一、锅炉除氧器核心工艺原理

锅炉除氧器的核心目标是去除锅炉给水中的氧气及其他腐蚀性气体(如二氧化碳)，避免热力设备(锅炉、管道、换热器等)发生氧腐蚀，其工艺原理基于 “气体溶解度与温度、压力的关联特性”，主流技术可分为物理除氧和化学除氧两大类，其中物理除氧(热力除氧)在工业锅炉中应用最广泛。

(一)主流工艺原理：热力除氧技术

热力除氧是利用 “亨利定律” 和 “道尔顿分压定律” 实现气体脱除，具体过程可拆解为三个关键阶段：

原理基础：双定律协同作用

亨利定律：气体在水中的溶解度与该气体在水面上方的分压成正比，即分压越低、溶解度越小;

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。当水被加热至沸点时，水面上方的蒸汽分压接近总压，其他气体(如氧气)的分压被大幅稀释至趋近于零，此时水中溶解的氧气会因溶解度急剧下降而逸出。

核心流程：三段式脱气过程

预热阶段：锅炉给水(常为 20-40℃)进入除氧器后，先与高温蒸汽(通常为 0.02-0.05MPa 饱和蒸汽)进行初步换热，水温升至 80-90℃，水中部分氧气随温度升高初步析出;

沸腾除氧阶段：预热后的水进入除氧塔核心区域，与大量饱和蒸汽逆向接触，水被快速加热至对应压力下的沸点(常压下约 100℃，压力升高时沸点同步上升)。此时水面上方几乎全为蒸汽，氧气分压趋近于零，水中溶解的氧气、二氧化碳等气体以气泡形式剧烈逸出，通过除氧器顶部的排气阀排出;

深度除氧阶段：经沸腾除氧后的水进入除氧器下部的储水箱，水箱内持续通入少量蒸汽维持水温(避免水温下降导致气体重新溶解)，同时水流经多层筛板或填料层，进一步破碎水流、增大气液接触面积，将残余溶解氧降至 0.05mg/L 以下(符合 GB/T 1576-2018《工业锅炉水质》标准要求)。

(二)辅助工艺原理：化学除氧技术

化学除氧作为热力除氧的补充，适用于低参数锅炉或热力除氧后仍需深度脱气的场景，其原理是通过化学药剂与氧气发生氧化还原反应，将氧气转化为无害物质，常见技术路径包括：

亚硫酸钠法：向给水中投加 Na₂SO₃，反应式为「2Na₂SO₃ + O₂ = 2Na₂SO₄」，生成的硫酸钠无腐蚀性，且不影响锅炉水质;

联氨法：适用于高压锅炉(压力>6MPa)，联氨(N₂H₄)与氧气反应生成 N₂和 H₂O(「N₂H₄ + O₂ = N₂↑ + 2H₂O」)，产物无残留、无腐蚀，但联氨具有毒性，需严格控制投加量和操作安全;

催化剂辅助除氧：在除氧器内设置催化剂(如铜锌合金、钯碳催化剂)，加速水中氧气与氢气的反应(「2H₂ + O₂ = 2H₂O」)，实现无药剂残留的深度除氧，多用于对水质要求极高的电站锅炉。

二、锅炉除氧器的核心优势

除氧器作为锅炉系统的 “防腐卫士”，其优势不仅体现在防腐蚀保护上，还能提升系统效率、降低运维成本，具体可从设备保护、能耗优化、运行稳定性、环保适配四大维度展开：

(一)设备保护：从根源杜绝氧腐蚀，延长使用寿命

避免金属腐蚀失效：水中的氧气会与锅炉受热面(钢管、水冷壁)、管道的铁元素发生氧化反应(「4Fe + 3O₂ + 2H₂O = 2Fe₂O₃・H₂O」，即铁锈)，导致管壁变薄、出现腐蚀坑洞，严重时会引发管道泄漏、锅炉爆管等安全事故。除氧器可将给水溶解氧降至 0.05mg/L 以下，使腐蚀速率降低 90% 以上，大幅延长锅炉、管道的使用寿命(通常可从 5-8 年延长至 15-20 年);

减少水垢生成：氧气与水中的钙、镁离子结合会加速水垢(如碳酸钙、氢氧化镁)的形成，水垢导热系数仅为钢铁的 1/50-1/100，会导致锅炉受热面传热效率下降。除氧器通过脱除氧气，间接减少水垢生成量，避免因水垢堆积引发的 “局部过热” 问题。

(二)能耗优化：降低锅炉热损失，提升能源利用效率

减少排污能耗浪费：当锅炉给水中溶解氧超标时，为控制腐蚀和水垢，需增大锅炉排污量(将含腐蚀产物、水垢的水排出)，而排污会带走大量高温水(温度通常为 150-250℃)，造成热能损失。除氧器可将溶解氧控制在达标范围内，使锅炉排污率从 5%-8% 降至 2%-3%，按 10t/h 锅炉计算，每年可节省标准煤消耗约 100-150 吨;

提升换热效率：无腐蚀、少水垢的锅炉受热面，传热效率可维持在设计值的 95% 以上，避免因传热效率下降导致的 “燃料消耗增加”。例如，某 10MPa 电站锅炉，若受热面结垢厚度达 1mm，燃料消耗量会增加 5%-8%，而除氧器可通过减少水垢间接降低燃料成本。

(三)运行稳定性：保障系统连续运行，降低运维成本

减少故障停机频次：氧腐蚀会导致锅炉管道出现 “点蚀”“溃疡腐蚀”，轻则引发管道泄漏，重则导致锅炉紧急停机检修(单次停机损失可达数万元至数十万元)。除氧器可将腐蚀故障发生率降低 80% 以上，保障锅炉系统连续稳定运行(年运行时间可从 7000 小时提升至 8000 小时以上);

降低维护工作量：无腐蚀的设备内部清洁度更高，无需频繁拆解清理腐蚀产物或更换腐蚀管道，运维人员的巡检、维修工作量可减少 30%-50%，同时降低备件更换成本(如管道、阀门的更换频次减少)。

(四)环保适配：符合现代工业绿色发展需求

减少化学药剂污染：相比单纯依赖化学除氧(需持续投加亚硫酸钠、联氨等药剂)，热力除氧以蒸汽为介质，无化学药剂残留，避免药剂随锅炉排污进入污水处理系统，降低环保处理压力;

适配新能源锅炉系统：在生物质锅炉、余热锅炉等新能源热力系统中，给水水质要求更高(生物质燃料含硫量较高，易与氧气协同加剧腐蚀)，除氧器可通过稳定的脱气效果，保障新能源锅炉的环保运行，助力实现 “双碳” 目标。

三、不同场景下的优势侧重

应用场景核心优势体现典型案例

电站高压锅炉深度除氧(≤0.005mg/L)、适配联氨辅助300MW 火电机组锅炉除氧系统

工业蒸汽锅炉低成本运行、减少排污能耗纺织厂 10t/h 蒸汽锅炉除氧器

余热回收系统低温适配(可处理 40-60℃给水)钢铁厂余热锅炉除氧装置

生物质锅炉防硫氧协同腐蚀、无药剂污染生物质发电站 130t/h 锅炉除氧系统