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中天恒远电化学三位一体除氧器工艺原理

作者:北京中天恒远 发布于:2025-10-27 11:07:32浏览量:

一、工艺核心逻辑:“三级递进 + 产物复用” 的协同除氧体系

中天恒远电化学三位一体除氧器突破单一除氧技术局限,通过真空解析预除氧、电化学主动除氧、化学残氧清除三个串联环节,实现 “粗除 - 精除 - 彻底清除” 的阶梯式除氧效果。其核心创新在于将前序环节的反应产物作为后序环节的除氧剂,形成 “无额外药剂投加” 的闭环系统,适配中高压锅炉、大型化工等对除氧精度要求严苛的场景。

二、三级除氧工艺原理详解

1. 第一级:真空解析预除氧 —— 依托负压的物理性粗除氧

作为除氧首道防线,此环节通过负压环境降低氧气溶解度,快速去除水中 50%-80% 的溶解氧,为后续深度处理减负。

核心结构:全密闭除氧头、高效强旋膜装置、水喷射真空泵机组(长喉型射水抽气器),运行时维持 - 0.05~-0.075MPa 负压。

工艺过程:

待除氧水(常温或低温)经增压泵加压至 0.2MPa,进入强旋膜装置,被切割为厚度仅 0.1-0.3mm 的旋转水膜裙,比表面积较传统喷淋提升 4-6 倍;

水喷射真空泵抽真空形成负压环境,根据亨利定律,氧气在水中的溶解度随其分压力降低而骤降,水膜中的溶解氧快速逸出;

逸出的氧气与不凝性气体被抽气器强制排出,水温在此过程中因负压蒸发略有升高(通常升至 30-60℃),进一步强化除氧效果。

关键作用:快速将溶解氧浓度从 8-10mg/L 降至 1-3mg/L,同时去除二氧化碳等腐蚀性气体,避免后续电化学单元因气体干扰导致电极效率下降。

2. 第二级:电化学主动除氧 —— 依托电解反应的精准精除氧

此环节为设备核心,通过外接直流电源引发电极反应,主动消耗溶解氧,相比海绵铁等被动腐蚀除氧,能量级提升近 1000 倍。

核心结构:连续反应电解缸(内置阳极板与阴极板,极板间距 6-8mm,构成分解水道)、直流电源模块、PLC 电流控制器。

电极反应机制:

电极类型反应方程式反应本质与作用

阳极(铁板)Fe → Fe²⁺ + 2e⁻氧化反应:阳极铁原子失去电子,生成二价铁离子(Fe²⁺),为后续化学除氧储备反应物

阴极(惰性电极)O₂ + 4e⁻ + 2H₂O → 4OH⁻还原反应:溶解氧在阴极获得电子,与水分子结合生成氢氧根离子(OH⁻),直接消耗氧气

工艺特点:

主动除氧不受水温(10-80℃)、流量波动(设计值的 50%-120%)影响,反应速率仅由电极电流密度控制(通常调节范围 0.5-2A/dm²);

经此环节处理后,溶解氧浓度可降至 0.05-0.1mg/L,接近《工业锅炉水质》(GB/T 1576-2022)的高标准要求。

3. 第三级:化学残氧清除 —— 依托产物复用的闭环式终除氧

此环节无需额外投加化学药剂,直接利用电化学反应产物实现残氧彻底清除,是设备 “低成本、无二次污染” 的核心保障。

反应机制:

电化学环节生成的 Fe²⁺与 OH⁻在水流中自然结合,形成具有强还原性的氢氧化亚铁(Fe (OH)₂):

Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂;

Fe (OH)₂与水中残余溶解氧发生氧化还原反应,生成稳定的氢氧化铁(Fe (OH)₃):

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O → 4Fe(OH)₃。

工艺优势:

残氧清除率可达 99% 以上,最终出水溶解氧浓度可低至 0.01mg/L 以下,甚至出现锅检所检测 “负值” 的极端效果(即水中无游离氧且存在过量还原剂);

生成的 Fe (OH)₃呈絮状沉淀,可通过后续过滤单元去除,无药剂残留风险,避免传统化学除氧剂(如亚硫酸钠)导致的水质盐度升高问题。

三、设备核心组件与运行协同逻辑

除氧效果的稳定性依赖各组件的精准协同,其关键设备构成与联动关系如下:

核心组件功能:

组件名称核心作用技术参数参考

强旋膜装置将水流转化为旋转水膜,扩大气液接触面积水膜厚度 0.1-0.3mm,旋转流速 1.2-1.5m/s

水喷射真空泵维持系统负压,排出逸出气体抽气量较传统设备提升 1 倍,噪声≤65dB

电解分离缸提供电极反应空间,控制水流停留时间极板间距 6-8mm,停留时间 3-5 分钟

PLC 控制系统自动调节真空度、电极电流、进水量实时监测溶解氧(精度 0.01mg/L),超差自动报警

运行协同流程:

启动阶段:先通过水喷射真空泵将系统真空度抽至 - 0.075MPa,再开启进水泵,避免负压不足导致除氧效率下降;

运行阶段:PLC 根据出水溶解氧数据自动调节电解缸电流(溶解氧超标时增大电流,提升 Fe²⁺生成量),同时维持真空度稳定;

停机阶段:先关闭进水阀,再停真空泵,防止射水箱水倒吸污染除氧系统。

四、与常温过滤式除氧器的核心技术差异

为清晰展现技术定位,结合你已了解的常温过滤式除氧器,形成关键维度对比:

对比维度中天恒远电化学三位一体除氧器常温过滤式除氧器

除氧原理真空物理除氧 + 电化学反应 + 化学氧化还原介质吸附 + 被动化学腐蚀

除氧精度可达 0.01mg/L 以下通常 0.05mg/L 左右

反应驱动力外接电源(主动反应)自然腐蚀(被动反应)

药剂需求无额外投加(产物复用)无(介质自身消耗)

处理量上限单台可达 300t/h 以上单台≤50t/h

适用场景中高压锅炉、大型化工装置低压锅炉、小型循环水系统

核心优势精度极高、处理量大、无药剂污染能耗低、结构简单、维护便捷

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