一、無頭除氧器核心工藝原理

無頭除氧器(又稱 “無塔除氧器”“一體化除氧器”)是在傳統熱力除氧器基礎上優化而來的高效除氧設備，其核心特征是取消獨立的除氧頭(脫氣塔)，將 “加熱、布水、脫氣、儲水” 功能集成于單個承壓容器內，通過 “蒸汽與給水直接混合加熱 + 高效汽水分離” 的工藝，實現給水深度除氧。相比傳統立式 / 臥式除氧器，無頭除氧器體積更小、熱效率更高，尤其適配空間受限的電站、工業鍋爐系統，其工藝原理可拆解為 “混合加熱 - 汽水分離 - 深度脫氣 - 穩壓儲水” 四大核心環節。

(一)原理基礎：直接混合加熱與分壓調控

無頭除氧器仍以亨利定律和道爾頓分壓定律為理論核心，但通過結構優化強化了 “蒸汽與給水的直接接觸效率”：在集成式容器內，高溫蒸汽(通常為 0.3-1.0MPa 飽和蒸汽)與低溫給水(20-40℃)直接混合，快速將水溫加熱至對應壓力下的飽和溫度(如 0.5MPa 壓力下，飽和水溫約 151.8℃)。此時容器內蒸汽分壓接近總壓，氧氣、二氧化碳等腐蝕性氣體的分壓被稀釋至趨近于零，水中溶解的氣體因溶解度急劇下降而析出，再通過內置的汽水分離裝置將氣體與水徹底分離，最終實現溶解氧≤0.005mg/L(滿足高壓電站鍋爐水質要求)。

與傳統熱力除氧器 “先布水再加熱” 的間接接觸方式不同，無頭除氧器的 “直接混合加熱” 可使汽水換熱效率提升至 98% 以上(傳統除氧器換熱效率約 90-95%)，大幅縮短加熱時間，同時避免了因布水不均導致的局部脫氣不徹底問題。

(二)核心流程：四步集成式除氧過程

無頭除氧器的運行流程高度集成，所有環節在同一容器內完成，具體步驟如下：

混合加熱：低溫給水通過容器底部或側壁的進水管道進入，同時高溫蒸汽從容器下部的蒸汽噴射裝置(如多孔噴嘴、文丘里管)噴入，汽水在容器下部的混合區直接接觸，蒸汽快速冷凝釋放熱量，將給水加熱至飽和溫度(升溫速率可達 5-10℃/s)，初步析出部分溶解氣體;

汽水分離：加熱至飽和溫度的汽水混合物向上流動，進入容器中部的汽水分離區。該區域內置多層分離元件(如波紋板分離器、旋風分離器)，利用 “慣性碰撞”“離心分離” 原理，將水中夾帶的微小氣泡(直徑 5-50μm)與水分離，氣體向上聚集，水則向下流動;

深度脫氣：分離后的水繼續向下進入容器下部的深度脫氣區，該區域設置填料層(如不銹鋼波紋填料)，水在填料表面形成薄水膜，與從下部上升的少量殘余蒸汽再次接觸，進一步降低水中殘余氣體含量(將溶解氧從 0.05mg/L 降至 0.005mg/L 以下);

穩壓儲水：深度脫氣后的合格給水儲存于容器下部的儲水區，儲水區配備水位控制系統(如浮球液位計、電極液位計)和壓力控制系統(如安全閥、壓力調節閥)，維持容器內壓力穩定(波動≤±0.02MPa)，確保向鍋爐持續供應高壓、低氧的給水。

(三)關鍵結構與技術適配

無頭除氧器的高效運行依賴三大核心結構的協同設計，這也是其區別于傳統除氧器的關鍵：

蒸汽噴射裝置：作為混合加熱的核心部件，常用文丘里式噴嘴或多孔噴射管，可將蒸汽分散成直徑 1-3mm 的微小汽泡，增大與給水的接觸面積，確保快速、均勻加熱。例如，文丘里式噴嘴可使蒸汽噴射速度達到 20-30m/s，實現汽水瞬間混合;

內置分離元件：承擔汽水分離與深度脫氣功能，多層波紋板分離器可去除 95% 以上的微小氣泡，而不銹鋼填料層的比表面積可達 200-500㎡/m³，能進一步強化氣液接觸，保證深度脫氣效果;

集成式容器設計：容器采用臥式或立式結構(臥式更節省空間)，材質多為 Q345R 或不銹鋼，內壁做防腐處理。容器體積僅為傳統除氧器(除氧頭 + 儲水箱)的 1/3-1/2，且無需額外連接管道，減少了系統漏點(傳統除氧器除氧頭與儲水箱間的連接管道易出現泄漏)。

二、無頭除氧器的核心優勢

相比傳統熱力除氧器、真空除氧器，無頭除氧器憑借 “集成化、高效率、高適配性” 的特點，在高壓電站鍋爐、大型工業鍋爐等場景中應用廣泛，其核心優勢可從效率性能、結構空間、運行成本、場景適配四大維度展開：

(一)效率性能優勢：換熱效率高，除氧效果更穩定

換熱效率領先：直接混合加熱方式使汽水換熱效率達 98% 以上，比傳統熱力除氧器高 3-5 個百分點，可快速將給水加熱至飽和溫度，避免因加熱不充分導致的脫氣不徹底問題。例如，某 300MW 電站鍋爐采用無頭除氧器后，給水加熱時間從傳統除氧器的 15-20s 縮短至 5-8s;

除氧效果更優：內置的多層分離元件與填料層協同作用，可將溶解氧穩定控制在 0.005mg/L 以下(傳統熱力除氧器通常為 0.01-0.05mg/L)，滿足高壓電站鍋爐(壓力≥9.8MPa)的嚴苛水質要求，有效降低鍋爐受熱面的氧腐蝕速率(比傳統除氧器降低 40-60%);

抗負荷波動能力強：當鍋爐給水負荷在 50%-120% 范圍內波動時，無頭除氧器可通過快速調整蒸汽供應量與水位，維持容器內溫度、壓力穩定，除氧效果波動≤±0.001mg/L(傳統除氧器負荷波動超過 ±20% 時，除氧效果易超標)。

(二)結構空間優勢：體積小，安裝靈活

體積大幅縮減：集成式設計取消了獨立除氧頭，設備體積僅為傳統除氧器的 1/3-1/2。例如，處理量為 100t/h 的無頭除氧器，臥式結構占地面積約 10-15㎡，而傳統立式除氧器(含儲水箱)占地面積約 30-40㎡，節省空間 50% 以上;

安裝適配性高：支持臥式或立式安裝，可根據鍋爐房空間布局靈活選擇。對于新建項目，可減少鍋爐房建筑面積，降低土建成本;對于改造項目，可在原有空間內替換傳統除氧器，無需大規模擴建，大幅縮短改造周期(通常比傳統除氧器改造縮短 30-50%);

系統漏點少：無除氧頭與儲水箱間的連接管道，減少了 2-3 個潛在泄漏點(傳統除氧器連接管道的閥門、法蘭易出現蒸汽或給水泄漏)，降低了系統維護工作量與安全風險。

(三)運行成本優勢：能耗低，維護費用少

蒸汽消耗低：高效的換熱效率使蒸汽利用率提升，相比傳統熱力除氧器，單位給水的蒸汽消耗量降低 3-5%。以 1000t/h 處理量的電站鍋爐為例，無頭除氧器每年可節省蒸汽消耗約 1.5-2.0 萬噸，折合標準煤 180-240 噸，降低能源成本 15-20 萬元;

維護成本低：內置分離元件與蒸汽噴射裝置的易損件(如密封件、噴嘴)更換周期長(通常 2-3 年更換一次)，且設備結構簡單，巡檢、維修無需拆解復雜部件，每年維護成本僅為傳統除氧器的 1/2-2/3;

無額外能耗設備：無需像真空除氧器那樣配備真空泵(需持續消耗電能)，僅依賴鍋爐系統自身的蒸汽即可運行，減少了輔助設備的能耗與維護成本(真空除氧器真空泵每年電費約 2-5 萬元，而無頭除氧器無此費用)。

(四)場景適配優勢：高壓力、大負荷場景更適用

適配高壓電站鍋爐：可承受 0.3-1.0MPa 的工作壓力，除氧效果滿足 300MW、600MW 等大型電站鍋爐(壓力≥9.8MPa)的水質要求，是電站熱力系統的主流選擇(國內 80% 以上的 300MW 及以上電站鍋爐采用無頭除氧器);

兼容大負荷工業鍋爐：對于處理量 50t/h 以上的大型工業鍋爐(如煉油廠、化工廠的蒸汽鍋爐)，無頭除氧器可穩定應對高負荷運行，避免傳統除氧器在大負荷下出現的脫氣效率下降問題;

適配聯合循環機組：在燃氣 - 蒸汽聯合循環電站中，無頭除氧器可利用機組產生的中壓蒸汽作為加熱源，與系統熱力循環高度匹配，提升整體能源利用效率(比傳統除氧器提升 2-3 個百分點)。

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

高壓電站鍋爐(≥300MW)除氧效果優(≤0.005mg/L)、抗負荷波動強某 600MW 超臨界電站鍋爐除氧系統

大型工業鍋爐(≥50t/h)體積小、蒸汽消耗低煉油廠 100t/h 高壓蒸汽鍋爐除氧裝置

燃氣 - 蒸汽聯合循環電站適配中壓蒸汽、能源利用效率高某 9F 級聯合循環電站除氧系統

鍋爐房改造項目安裝靈活、無需擴建空間某老電廠 200MW 機組除氧器改造項目

高參數余熱鍋爐高壓適配、換熱效率高鋼鐵廠 50MW 余熱發電鍋爐除氧系統