一、旋膜式除氧器核心工艺原理

旋膜式除氧器是在传统热力除氧器基础上，通过 “旋膜雾化技术” 优化气液接触方式的高效除氧设备，其核心特征是利用旋膜器将给水转化为 “螺旋状水膜”，大幅增加与高温蒸汽的接触面积，实现快速加热与深度脱气。相比传统淋水盘式除氧器，其除氧效率更高、适应负荷范围更广，广泛应用于电站、化工、冶金等领域的中高压锅炉系统，工艺原理可拆解为 “旋膜雾化 - 混合加热 - 蒸汽擦洗 - 分离脱气 - 稳压储水” 五大核心环节。

(一)原理基础：螺旋水膜强化气液传质

旋膜式除氧器仍以亨利定律和道尔顿分压定律为理论核心，但通过 “旋膜雾化” 结构突破了传统除氧器 “水滴接触” 的局限：在除氧头内，给水经旋膜器(核心部件)的切线方向进入，在离心力作用下沿器壁形成厚度仅 0.1-0.3mm 的螺旋状水膜，水膜与从下方上升的高温蒸汽(通常为 0.15-0.8MPa 饱和蒸汽)形成 “逆向错流接触”。这种接触方式使气液传质面积比传统淋水盘式除氧器增大 5-8 倍，传质效率提升 30% 以上，可快速将水温加热至饱和温度，同时让水中溶解的氧气、二氧化碳等气体充分析出。

例如，在 0.5MPa 工作压力下，传统淋水盘式除氧器需 1.5-2m 高度的除氧头实现有效脱气，而旋膜式除氧器仅需 0.8-1.2m 高度，且溶解氧去除率更高(可达 99.9% 以上)。

(二)核心流程：五步高效除氧过程

旋膜式除氧器的运行流程围绕 “旋膜雾化” 展开，除氧头与储水箱分体设计(部分型号为一体化)，具体步骤如下：

旋膜雾化：低温给水(20-40℃)通过除氧头顶部的进水管道进入旋膜器，旋膜器内的导流叶片使水流产生旋转，在离心力作用下沿除氧头内壁形成连续的螺旋状水膜，水膜向下流动过程中不断被拉伸、细化，形成 “雾化水膜”(水膜表面积可达 1000-1500㎡/m³ 给水);

混合加热：从除氧头下部蒸汽入口进入的高温饱和蒸汽，向上流动过程中与螺旋水膜逆向接触，蒸汽快速冷凝释放热量，将水膜加热至对应压力下的饱和温度(升温速率可达 8-12℃/s)，水中溶解的气体因溶解度急剧下降开始析出，初步脱除 70-80% 的溶解氧;

蒸汽擦洗：加热至饱和温度的水膜继续向下流动，进入除氧头中部的 “蒸汽擦洗区”。该区域设置多层蒸汽喷射管，向水膜喷射少量二次蒸汽，对水膜进行 “擦洗”，打破水膜表面的气膜阻力，使残余的微小气泡(直径 1-5μm)充分逸出，进一步脱除 20-25% 的溶解氧;

分离脱气：经蒸汽擦洗后的汽水混合物进入除氧头下部的汽水分离区，内置的丝网分离器或波纹板分离器利用 “惯性拦截” 原理，将水中夹带的残余气泡彻底分离，气体通过除氧头顶部的排气阀排出，脱气后的合格水(溶解氧≤0.01mg/L)进入储水箱;

稳压储水：合格水储存于下部的储水箱，储水箱配备水位控制系统(如电动调节阀 + 液位变送器)和压力控制系统(如安全阀 + 压力变送器)，维持水箱内压力稳定(波动≤±0.03MPa)、水位稳定(波动≤±50mm)，确保向锅炉持续供应低氧给水。

(三)关键结构与技术适配

旋膜式除氧器的高效运行依赖三大核心结构的协同，这也是其区别于其他除氧器的关键：

旋膜器：作为核心部件，常用结构包括 “导流叶片式”“切向孔板式”，其中导流叶片式旋膜器适配性更强(可适应 50%-120% 的负荷波动)。例如，某型号导流叶片式旋膜器的叶片角度可通过调节机构微调，确保在低负荷时仍能形成稳定水膜;

蒸汽擦洗装置：多采用多孔喷射管，蒸汽喷射方向与水膜流动方向呈 45° 角，既保证 “擦洗” 效果，又避免破坏水膜连续性。喷射管的蒸汽孔径通常为 3-5mm，确保蒸汽均匀分布;

汽水分离元件：主流采用不锈钢丝网分离器(丝网目数为 100-120 目)，分离效率可达 99.5% 以上，能捕捉直径≥1μm 的微小气泡，避免气体随水流进入储水箱导致 “二次溶氧”。

二、旋膜式除氧器的核心优势

相比传统淋水盘式除氧器、真空除氧器、无头除氧器，旋膜式除氧器凭借 “高效传质、宽负荷适配、成本适中” 的特点，成为中高压锅炉系统的主流选择，核心优势可从除氧效率、负荷适应性、成本控制、运行稳定性四大维度展开：

(一)除氧效率优势：传质效率高，脱气效果更彻底

气液接触充分：螺旋水膜的大表面积与逆向错流接触方式，使气液传质效率比传统淋水盘式除氧器高 30-50%，可将溶解氧稳定控制在 0.01mg/L 以下(部分高端型号可达 0.005mg/L)，满足中高压锅炉(压力 3.82-13.7MPa)的水质要求;

脱气速度快：从给水进入除氧头到完成脱气，全程仅需 3-5s(传统淋水盘式除氧器需 8-10s)，可快速响应锅炉给水需求，避免因脱气滞后导致的水质波动;

抗水质波动能力强：即使给水含氧量波动较大(如从 5mg/L 升至 10mg/L)，旋膜式除氧器仍能通过 “旋膜雾化 + 蒸汽擦洗” 的双重作用，维持出口溶解氧稳定，而传统除氧器易出现水质超标。

(二)负荷适应性优势：宽范围负荷波动，无需频繁调整

负荷适配范围广：可稳定适应 30%-120% 的给水负荷波动(传统淋水盘式除氧器仅能适应 60%-110%)，尤其适合负荷变化频繁的工业锅炉(如化工厂、冶金厂的间歇式生产锅炉);

低负荷性能优异：在 30% 低负荷工况下，旋膜器仍能形成稳定的螺旋水膜(传统淋水盘式除氧器低负荷时易出现 “断水膜” 现象，导致脱气不彻底)，溶解氧控制精度波动≤±0.002mg/L;

启停速度快：设备启动时，从冷态到达到额定除氧效果仅需 15-20min(传统除氧器需 30-40min)，停机时无需复杂的泄压流程，适配锅炉的频繁启停需求。

(三)成本控制优势：初期投资适中，运行维护成本低

初期投资合理：相比无头除氧器(集成化程度高，成本高 15-20%)，旋膜式除氧器结构相对简单(除氧头 + 储水箱分体设计)，初期投资低 10-15%;相比真空除氧器(需配套真空泵，成本高 8-12%)，无需额外辅助设备，投资更具优势;

运行能耗低：蒸汽消耗量比传统淋水盘式除氧器低 5-8%(因传质效率高，蒸汽利用率提升)，以 50t/h 处理量的除氧器为例，每年可节省蒸汽消耗约 800-1200 吨，折合标准煤 96-144 吨，降低能源成本 8-12 万元;

维护成本低：核心部件旋膜器的使用寿命可达 5-8 年(传统淋水盘式除氧器的淋水盘 3-5 年需更换)，且分离元件、蒸汽喷射管的易损件更换周期长(2-3 年一次)，每年维护成本仅为传统除氧器的 60-70%。

(四)运行稳定性优势：结构可靠，故障风险低

抗结垢能力强：螺旋水膜在除氧头内壁流动时，会对器壁产生 “冲刷” 作用，减少水垢附着(传统淋水盘式除氧器的淋水盘易积垢，需定期清理)，降低因结垢导致的传热效率下降问题;

系统漏点少：除氧头与储水箱之间的连接管道采用法兰 + 密封垫密封，配合压力监测装置，可及时发现泄漏隐患，且整体结构无复杂运动部件(如无头除氧器的内置分离元件拆装难度大)，故障发生率比无头除氧器低 20-25%;

操作便捷：采用全自动控制系统(含水位、压力、溶解氧在线监测)，可实现 “一键启停”，运维人员仅需每周巡检 1-2 次，操作复杂度远低于真空除氧器(需监控真空泵运行状态)。

三、不同场景下的优势侧重与典型应用

应用场景核心优势体现典型案例

中高压电站锅炉(300MW 以下)除氧效果优、负荷适配广某 135MW 亚临界电站锅炉除氧系统

工业中压锅炉(3.82-9.8MPa)低维护成本、抗结垢能力强化工厂 50t/h 中压蒸汽锅炉除氧装置

间歇式生产锅炉宽负荷波动、启停速度快冶金厂 20t/h 间歇式蒸汽锅炉除氧器

锅炉房改造项目(替换传统除氧器)投资适中、安装便捷某老纺织厂 10t/h 锅炉除氧器改造项目

余热回收锅炉(中温蒸汽)蒸汽利用率高、脱气速度快玻璃厂 30t/h 余热锅炉除氧系统