一、鍋爐除氧器核心工藝原理

鍋爐除氧器的核心目標是去除鍋爐給水中的氧氣及其他腐蝕性氣體(如二氧化碳)，避免熱力設備(鍋爐、管道、換熱器等)發生氧腐蝕，其工藝原理基于 “氣體溶解度與溫度、壓力的關聯特性”，主流技術可分為物理除氧和化學除氧兩大類，其中物理除氧(熱力除氧)在工業鍋爐中應用最廣泛。

(一)主流工藝原理：熱力除氧技術

熱力除氧是利用 “亨利定律” 和 “道爾頓分壓定律” 實現氣體脫除，具體過程可拆解為三個關鍵階段：

原理基礎：雙定律協同作用

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

預熱階段：鍋爐給水(常為 20-40℃)進入除氧器后，先與高溫蒸汽(通常為 0.02-0.05MPa 飽和蒸汽)進行初步換熱，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：預熱后的水進入除氧塔核心區域，與大量飽和蒸汽逆向接觸，水被快速加熱至對應壓力下的沸點(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：經沸騰除氧后的水進入除氧器下部的儲水箱，水箱內持續通入少量蒸汽維持水溫(避免水溫下降導致氣體重新溶解)，同時水流經多層篩板或填料層，進一步破碎水流、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《工業鍋爐水質》標準要求)。

(二)輔助工藝原理：化學除氧技術

化學除氧作為熱力除氧的補充，適用于低參數鍋爐或熱力除氧后仍需深度脫氣的場景，其原理是通過化學藥劑與氧氣發生氧化還原反應，將氧氣轉化為無害物質，常見技術路徑包括：

亞硫酸鈉法：向給水中投加 Na₂SO₃，反應式為「2Na₂SO₃ + O₂ = 2Na₂SO₄」，生成的硫酸鈉無腐蝕性，且不影響鍋爐水質;

聯氨法：適用于高壓鍋爐(壓力>6MPa)，聯氨(N₂H₄)與氧氣反應生成 N₂和 H₂O(「N₂H₄ + O₂ = N₂↑ + 2H₂O」)，產物無殘留、無腐蝕，但聯氨具有毒性，需嚴格控制投加量和操作安全;

催化劑輔助除氧：在除氧器內設置催化劑(如銅鋅合金、鈀碳催化劑)，加速水中氧氣與氫氣的反應(「2H₂ + O₂ = 2H₂O」)，實現無藥劑殘留的深度除氧，多用于對水質要求極高的電站鍋爐。

二、鍋爐除氧器的核心優勢

除氧器作為鍋爐系統的 “防腐衛士”，其優勢不僅體現在防腐蝕保護上，還能提升系統效率、降低運維成本，具體可從設備保護、能耗優化、運行穩定性、環保適配四大維度展開：

(一)設備保護：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)、管道的鐵元素發生氧化反應(「4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 2Fe₂O₃・H₂O」，即鐵銹)，導致管壁變薄、出現腐蝕坑洞，嚴重時會引發管道泄漏、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(通常可從 5-8 年延長至 15-20 年);

減少水垢生成：氧氣與水中的鈣、鎂離子結合會加速水垢(如碳酸鈣、氫氧化鎂)的形成，水垢導熱系數僅為鋼鐵的 1/50-1/100，會導致鍋爐受熱面傳熱效率下降。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的 “局部過熱” 問題。

(二)能耗優化：降低鍋爐熱損失，提升能源利用效率

減少排污能耗浪費：當鍋爐給水中溶解氧超標時，為控制腐蝕和水垢，需增大鍋爐排污量(將含腐蝕產物、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標范圍內，使鍋爐排污率從 5%-8% 降至 2%-3%，按 10t/h 鍋爐計算，每年可節省標準煤消耗約 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計值的 95% 以上，避免因傳熱效率下降導致的 “燃料消耗增加”。例如，某 10MPa 電站鍋爐，若受熱面結垢厚度達 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)運行穩定性：保障系統連續運行，降低運維成本

減少故障停機頻次：氧腐蝕會導致鍋爐管道出現 “點蝕”“潰瘍腐蝕”，輕則引發管道泄漏，重則導致鍋爐緊急停機檢修(單次停機損失可達數萬元至數十萬元)。除氧器可將腐蝕故障發生率降低 80% 以上，保障鍋爐系統連續穩定運行(年運行時間可從 7000 小時提升至 8000 小時以上);

降低維護工作量：無腐蝕的設備內部清潔度更高，無需頻繁拆解清理腐蝕產物或更換腐蝕管道，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)環保適配：符合現代工業綠色發展需求

減少化學藥劑污染：相比單純依賴化學除氧(需持續投加亞硫酸鈉、聯氨等藥劑)，熱力除氧以蒸汽為介質，無化學藥劑殘留，避免藥劑隨鍋爐排污進入污水處理系統，降低環保處理壓力;

適配新能源鍋爐系統：在生物質鍋爐、余熱鍋爐等新能源熱力系統中，給水水質要求更高(生物質燃料含硫量較高，易與氧氣協同加劇腐蝕)，除氧器可通過穩定的脫氣效果，保障新能源鍋爐的環保運行，助力實現 “雙碳” 目標。

三、不同場景下的優勢側重

應用場景核心優勢體現典型案例

電站高壓鍋爐深度除氧(≤0.005mg/L)、適配聯氨輔助300MW 火電機組鍋爐除氧系統

工業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

生物質鍋爐防硫氧協同腐蝕、無藥劑污染生物質發電站 130t/h 鍋爐除氧系統