一、旋膜式除氧器核心工藝原理

旋膜式除氧器是在傳統熱力除氧器基礎上，通過 “旋膜霧化技術” 優化氣液接觸方式的高效除氧設備，其核心特征是利用旋膜器將給水轉化為 “螺旋狀水膜”，大幅增加與高溫蒸汽的接觸面積，實現快速加熱與深度脫氣。相比傳統淋水盤式除氧器，其除氧效率更高、適應負荷范圍更廣，廣泛應用于電站、化工、冶金等領域的中高壓鍋爐系統，工藝原理可拆解為 “旋膜霧化 - 混合加熱 - 蒸汽擦洗 - 分離脫氣 - 穩壓儲水” 五大核心環節。

(一)原理基礎：螺旋水膜強化氣液傳質

旋膜式除氧器仍以亨利定律和道爾頓分壓定律為理論核心，但通過 “旋膜霧化” 結構突破了傳統除氧器 “水滴接觸” 的局限：在除氧頭內，給水經旋膜器(核心部件)的切線方向進入，在離心力作用下沿器壁形成厚度僅 0.1-0.3mm 的螺旋狀水膜，水膜與從下方上升的高溫蒸汽(通常為 0.15-0.8MPa 飽和蒸汽)形成 “逆向錯流接觸”。這種接觸方式使氣液傳質面積比傳統淋水盤式除氧器增大 5-8 倍，傳質效率提升 30% 以上，可快速將水溫加熱至飽和溫度，同時讓水中溶解的氧氣、二氧化碳等氣體充分析出。

例如，在 0.5MPa 工作壓力下，傳統淋水盤式除氧器需 1.5-2m 高度的除氧頭實現有效脫氣，而旋膜式除氧器僅需 0.8-1.2m 高度，且溶解氧去除率更高(可達 99.9% 以上)。

(二)核心流程：五步高效除氧過程

旋膜式除氧器的運行流程圍繞 “旋膜霧化” 展開，除氧頭與儲水箱分體設計(部分型號為一體化)，具體步驟如下：

旋膜霧化：低溫給水(20-40℃)通過除氧頭頂部的進水管道進入旋膜器，旋膜器內的導流葉片使水流產生旋轉，在離心力作用下沿除氧頭內壁形成連續的螺旋狀水膜，水膜向下流動過程中不斷被拉伸、細化，形成 “霧化水膜”(水膜表面積可達 1000-1500㎡/m³ 給水);

混合加熱：從除氧頭下部蒸汽入口進入的高溫飽和蒸汽，向上流動過程中與螺旋水膜逆向接觸，蒸汽快速冷凝釋放熱量，將水膜加熱至對應壓力下的飽和溫度(升溫速率可達 8-12℃/s)，水中溶解的氣體因溶解度急劇下降開始析出，初步脫除 70-80% 的溶解氧;

蒸汽擦洗：加熱至飽和溫度的水膜繼續向下流動，進入除氧頭中部的 “蒸汽擦洗區”。該區域設置多層蒸汽噴射管，向水膜噴射少量二次蒸汽，對水膜進行 “擦洗”，打破水膜表面的氣膜阻力，使殘余的微小氣泡(直徑 1-5μm)充分逸出，進一步脫除 20-25% 的溶解氧;

分離脫氣：經蒸汽擦洗后的汽水混合物進入除氧頭下部的汽水分離區，內置的絲網分離器或波紋板分離器利用 “慣性攔截” 原理，將水中夾帶的殘余氣泡徹底分離，氣體通過除氧頭頂部的排氣閥排出，脫氣后的合格水(溶解氧≤0.01mg/L)進入儲水箱;

穩壓儲水：合格水儲存于下部的儲水箱，儲水箱配備水位控制系統(如電動調節閥 + 液位變送器)和壓力控制系統(如安全閥 + 壓力變送器)，維持水箱內壓力穩定(波動≤±0.03MPa)、水位穩定(波動≤±50mm)，確保向鍋爐持續供應低氧給水。

(三)關鍵結構與技術適配

旋膜式除氧器的高效運行依賴三大核心結構的協同，這也是其區別于其他除氧器的關鍵：

旋膜器：作為核心部件，常用結構包括 “導流葉片式”“切向孔板式”，其中導流葉片式旋膜器適配性更強(可適應 50%-120% 的負荷波動)。例如，某型號導流葉片式旋膜器的葉片角度可通過調節機構微調，確保在低負荷時仍能形成穩定水膜;

蒸汽擦洗裝置：多采用多孔噴射管，蒸汽噴射方向與水膜流動方向呈 45° 角，既保證 “擦洗” 效果，又避免破壞水膜連續性。噴射管的蒸汽孔徑通常為 3-5mm，確保蒸汽均勻分布;

汽水分離元件：主流采用不銹鋼絲網分離器(絲網目數為 100-120 目)，分離效率可達 99.5% 以上，能捕捉直徑≥1μm 的微小氣泡，避免氣體隨水流進入儲水箱導致 “二次溶氧”。

二、旋膜式除氧器的核心優勢

相比傳統淋水盤式除氧器、真空除氧器、無頭除氧器，旋膜式除氧器憑借 “高效傳質、寬負荷適配、成本適中” 的特點，成為中高壓鍋爐系統的主流選擇，核心優勢可從除氧效率、負荷適應性、成本控制、運行穩定性四大維度展開：

(一)除氧效率優勢：傳質效率高，脫氣效果更徹底

氣液接觸充分：螺旋水膜的大表面積與逆向錯流接觸方式，使氣液傳質效率比傳統淋水盤式除氧器高 30-50%，可將溶解氧穩定控制在 0.01mg/L 以下(部分高端型號可達 0.005mg/L)，滿足中高壓鍋爐(壓力 3.82-13.7MPa)的水質要求;

脫氣速度快：從給水進入除氧頭到完成脫氣，全程僅需 3-5s(傳統淋水盤式除氧器需 8-10s)，可快速響應鍋爐給水需求，避免因脫氣滯后導致的水質波動;

抗水質波動能力強：即使給水含氧量波動較大(如從 5mg/L 升至 10mg/L)，旋膜式除氧器仍能通過 “旋膜霧化 + 蒸汽擦洗” 的雙重作用，維持出口溶解氧穩定，而傳統除氧器易出現水質超標。

(二)負荷適應性優勢：寬范圍負荷波動，無需頻繁調整

負荷適配范圍廣：可穩定適應 30%-120% 的給水負荷波動(傳統淋水盤式除氧器僅能適應 60%-110%)，尤其適合負荷變化頻繁的工業鍋爐(如化工廠、冶金廠的間歇式生產鍋爐);

低負荷性能優異：在 30% 低負荷工況下，旋膜器仍能形成穩定的螺旋水膜(傳統淋水盤式除氧器低負荷時易出現 “斷水膜” 現象，導致脫氣不徹底)，溶解氧控制精度波動≤±0.002mg/L;

啟停速度快：設備啟動時，從冷態到達到額定除氧效果僅需 15-20min(傳統除氧器需 30-40min)，停機時無需復雜的泄壓流程，適配鍋爐的頻繁啟停需求。

(三)成本控制優勢：初期投資適中，運行維護成本低

初期投資合理：相比無頭除氧器(集成化程度高，成本高 15-20%)，旋膜式除氧器結構相對簡單(除氧頭 + 儲水箱分體設計)，初期投資低 10-15%;相比真空除氧器(需配套真空泵，成本高 8-12%)，無需額外輔助設備，投資更具優勢;

運行能耗低：蒸汽消耗量比傳統淋水盤式除氧器低 5-8%(因傳質效率高，蒸汽利用率提升)，以 50t/h 處理量的除氧器為例，每年可節省蒸汽消耗約 800-1200 噸，折合標準煤 96-144 噸，降低能源成本 8-12 萬元;

維護成本低：核心部件旋膜器的使用壽命可達 5-8 年(傳統淋水盤式除氧器的淋水盤 3-5 年需更換)，且分離元件、蒸汽噴射管的易損件更換周期長(2-3 年一次)，每年維護成本僅為傳統除氧器的 60-70%。

(四)運行穩定性優勢：結構可靠，故障風險低

抗結垢能力強：螺旋水膜在除氧頭內壁流動時，會對器壁產生 “沖刷” 作用，減少水垢附著(傳統淋水盤式除氧器的淋水盤易積垢，需定期清理)，降低因結垢導致的傳熱效率下降問題;

系統漏點少：除氧頭與儲水箱之間的連接管道采用法蘭 + 密封墊密封，配合壓力監測裝置，可及時發現泄漏隱患，且整體結構無復雜運動部件(如無頭除氧器的內置分離元件拆裝難度大)，故障發生率比無頭除氧器低 20-25%;

操作便捷：采用全自動控制系統(含水位、壓力、溶解氧在線監測)，可實現 “一鍵啟停”，運維人員僅需每周巡檢 1-2 次，操作復雜度遠低于真空除氧器(需監控真空泵運行狀態)。

三、不同場景下的優勢側重與典型應用

應用場景核心優勢體現典型案例

中高壓電站鍋爐(300MW 以下)除氧效果優、負荷適配廣某 135MW 亞臨界電站鍋爐除氧系統

工業中壓鍋爐(3.82-9.8MPa)低維護成本、抗結垢能力強化工廠 50t/h 中壓蒸汽鍋爐除氧裝置

間歇式生產鍋爐寬負荷波動、啟停速度快冶金廠 20t/h 間歇式蒸汽鍋爐除氧器

鍋爐房改造項目(替換傳統除氧器)投資適中、安裝便捷某老紡織廠 10t/h 鍋爐除氧器改造項目

余熱回收鍋爐(中溫蒸汽)蒸汽利用率高、脫氣速度快玻璃廠 30t/h 余熱鍋爐除氧系統