旋膜除氧器工作原理详解：高效热力除氧的核心
一、 引言：何为除氧，为何重要？
在锅炉给水系统中，溶解氧是导致设备腐蚀的主要元凶。它会腐蚀锅炉、汽轮机及整个热力系统的金属管道与部件，形成点蚀和溃疡性腐蚀，严重威胁设备安全、缩短使用寿命并增加运行成本。
热力除氧是目前工业上最常用且最有效的除氧方法。其理论核心基于亨利定律和道尔顿分压定律：气体在水中的溶解度与该气体在液面上的分压力成正比。通过将水加热至饱和温度，水蒸气会几乎完全占据液面空间，使氧气等不凝结气体的分压力趋近于零，从而使其溶解度也趋近于零，溶解氧便从水中迅速逸出。
旋膜除氧器，作为一种高效、成熟的热力除氧设备，以其卓越的除氧效率和运行稳定性，在电站、石化、纺织等众多行业得到了广泛应用。
二、 旋膜除氧器的核心设计：级联式传质传热
旋膜除氧器通常采用立式结构，其内部核心可划分为三个功能迥异又紧密协作的工作区段，构成了一个级联式的深度除氧过程：
上部：旋膜段（初级除氧）
中部：填料层（深度除氧）
下部：储水空间（最终除氧与缓冲）
三、 逐级剖析：工作原理三部曲
第一幕：旋膜段 —— 形成极致传质界面
这是旋膜除氧器得名之处，也是其高效性的首要保证。
水的分配与成膜：
经过预热的水（通常为凝结水或化学补水）通过顶部的进水室，被均匀分配至若干个旋膜管（或称喷嘴）中。
每个旋膜管内部设有螺旋导流的旋流器。水在压力作用下沿管内壁的螺旋槽强烈旋转，形成一股高速旋转的液流。
“旋”与“膜”的诞生：
当这股旋转液流从旋膜管底部的喷嘴甩出时，在离心力的作用下，被撕扯成一个极薄的中空圆锥形水膜。
这一过程实现了两大效果：
“旋”：产生了剧烈的紊流和搅拌，极大地增大了水与加热蒸汽的接触面积。
“膜”：将水展成毫米甚至微米级的薄膜，使得水中溶解的气体扩散路径被缩至最短。
初级传热与除氧：
此时，由下部上升的加热蒸汽与这个巨大的、高速旋转的水膜表面充分接触。
在极短的时间内，蒸汽对水膜进行瞬时加热，水被快速加热到接近当前压力下的饱和温度。
水中约 95% 以上的溶解氧和大部分其他不凝结气体，因溶解度骤降而以气泡形式被迅速“剥离”出来，随著蒸汽流向上运动，通过顶部的排气阀排出器外。
第二幕：填料层 —— 精雕细琢的深度解析
经过旋膜段初步除氧的水，滴落至中部的填料层。
结构：填料层通常由规则或不规则的金属填料（如不锈钢环、网波填料）堆积而成，形成了一个具有巨大比表面积的迷宫式通道。
过程：
水在重力作用下，以滴状、线状和膜状等多种形态，曲折地穿过填料层的巨大表面。
来自下部的蒸汽继续与这些水进行充分的热质交换，将水精确加热至饱和温度，消除任何微小的过冷度。
任何在旋膜段未能逸出的、细微的溶解氧气泡，在此处被进一步“扫荡”和解析出来。填料层的作用在于“查漏补缺”，确保除氧的彻底性。
第三幕：储水空间 —— 沸腾巩固与稳定供应
最终除氧：
深度除氧后的水汇集到除氧器下部的储水空间（水箱）。
在此，通过引入再沸腾管（辅助蒸汽），使水保持微沸腾状态。
微沸腾如同一个“安全阀”，确保任何可能残留的、以分子状态溶解的极微量氧气被最终驱赶出去，同时也可有效去除水中残余的碳酸性气体（如CO₂）。
缓冲与供给：
这个空间作为一个巨大的缓冲容器，储存着合格的给水，为锅炉给水泵提供稳定的吸入压头，确保供水的连续性。
四、 工作流程总结
待除氧水 → 旋膜管 → 形成旋转水膜 → 与蒸汽瞬时换热，剥离95%以上气体 → 滴落至填料层 → 迷宫式接触，深度解析残余气体 → 汇集至储水空间 → 再沸腾管微沸腾，最终除氧 → 成为合格给水，泵送至锅炉。
不凝结气体（O₂、CO₂等） → 从水膜、填料层中逸出 → 随蒸汽流上升 → 通过顶部排气阀排出系统。
五、 技术优势
高效率：旋膜结构创造了巨大的传质面积，传热系数高，除氧后给水含氧量可稳定降至 ≤5μg/L。
适应性强：对水温、水压、负荷变化不敏感，在较宽的运行工况下均能保持良好性能。
节能：排汽损失小，热效率高。
可靠性高：无易损的运动部件，运行稳定，维护简便。
结语：
旋膜除氧器通过其巧妙的“旋膜-填料-沸腾”三级设计，将物理定律转化为高效的工程实践。它不仅仅是一个简单的容器，更是一座精心设计的、实现气液两相高效分离与传质的“舞台”，是保障整个热力系统安全、经济、长周期运行的“忠诚卫士”。
