量填料：傳統(tǒng)填料式除氧器需填充大量波紋填料、鮑爾環(huán)等結(jié)構(gòu)以增加接觸面積，而高壓噴霧式除氧器通過霧化噴嘴即可實現(xiàn)高效傳質(zhì)，省去了龐大的填料層，設(shè)備整體高度可降低 40%-60%(通常設(shè)備高度僅 3-6m)，占地面積減少 30% 以上。
適配緊湊廠房布局：對于電站、大型化工廠等場地空間有限的場景，緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計可靈活融入現(xiàn)有系統(tǒng)，無需為設(shè)備預(yù)留過大的安裝空間，降低基建規(guī)劃難度。
3. 能耗較低，運行經(jīng)濟性好
蒸汽利用率高：水霧與蒸汽的瞬時充分接觸，使蒸汽的冷凝潛熱被最大化利用，蒸汽冷凝率可達 95% 以上，避免了傳統(tǒng)除氧器因接觸不充分導致的蒸汽浪費;同時，部分設(shè)備設(shè)計有 “蒸汽回收裝置”，可將排氣中的少量蒸汽冷凝回收，進一步降低蒸汽消耗。
減少水泵能耗損失：高壓噴霧式除氧器的給水壓力與鍋爐給水系統(tǒng)壓力匹配，無需額外增加增壓泵(部分場景可直接利用鍋爐給水泵的壓力)，減少了配套設(shè)備的能耗，降低整體運行成本。
4. 維護便捷，使用壽命長
無易堵塞填料：傳統(tǒng)填料式除氧器的填料層易因水中雜質(zhì)沉積、結(jié)垢導致堵塞，需定期拆解清洗;而高壓噴霧式除氧器無填料結(jié)構(gòu)，僅需定期檢查霧化噴嘴(通常每 6-12 個月檢查一次)，若噴嘴堵塞，可通過高壓反沖洗或更換噴嘴快速解決，維護工作量減少 60% 以上。
設(shè)備磨損小：霧化噴嘴采用耐磨、耐腐蝕材料(如不銹鋼、陶瓷)制成，在高壓工況下的使用壽命可達 3-5 年;除氧器殼體采用高壓容器專用鋼材，抗疲勞強度高，整體設(shè)備使用壽命可達 15-20 年，遠高于傳統(tǒng)低位除氧器。
5. 適用場景廣泛，適配高壓系統(tǒng)
適配高壓 / 超高壓鍋爐：對于額定壓力≥3.82MPa 的電站鍋爐、大型工業(yè)高壓鍋爐，高壓噴霧式除氧器可匹配其給水壓力需求，確保除氧水水質(zhì)滿足高壓鍋爐對 “低氧腐蝕” 的嚴格要求，是高壓鍋爐給水系統(tǒng)的核心除氧設(shè)備。
兼容多種熱源：可利用鍋爐自產(chǎn)飽和蒸汽、過熱蒸汽，也可適配余熱蒸汽、工業(yè)廢熱蒸汽等熱源，只需根據(jù)熱源參數(shù)調(diào)整霧化壓力與蒸汽流量，即可保持穩(wěn)定除氧效果，適用于化工、電力、冶金等多行業(yè)的高溫高壓給水處理場景。
6. 安全性能可靠，運行風險低
高壓密封性能優(yōu)：設(shè)備本體采用高壓容器設(shè)計標準，法蘭、焊縫等密封部位采用專用密封結(jié)構(gòu)(如金屬纏繞墊片、O 型圈)，確保高壓工況下無泄漏風險，避免因高壓水或蒸汽泄漏引發(fā)的安全事故。
壓力 / 液位控制精準：配備高精度壓力傳感器、液位傳感器及自動控制系統(tǒng)，可實時監(jiān)控除氧器內(nèi)壓力、液位變化，當壓力過高或液位異常時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)安全閥泄壓或調(diào)整給水 / 蒸汽流量，確保設(shè)備在安全工況下穩(wěn)定運行。
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