一、热力除氧器应用背景与除氧必要性

热力除氧器是工业锅炉、汽轮机发电系统、化工反应装置等热能设备中的核心辅助设备，主要用于去除锅炉给水或工艺用水中的溶解氧(O₂)及其他不凝性气体(如 CO₂、N₂)。

水中溶解氧的危害主要体现在两方面：

设备腐蚀：溶解氧会与金属(如锅炉管壁、管道钢材)发生电化学腐蚀，生成氧化铁(铁锈)，导致管壁变薄、出现孔洞，缩短设备使用寿命，严重时引发锅炉爆管等安全事故;

影响传热效率：腐蚀产生的铁锈及水垢会附着在受热面(如锅炉水冷壁)，形成热阻，降低热交换效率，增加燃料消耗(据测算，1mm 厚的水垢会使锅炉热效率下降 5%-8%)。

根据《工业锅炉水质》(GB/T 1576-2018)标准，额定蒸汽压力≤2.5MPa 的工业锅炉，给水溶解氧含量需≤0.1mg/L;高压电站锅炉(蒸汽压力>9.8MPa)给水溶解氧含量要求更严苛，需≤0.005mg/L。因此，高效的热力除氧器是保障热能系统安全稳定运行、降低能耗的关键设备。

二、热力除氧器工艺原理

热力除氧器基于 “亨利定律” 和 “道尔顿分压定律”，通过加热水至对应压力下的饱和温度，使水中溶解氧及不凝性气体逸出，最终实现除氧目的，核心原理可拆解为以下三部分：

1. 核心理论依据

亨利定律：在一定温度和压力下，气体在水中的溶解度与该气体在气相中的分压成正比。当水温升高时，气体溶解度随温度升高而降低(例如，1atm 下，20℃时水中溶解氧溶解度约 9.17mg/L，100℃时溶解度降至 0mg/L)。

道尔顿分压定律：混合气体的总压力等于各组分气体分压之和。热力除氧器中，通过通入蒸汽加热水，使水面上方的蒸汽分压逐渐升高，不凝性气体(O₂、CO₂等)的分压随之降低，当蒸汽分压接近总压时，不凝性气体分压趋近于零，其在水中的溶解度也趋近于零，从而实现气体脱除。

2. 关键工艺过程

热力除氧器的除氧过程分为 “预热阶段 - 饱和加热阶段 - 排气阶段” 三个核心步骤，具体流程如下：

预热阶段：待除氧的低温给水(如 20-40℃)通过除氧器的 “布水装置”(如多孔淋水盘、喷头)均匀分散，形成细小水滴或水膜，与上方上升的高温蒸汽(通常为饱和蒸汽)进行初步热交换，水温快速升高至 80-90℃，部分溶解氧开始逸出;

饱和加热阶段：预热后的水进入除氧器 “加热区”，与大量蒸汽充分接触，继续升温至对应工作压力下的饱和温度(例如，1atm 下饱和温度为 100℃，0.5MPa 下饱和温度约 151.8℃)。此时，水中溶解氧的溶解度急剧下降，大量氧气以气泡形式从水中析出，与 CO₂等不凝性气体混合形成 “气团”;

排气阶段：析出的不凝性气体在除氧器顶部聚集，通过 “排气阀”(通常为自动调节排气阀)持续排出，使水面上方始终保持高蒸汽分压环境，避免气体重新溶解回水中。同时，部分未完全除氧的水会通过 “再沸腾管”(通入少量蒸汽)再次加热，确保最终出水溶解氧含量达标。

3. 关键参数控制

热力除氧效果的好坏取决于三个核心参数的精准控制：

饱和温度控制：需确保水温稳定在对应压力下的饱和温度(偏差≤±1℃)，若温度过低，气体溶解度未降至最低，除氧不彻底;若温度过高，会导致蒸汽浪费，增加能耗;

水位控制：除氧器内水位需维持在规定范围(通常为水位计的 1/2-2/3 处)，水位过高会淹没布水装置，影响水与蒸汽的接触面积;水位过低会导致加热管裸露，引发干烧损坏;

排气量控制：排气阀需根据不凝性气体含量自动调节开度，排气量过小会导致气体积聚，影响除氧效率;排气量过大则会造成蒸汽浪费(通常排气量控制在蒸汽总消耗量的 1%-3% 为宜)。

三、热力除氧器优势特点

相较于化学除氧(如投加亚硫酸钠、联氨)、物理除氧(如真空除氧、膜除氧)等其他除氧方式，热力除氧器具有以下显著优势：

1. 除氧效率高，效果稳定

热力除氧可将水中溶解氧含量降至 0.005mg/L 以下，满足高压电站锅炉、精密化工设备等对水质的严苛要求，且除氧效果受进水水质(如硬度、pH 值)波动影响小，长期运行稳定性强;

除氧过程中可同步去除水中的 CO₂(CO₂会降低水的 pH 值，加剧腐蚀)，使出水 pH 值略有升高(通常从 7-8 升至 8.5-9.5)，进一步减少设备腐蚀风险。

2. 无二次污染，安全性高

无需投加化学药剂，避免了药剂残留对后续工艺(如锅炉蒸汽品质、化工产品纯度)的影响，也不会产生含化学药剂的废水，符合环保要求;

相较于化学除氧常用的联氨(有毒、易燃)，热力除氧使用的蒸汽为安全介质，操作过程无中毒、爆炸等安全隐患，设备维护更简单。

3. 能耗可回收，经济性好

热力除氧器使用的蒸汽通常来自锅炉的 “二次蒸汽”(如汽轮机排汽、工艺余热蒸汽)，实现了余热资源的回收利用，降低了额外能耗;

除氧后的高温给水(如 100-150℃)直接进入锅炉，减少了锅炉对给水的加热负荷，可降低燃料消耗(据测算，采用热力除氧的锅炉，燃料消耗可降低 3%-5%);

设备使用寿命长(通常为 10-15 年)，且日常维护仅需定期检查水位、排气阀、布水装置等部件，维护成本远低于化学除氧(无需频繁采购药剂、处理药剂废液)。

4. 适用范围广，兼容性强

可适配不同压力、不同处理量的需求，从小型工业锅炉(处理量 0.5-5t/h)到大型电站锅炉(处理量 50-500t/h)均有对应的热力除氧器型号;

可与锅炉给水系统、凝结水回收系统、余热回收系统等无缝衔接，形成完整的水处理流程，尤其适合在火力发电、石油化工、纺织印染、食品加工等需要大量热能的行业应用。

5. 自动化程度高，操作简便

现代热力除氧器配备完善的自动控制系统，可通过液位传感器、温度传感器、压力传感器实时监测运行参数，并自动调节进水流量、蒸汽供应量、排气阀开度，实现无人值守运行;

部分高端机型还具备远程监控功能，可通过 PLC 控制系统将运行数据上传至中央控制室，便于操作人员远程监控、故障诊断与维护。