大气式除氧器
一、大气式除氧器概述
大气式除氧器是电站锅炉、工业锅炉系统中必备的设备，其主要功能为降低锅炉上水中的氧含量，使之达到标准要求，以保障锅炉、汽轮机组和整个系统的金属部件在高温下不发生过渡的氧化腐蚀。热力除氧器是目前Zui常用的锅炉除氧设备。
随着高参数大容量发电机组的发展，对热力除氧器的技术性能和对其特殊技术功能的要求愈来愈高，为使除氧水中溶氧趋于零，拓宽热力除氧器适应范围，提高其运行的经济性和安全性，许多国家都对其进行了大量的研究工作，取得了很大成果。
当前国内外对热力除氧器研究和开发的方向，从传热传质机理上看，主要围绕雾化、泡沸和旋转膜；从设备形式上有立塔、卧塔和隐塔。
旋膜除氧器是80年代初在原膜式除氧器的基础上研究、创新、设计制造成功的。是国家科委公报的科研新成果，并获得一九八八年部级科技进步三等奖。东北电业管理局科技开发公司承担了继续研制开发新型旋膜除氧器的课题，并在我公司建立了生产基地。双方共同承担新型设计、制造，拓宽其服务范围。已有多种型号、多种功用的产品由适于低温水、低温汽源和取代中、小型机组高压加热器的旋膜除氧器问世。至今已在200MW机组以下电站系统及石油化工、机械等行业应用百余台，取得了很好的效果。技术水平在国内领先，积20年研究、制造及运行证明，旋膜除氧器优于目前任何一种热力除氧器，是热力除氧设备发展的方向。1990年10月国家将其列为“八五”电力新技术推广项目，1993年10月经科技总院组织专家论证，1100t/h已被许可用于300MW机组系统，为超大型机组除氧系统使用旋膜除氧器开辟了良好的前景。
二、大气式除氧器设计的理论依据
从气体溶解定律（亨利定律）可知，任何气体在水中的溶解度与此气体在气水界面上的分压力和水温有关。图1-1-A说明了在大气压力下，空气、氧气、水蒸汽的分压力，以及氧气的溶解度与水温的关系，随着水温增高水蒸汽的分压力也增大，而空气和氧气的分压力在100℃时降低到零，水中的溶解氧也降低到零。图1-1-B说明了在不同压力下氧气在水中的溶解度，当水面上压力小于大气压力（具有一定的真空度）时，氧气的溶解度在较低水温差（＜100℃）下即可降到零。
三、大气式除氧器工作原理
大气式除氧器的形式简图见图2-1
⑴回水及软水从顶部两侧引入管引入，经夹层中不锈钢（短管上的小孔）内部形成旋膜喷出落至下部的配水装置，再经配水片使水分散再次产生水膜使水流下，经过四周密封内装填料而四周固定的不锈钢丝网内下流。
⑵蒸汽由入口进入，流经喷射管喷出，可增加汽水接触面积，在顶部夹层有让水集热的作用，以防止水温突然变化，填料可以蓄热以加热水及增加汽水界面。
四、结构特点
旋膜热力除氧设备由膜式除氧器及除氧水箱，以及阀门、仪表组成。
旋膜除氧器是一种新型热力除氧器，它依据亨利定律，在结构上采用了三种不同功能的旋膜器组成的组件，建立了汽态区段传质方法，完善了破膜技术，具有除氧效率高、适应性强、稳定性好和安全节能以及适于入口水溶氧高、水温低和低温汽源等优点，具有滑压启动、滑压运行、负压运行、定压运行等功能，在机组启动运行中其除氧效果均达到部颁标准的要求。
旋膜热力除氧器不同于其它类型热力除氧器（如喷雾式、溅盘式或喷雾填料式等）。其关键之处在于其喷淋结构造成的汽水传热传质方式。旋膜热力除氧器入口水的喷淋方式采用起膜管装置，起膜管是旋膜除氧器的特性部件。除氧器入口水，在起膜管中形成射流、喷溅及旋膜，并在起膜管出口形成水膜裙，其传热系数远比其它类型热力除氧器大，传热的同时伴随着传质。起膜管的设计，既考虑了液态传热、传质，又考虑了汽态传质。
旋膜除氧器的传热传质方式与已有的液柱式、雾化式和泡沸式不同，它是将射流、旋转膜和悬挂式泡沸三种传热传质方式缩化为一体的传热传质方式，因此有很高的效率。
射流，旋膜和悬挂式泡沸三种传热传质方式源于石化系统的喷射降膜和泡沸传热传质方式，不同的是将喷射冷凝扩散管取消，利用喷嘴的射流及飞行冷凝，它不仅具有很大的吸热功能，而且具有很大的解析能力；将自然降膜改造为强力降膜，增加了液膜的更新度，使液膜沿管壁强力旋传卷吸大量蒸汽，增强传热传质功能；将相向泡沸改造为悬挂式泡沸，提高层中蒸汽流速高时泛点，并能保持汽体通道将独立的三种传热传质装置缩化为一体在一个单元部件内完成。由于它具有很高的效率和某些特殊功能，突破了已有除氧器的技术性能，使旋膜除氧器的除氧效果和适应性具有国内先进水平。
五、大气式除氧器设备的分类
旋膜热力除氧气分为高压旋膜除氧器（GCM，运行压力0.1-0.98MPa）和低压旋膜除氧器（DCM，运行压力0.02-0.05MPa）两种类型，除定型产品外，还可依据用户提出的技术参数，几何尺寸，接管规格及方位进行设计制造。
六、大气式除氧器适用范围
适用于各类电站锅炉，工业锅炉给水及热电厂补给水或热用户用水的除氧。
七、大气式除氧器技术特性
膜式热力除氧器与其它类型的除氧器比较，具有除氧效果好，适应性强，稳定性好，节能等优点。
⑴除氧效果好。在较短的时间内，除氧水中溶氧量可达到我国火力发电厂水汽质量标准的要求，运行中，高压旋膜除氧器给水含氧量≤0.007mg/L，低压旋膜除氧器给水含氧量≤0.015mg/L。
⑵适应性强。适应于入口水溶氧量高（Zui高可达10mg/L）；入口水温低（Zui低为15℃）；压力变化大（高压旋膜除氧器0.02-0.98MPa；低压旋膜除氧器0.02-0.05MPa）；补给水量大（Zui大可在的情况下运行）。
⑶稳定性好。当负荷突变至约25%，瞬间补给水量突变至约10%时；当改用不同参数的汽源时；当入口水温突降（约40℃）时；除氧水仍能保持合格标准，且除氧器不会发生震动，给水泵入口不易出现汽化等情况。
⑷节能。膜式热力除氧器的排汽量小于入口水量的1‰，比同出力其它类型热力除氧器少二分之一到三分之一，不需要加排汽冷却器，简化了设备，降低了热耗；其淋水密度可设计得较大，因此体积较小与同出力其它类型热力除氧器相比，可节省钢材、降低设备费。
大气式除氧器，由于具备以上技术特性，尤为适用于热电厂。热电厂的补给水量大（补水率Zui大为），补给水温度低（Zui低约为15℃），含氧量高（约为10mg/L），一般除氧器在这种条件下，难于将补给水溶解氧排除达到规定的标准。因此，往往将热力系统设计为大气式及压力式除氧器两级串联运行方式，即补给水先进入大气式除氧器，经一次除氧后，再送入压力式除氧器进行二次除氧，既增加了设备投资与运行操作，又增加了厂房建筑面积。如果采用旋膜热力除氧器，则可根据需要，选用一台高压式或低压式旋膜除氧器，一次将补给水中溶解的氧排除至规定的标准。这样可以节省一台除氧器及相应的建设投资，运行管理也方便。