一、高壓噴霧式除氧器的工藝原理
高壓噴霧式除氧器是熱力除氧技術的進階形式，核心功能同樣是去除鍋爐給水中的溶解氧及有害氣體，但其通過 “高壓噴霧” 設計強化汽水接觸效率，適配高壓工況需求，工藝原理仍以亨利定律與道爾頓分壓定律為基礎，具體可分為三個核心環(huán)節(jié)：
1. 基礎理論與高壓工況的適配
亨利定律的高壓應用：在高壓環(huán)境下，氣體在水中的溶解度雖隨壓力升高略有上升，但通過提升水溫至 “高壓對應的飽和溫度”(如壓力 0.5-1.0MPa 時，飽和溫度約 151-180℃)，可大幅抵消壓力對溶解度的影響 —— 溫度升高帶來的 “溶解度降低效應” 遠大于壓力升高的 “溶解度提升效應”，最終實現(xiàn)溶解氧的高效脫除。
道爾頓分壓定律的強化：高壓工況下，除氧器內部總壓更高，通入的高壓加熱蒸汽(通常與除氧器工作壓力匹配)能更快占據(jù)氣相空間，使氧氣分壓被壓縮至極低水平(趨近于零)，為溶解氧從水中逸出提供更強的 “驅動力”。
2. 核心除氧流程(高壓噴霧 + 熱力協(xié)同)
高壓噴霧式除氧器的關鍵在于 “將給水高壓霧化”，通過增大汽水接觸面積、縮短傳質距離，提升除氧效率，具體流程如下：
高壓霧化預處理：待除氧的給水(凝結水、補給水等)經(jīng)高壓給水泵升壓(壓力通常高于除氧器工作壓力 0.2-0.3MPa)后，通過除氧器頂部或側壁的高壓霧化噴嘴(霧化粒徑可控制在 50-100μm)噴出，形成均勻的霧狀水滴。霧化后的水滴比表面積較傳統(tǒng)淋水盤 / 填料層分散的水滴增大 10-20 倍，極大縮短了氧氣從水相擴散至氣相的距離。
高壓蒸汽加熱與混合：與霧化給水同步，高壓加熱蒸汽(通常來自鍋爐主蒸汽、汽輪機抽汽，壓力與除氧器工作壓力一致)從除氧器下部或中部通入，霧狀水滴與高溫蒸汽在除氧器內部快速混合 —— 蒸汽釋放熱量，瞬間將霧狀給水加熱至當前壓力下的飽和溫度，避免因水溫未達飽和導致的 “溶解氧殘留”。
高效脫氣與排氣：在 “高壓 + 飽和溫度” 的雙重作用下，霧狀水滴中的溶解氧會以極快的速度逸出(傳質效率較傳統(tǒng)熱力除氧器提升 30% 以上)，與少量未凝結的蒸汽混合形成 “乏汽 - 氧氣混合氣體”。由于除氧器內部為高壓環(huán)境，混合氣體通過頂部的壓力調節(jié)型排氣閥(帶壓力反饋功能)精準排出，確保除氧器內壓力穩(wěn)定的同時，避免氧氣在內部積聚，最終使給水含氧量降至≤0.005mg/L(遠優(yōu)于常規(guī)熱力除氧器的≤0.05mg/L)。
儲水與穩(wěn)壓輸送：除氧后的合格給水落入除氧器下部的高壓水箱(能承受與除氧器一致的工作壓力)，水箱內設有 “水位 - 壓力聯(lián)動控制系統(tǒng)”，通過調節(jié)進水量與蒸汽量，維持水箱內水位穩(wěn)定。最終，高壓給水通過鍋爐給水泵(無需額外大幅升壓，僅需補充管道阻力損失)直接輸送至高壓鍋爐或超高壓鍋爐，滿足高參數(shù)鍋爐對 “高壓給水” 的需求。
3. 高壓設計的關鍵技術保障
霧化噴嘴的可靠性：采用耐磨、耐高溫的合金材質(如 316L 不銹鋼)，確保在高壓、高溫工況下不磨損、不堵塞，維持穩(wěn)定的霧化效果;噴嘴設計為 “防滴漏型”，避免非霧化水流直接落入水箱，影響除氧效率。
壓力與溫度的協(xié)同控制：配備 “蒸汽壓力調節(jié)閥” 與 “給水流量調節(jié)閥”，通過 PLC 控制系統(tǒng)實現(xiàn) “蒸汽量 - 給水量 - 溫度 - 壓力” 的聯(lián)動調節(jié)，確保除氧器內始終處于 “飽和溫度 - 對應壓力” 的匹配狀態(tài)，避免因參數(shù)失衡導致的除氧效果下降。
二、高壓噴霧式除氧器的應用范圍
高壓噴霧式除氧器憑借 “高壓適配性強、除氧效率高、出水水質優(yōu)” 的特點，主要應用于對 “給水壓力、含氧量要求嚴苛” 的高參數(shù)工業(yè)場景，具體可分為以下四大類：
1. 高參數(shù)火力發(fā)電廠(主力應用場景)
適用機組類型：主要用于亞臨界、超臨界、超超臨界壓力火力發(fā)電機組(鍋爐出口壓力≥16.7MPa，蒸汽溫度≥538℃)—— 這類機組的鍋爐給水需承受極高壓力，且對含氧量要求極嚴(含氧量過高會導致鍋爐水冷壁、汽輪機葉片發(fā)生 “應力腐蝕開裂”)，常規(guī)熱力除氧器無法滿足 “高壓給水 + 超低含氧量” 的雙重需求，而高壓噴霧式除氧器可直接提供 “高壓 +≤0.005mg/L 含氧量” 的給水，完美適配機組運行要求。
具體應用環(huán)節(jié)：作為機組 “給水除氧系統(tǒng)” 的核心設備，處理來自凝汽器的凝結水、化學補給水，經(jīng)除氧后輸送至鍋爐省煤器，為鍋爐提供合格的高壓給水。
2. 大型工業(yè)高壓鍋爐系統(tǒng)
適用行業(yè)與鍋爐類型：涵蓋石油化工、煤化工、冶金(如鋼鐵廠)、建材(如水泥廠) 等行業(yè)的大型高壓鍋爐(蒸發(fā)量≥40t/h，工作壓力≥3.82MPa)—— 這類鍋爐通常用于生產(chǎn)高壓蒸汽，驅動蒸汽輪機發(fā)電或為工藝過程提供高溫高壓熱源，對給水含氧量的要求遠高于中小型鍋爐(需≤0.01mg/L)，且需給水具備一定壓力以減少鍋爐給水泵的能耗，高壓噴霧式除氧器可同時滿足這兩項需求。
典型應用案例：煤化工行業(yè)的 “煤制烯烴” 項目中，配套的高壓蒸汽鍋爐(壓力 9.8MPa，溫度 540℃)需使用高壓噴霧式除氧器處理給水，避免因氧氣腐蝕導致鍋爐管泄漏，影響連續(xù)生產(chǎn)。
3. 核能發(fā)電輔助系統(tǒng)
適用場景：用于核電站常規(guī)島的輔助給水系統(tǒng)—— 核電站的主給水系統(tǒng)通常采用 “真空除氧 + 高壓加熱” 組合工藝，但輔助給水系統(tǒng)(在主給水系統(tǒng)故障時為蒸汽發(fā)生器供水)需快速提供合格給水，且輔助鍋爐(或蒸汽發(fā)生器)工作壓力較高(通常≥4.0MPa)，高壓噴霧式除氧器憑借 “啟動速度快、除氧效率高” 的特點，可作為輔助給水系統(tǒng)的核心除氧設備，確保應急狀態(tài)下的給水水質。
技術要求：需滿足核電站 “設備可靠性高、抗輻射干擾” 的要求，除氧器材質需具備良好的抗腐蝕性能，控制系統(tǒng)需具備 “冗余設計”，避免單一故障導致設備停運。
4. 其他高壓力、高水質要求的特種場景
船舶動力系統(tǒng)：大型遠洋貨輪、郵輪的 “高壓蒸汽動力裝置”(如某些船舶的主機采用蒸汽輪機驅動)，其配套的小型高壓鍋爐(壓力 6.0-8.0MPa)需使用高壓噴霧式除氧器，原因在于船舶空間有限，傳統(tǒng)高位熱力除氧器無法安裝，而高壓噴霧式除氧器體積緊湊，且能適配船舶搖擺工況下的穩(wěn)定運行(霧化噴嘴在搖擺時仍能保持均勻噴霧)。
地熱發(fā)電系統(tǒng)：利用高溫地熱蒸汽發(fā)電的項目中，若需將地熱凝結水回收作為鍋爐給水，由于地熱凝結水中可能含有微量腐蝕性氣體(如硫化氫、二氧化碳)，且鍋爐通常為高壓工況(壓力 3.0-5.0MPa)，需采用高壓噴霧式除氧器同時去除溶解氧與其他有害氣體，確保給水水質符合鍋爐要求。
5. 不適用于的場景
中小型工業(yè)鍋爐(蒸發(fā)量≤20t/h，工作壓力≤2.5MPa)：這類鍋爐對給水壓力和含氧量要求較低，使用高壓噴霧式除氧器會導致 “設備投資過高、運行能耗浪費”，性價比遠低于常規(guī)低位熱力除氧器或真空除氧器。
常壓或低壓熱水鍋爐：這類鍋爐無需高壓給水，且含氧量要求寬松(通常≤0.1mg/L)，采用高壓噴霧式除氧器屬于 “過度設計”，不符合經(jīng)濟性原則。
三、總結
高壓噴霧式除氧器通過 “高壓霧化強化汽水接觸” 與 “熱力除氧” 的協(xié)同作用，實現(xiàn)了 “高壓適配、超低含氧量、高效脫除” 的核心優(yōu)勢，其工藝原理的關鍵在于 “高壓霧化提升傳質效率” 與 “參數(shù)協(xié)同控制保障穩(wěn)定運行”。在應用范圍上，其主要服務于高參數(shù)火力發(fā)電、大型工業(yè)高壓鍋爐、核能輔助系統(tǒng)等對給水壓力和水質要求嚴苛的場景，同時在船舶動力、地熱發(fā)電等特種領域也有重要應用，是高參數(shù)能源與工業(yè)系統(tǒng)中保障設備安全、提升運行效率的關鍵設備。
