熱力除氧原理及過程
鍋爐給水為什么要除氧
當水和某種氣體接觸時，就會有一部分氣體溶解到水中。
通常用氣體的溶解度表示氣體溶解于水中的數量（單位為mg/L），它和氣體的種類以及該氣體在水面的分壓力、水的溫度有關。
氣體在水面的分壓力越高，其溶解度就越高，反之，其溶解度便越低。同時在一定的壓力下，水的溫度越高，氣體的溶解度越小，反之，氣體的溶解度則越大。
鍋爐補水中溶解的氧氣可達10mg/L。這部分溶解在水中的氧是給水箱、給水管道、給水泵和鍋爐腐蝕的主要原因。為了減少腐蝕給鍋爐系統帶來的危害（設備表面產生蝕斑，誘發深度穿透、穿孔），必須除去鍋爐給水中的氧。此處介紹的熱力除氧方法便是鍋爐系統通常采用的除氧形式。
熱力除氧原理
除氧是要除去水中所有的不凝結氣體，采用熱力除氧方法，其原理依據是亨利定律和道爾頓定律以及傳熱傳質定律。
亨利定律指出：當液體表面的某氣體與溶解于液體中該氣體處于進、出動態平衡時，溶于單位容積液體中該氣體的質量b，與液面上該氣體的分壓力Pb成正比：
b=k×Pb/P0（mg/L）
式中：K為該氣體的質量溶解度系數，它與液體和氣體的種類和溫度有關；
Pb為平衡狀態時氣體在液面上的分壓力；
P0為液面上的全壓力。
由上式可見當水面上氣體的分壓力小于溶解該氣體所對應的平衡壓力Pb時，則該氣體就會在不平衡壓力差△P作用下，自水中離析出水面，直到新的平衡狀態為止。
因此，如果使水面上該氣體的分壓力一直維持零值，就可以使該氣體從水中完全逸出而除去，以上就是熱力除氧的基本原理。
如何使水面上不凝結氣體的分壓力近似為零，這便與道爾頓定律相關。
根據道爾頓定律：混合氣體的全壓力等于各組成氣體的分壓力之和。除氧器空間的總壓力P等于水中所溶解各氣體在水面上的分壓力Pi與水上面水蒸汽分壓力Ps之和，即：
P=ΣPi＋Ps（MPa）
在除氧器中，隨著水被蒸汽不斷地加熱，水會逐漸蒸發，水表面的水蒸汽壓力就逐步增大，其它氣體的分壓力就逐步減少，水中的氣體分子逐漸脫出，并隨余汽排出，水面內外氣體分壓均被減小而維持一定的壓差△P。
當水被加熱到除氧器工作壓力下的飽和溫度時，水表面的水蒸汽分壓力等于除氧頭的壓力，也即蒸汽分壓力等于總壓力，其它氣體的分壓力近于或等于零，這就可能讓水中的各氣體完全脫出，水中氣體溶解量接近零。
熱力除氧過程既是傳熱過程同時又是一個傳質過程，氣體從水中離析脫出的量與水的表面積A、不平衡差△P成正比例，即：
G=KmA△P（mg/L）
其中：Km是傳質系數或稱離析系數。
熱力除氧過程
在除氧器中，凝結水首先經過高壓噴嘴形成發散的錐形水膜向下進入初級除氧區。
在初級除氧區，水膜與上行的蒸汽充分接觸，迅速將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度，大部分氧氣從水中析出，聚集在噴嘴附近。為防止氧氣積聚過多，在每個噴嘴的周圍設有排氣口，以及時排出析出的氧氣。
經過初級除氧的水在除氧器水箱下部匯集。
而深度除氧則在水面以下進行，利用引入水面以下的蒸汽將水加熱、沸騰，實現深度除氧。除氧過程析出的氣體經排氣管排出，除氧后的水則在水箱內與回收的疏水等混合。
氣體從水中離析過程即傳質過程，此過程可分為兩個階段：
第一階段為除氧初期階段，此時由于水中氣體含量較多，其分壓力遠大于水面以上氣體的分壓力，氣體會以氣泡的形式克服水的粘滯力和表面張力析出，如此除去水中80%~90%的氣體。
第二階段是深度除氧階段，經過初級除氧的給水中仍含有少量氣體。這部分氣體的不平衡壓差很小，氣體離析的能力弱，已無法以氣泡形式克服水的表面張力而逸出，只有靠單個分子的擴散作用慢慢離析出來。
為達到深度除氧目的，可采用加大汽水接觸面水膜（水膜表面張力小）面積和形成水的紊流來加強擴散作用，強化水中氣體的析出。
熱力除氧關鍵影響因素
為達到良好的熱力除氧效果，必須滿足以下條件：
1. 有足夠量的蒸汽將水加熱到除氧器壓力下的飽和溫度。即使有少量的加熱不足（小到零點幾度），都會引起除氧效果惡化，使水中的殘余溶解氧增高；
2. 必須把析出的氣體及時排走，以保證水面上氧氣及其他氣體的分壓力減至0或最小，防止水面的氣體分壓力增加，影響析出；
3. 被除氧的水與加熱蒸汽應有足夠的接觸面積，蒸汽與水應逆向流動，增加水與蒸汽接觸的時間，以維持足夠大的傳熱面積和足夠長的傳熱、傳質時間，并保證有較大的不平衡壓差。
圖1 熱力除氧器內部結構示意圖