一、大氣熱力式旋膜除氧器工作原理
大氣熱力式旋膜除氧器以 “旋膜布水 + 大氣壓力熱力脫氣” 為核心，工作壓力接近大氣壓(通常為 0.1-0.12MPa)，通過 “旋膜霧化 - 熱力加熱 - 氣體脫附 - 排氣除雜” 的連貫流程，實(shí)現(xiàn)水中溶解氧及其他不凝性氣體的高效去除，具體原理可分為四個(gè)關(guān)鍵階段：
1. 旋膜階段：旋膜器實(shí)現(xiàn)水流霧化與旋轉(zhuǎn)布水
待處理的給水(如鍋爐補(bǔ)給水、凝結(jié)水)經(jīng)進(jìn)水管進(jìn)入除氧器頂部的旋膜器(核心部件，由旋流室、導(dǎo)流葉片、布水膜管組成)。水流進(jìn)入旋流室后，在導(dǎo)流葉片的引導(dǎo)下產(chǎn)生高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，形成 “螺旋狀水流”;當(dāng)旋轉(zhuǎn)水流從布水膜管的細(xì)小縫隙(或噴口)流出時(shí)，受離心力與重力共同作用，會(huì)沿膜管內(nèi)壁展開成厚度僅 0.5-1mm 的 “均勻水膜”，并以螺旋軌跡向下流動(dòng)。
這種 “旋膜布水” 方式與低壓淋水盤式的 “柱狀水流”、高壓噴霧式的 “超細(xì)水霧” 不同：水膜的比表面積(約 500-800㎡/m³)遠(yuǎn)大于柱狀水流，且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能延長水流在除氧器內(nèi)的停留時(shí)間，同時(shí)避免水流相互碰撞導(dǎo)致的 “水團(tuán)團(tuán)聚”，為后續(xù)高效熱交換奠定基礎(chǔ)。
2. 加熱階段：大氣壓力下蒸汽加熱至飽和溫度
在旋膜器下方的 “加熱脫氣區(qū)”，持續(xù)通入大氣壓力下的飽和蒸汽(溫度約 100-105℃，壓力與除氧器內(nèi)壓力平衡)。蒸汽從加熱區(qū)底部的蒸汽分布管均勻噴出，向上流動(dòng)過程中與向下旋轉(zhuǎn)的水膜形成 “逆向接觸”—— 蒸汽的冷凝潛熱快速傳遞至水膜，使水膜溫度在幾秒內(nèi)升至當(dāng)前大氣壓力下的飽和溫度(約 100℃，具體隨海拔略有波動(dòng))。
根據(jù)亨利定律，當(dāng)水溫達(dá)到飽和溫度時(shí)，氧氣在水中的溶解度會(huì)降至極低水平(約 0.03mg/L)，此時(shí)水中溶解的氧氣分子會(huì)失去 “溶解載體”，為后續(xù)脫附創(chuàng)造必要條件。同時(shí)，水膜的薄型結(jié)構(gòu)使熱交換效率大幅提升，蒸汽冷凝率可達(dá) 95% 以上，避免蒸汽浪費(fèi)。
3. 脫氣階段：大氣環(huán)境下氣體快速分離
當(dāng)水膜達(dá)到飽和溫度后，除氧器內(nèi)的大氣壓力環(huán)境(蒸汽分壓占據(jù)絕大部分總壓力，不凝性氣體分壓低于 5Pa)會(huì)加速氣體脫附。根據(jù)道爾頓分壓定律，水中氧氣的平衡分壓遠(yuǎn)高于氣相中氧氣的分壓，氧氣分子會(huì)快速從水膜表面逸出，形成微小氣泡;同時(shí)，旋轉(zhuǎn)水膜的 “剪切作用” 會(huì)將氣泡破碎成更小的氣核，進(jìn)一步加速氣體向氣相空間擴(kuò)散。
部分未完全脫附的氧氣分子，會(huì)隨水流進(jìn)入加熱區(qū)下方的 “填料強(qiáng)化區(qū)”(部分型號(hào)配備波紋填料層)。水膜流經(jīng)填料層時(shí)，會(huì)被進(jìn)一步分散成 “細(xì)小水滴”，與殘余蒸汽再次接觸，實(shí)現(xiàn)二次脫氣，最終確保水中溶解氧含量降至 0.01-0.05mg/L，滿足 GB/T 1576-2018《工業(yè)鍋爐水質(zhì)》中 “低壓鍋爐給水溶解氧≤0.05mg/L” 的標(biāo)準(zhǔn)要求。
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?dú)狻⒍趸?與少量未冷凝的蒸汽混合后，會(huì)向上聚集至除氧器頂部的 “排氣系統(tǒng)”。該系統(tǒng)通常由 “擋板式汽水分離器” 和 “自動(dòng)排氣閥” 組成：
汽水分離器：通過擋板的攔截作用，分離排氣中攜帶的微小水滴，避免給水損失，同時(shí)防止水滴進(jìn)入排氣閥導(dǎo)致閥門損壞;
自動(dòng)排氣閥：采用 “雙閥座” 或 “浮球式” 結(jié)構(gòu)，能根據(jù)氣相中不凝性氣體的濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)排氣量 —— 當(dāng)不凝性氣體積累導(dǎo)致分壓升高時(shí)，閥門開度增大，加速排氣;當(dāng)氣體排出后，閥門自動(dòng)關(guān)小，減少蒸汽損耗，確保排氣效率與經(jīng)濟(jì)性平衡。
除氧后的合格給水會(huì)在除氧器底部的水箱內(nèi)匯集，經(jīng)給水泵輸送至鍋爐或其他用熱設(shè)備，完成除氧循環(huán)。
二、大氣熱力式旋膜除氧器的特點(diǎn)優(yōu)勢
相較于低壓淋水盤式除氧器、高壓噴霧式除氧器，大氣熱力式旋膜除氧器憑借 “旋膜布水 + 大氣壓力穩(wěn)定運(yùn)行” 的特性，在中小型工業(yè)場景中展現(xiàn)出綜合優(yōu)勢，具體如下：
1. 除氧效率高，水質(zhì)穩(wěn)定性強(qiáng)
水膜傳質(zhì)優(yōu)勢：旋膜形成的薄型水膜比表面積大，且旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)延長了氣液接觸時(shí)間，熱交換與氣體脫附效率比低壓淋水盤式提升 30%-50%，除氧后溶解氧含量可穩(wěn)定控制在 0.01-0.03mg/L，優(yōu)于淋水盤式的 0.02-0.05mg/L，更適配對給水水質(zhì)要求較高的低壓鍋爐(如額定壓力 1.25-2.5MPa 的工業(yè)鍋爐)。
抗負(fù)荷波動(dòng)能力強(qiáng)：當(dāng)給水流量在 ±20% 范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，旋膜器仍能穩(wěn)定形成水膜(淋水盤式在流量波動(dòng) ±10% 時(shí)易出現(xiàn)布水不均)，配合填料強(qiáng)化區(qū)的二次脫氣，可確保除氧效果不衰減，減少因水質(zhì)波動(dòng)導(dǎo)致的鍋爐腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。
2. 結(jié)構(gòu)緊湊，安裝靈活
體積小巧：旋膜布水無需多層淋水盤的 “堆疊式” 結(jié)構(gòu)，設(shè)備高度通常為 2.5-4m(同處理量淋水盤式高度約 3-5m)，占地面積減少 20%-30%，適合廠房空間有限的中小型企業(yè)。
安裝成本低：工作壓力接近大氣壓，無需高壓設(shè)備的厚壁殼體與防爆地基，僅需平整地面即可安裝;同時(shí)，設(shè)備重量輕(同處理量比淋水盤式輕 15%-20%)，無需大型吊裝設(shè)備，安裝工期縮短 30% 以上。
3. 能耗低，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性突出
蒸汽利用率高：逆向接觸的氣液換熱模式 + 水膜的高效吸熱特性，使蒸汽冷凝率可達(dá) 96% 以上，蒸汽單耗僅為 0.07-0.1t 蒸汽 /t 給水，低于低壓淋水盤式的 0.08-0.12t 蒸汽 /t 給水，年運(yùn)行可節(jié)省 10%-15% 的蒸汽成本。
無額外動(dòng)力消耗：無需高壓噴霧式的高壓霧化泵，僅需常規(guī)給水泵即可滿足旋膜器的進(jìn)水壓力要求(通常 0.2-0.3MPa)，額外電能消耗幾乎為零，長期運(yùn)行成本優(yōu)勢顯著。
4. 維護(hù)便捷，故障率低
核心部件耐用：旋膜器采用不銹鋼材質(zhì)(如 304、316L)，導(dǎo)流葉片與布水膜管無易損件，使用壽命可達(dá) 15-20 年(淋水盤式淋水盤壽命約 10-15 年);自動(dòng)排氣閥為標(biāo)準(zhǔn)化部件，維護(hù)周期長(每 1-2 年檢查一次)。
無堵塞風(fēng)險(xiǎn)：旋膜器的布水縫隙(或噴口)直徑約 1-2mm，且水流旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的 “自清洗作用” 可減少雜質(zhì)沉積，相比低壓淋水盤式的 8-15mm 布水孔，雖直徑更小，但不易堵塞(因旋轉(zhuǎn)水流能沖刷縫隙內(nèi)的微小雜質(zhì))，維護(hù)頻率比淋水盤式低 50%。
5. 適配場景廣泛，兼容性強(qiáng)
適配中小規(guī)模給水：處理量范圍為 0.5-30t/h，可匹配額定蒸發(fā)量 0.5-30t/h 的低壓鍋爐、熱水鍋爐，以及化工、制藥、食品加工等行業(yè)的中小型用熱設(shè)備，覆蓋場景比高壓噴霧式更廣泛(高壓噴霧式多用于≥10t/h 的高壓鍋爐)。
兼容多種熱源：可利用鍋爐排污水余熱、太陽能蒸汽、生物質(zhì)鍋爐蒸汽等低品位熱源(壓力 0.1-0.15MPa，溫度 100-108℃)，無需額外配置高壓蒸汽源，尤其適合注重節(jié)能降耗的企業(yè)。
易與舊系統(tǒng)改造：出口除氧水壓力接近大氣壓，可直接對接現(xiàn)有鍋爐給水泵，無需改造管道系統(tǒng)，是低壓淋水盤式除氧器、傳統(tǒng)填料式除氧器的理想升級替代設(shè)備。
6. 安全性能可靠，運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)低
低壓運(yùn)行更安全：工作壓力接近大氣壓，設(shè)備本體殼體厚度僅 8-12mm，無高壓泄漏、殼體爆裂風(fēng)險(xiǎn);同時(shí)，水箱配備液位自動(dòng)控制與溢流保護(hù)裝置，可防止水位過高導(dǎo)致的 “滿水” 或過低導(dǎo)致的 “干燒”，運(yùn)行安全性優(yōu)于高壓噴霧式除氧器。
排氣系統(tǒng)穩(wěn)定：擋板式汽水分離器可有效避免水滴進(jìn)入排氣閥，減少閥門故障;自動(dòng)排氣閥的雙閥座設(shè)計(jì)能防止 “卡死”，確保不凝性氣體及時(shí)排出，避免因氣體積累導(dǎo)致的除氧效率下降。
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