يمكن استخدام مزيل الأكسجين الحراري عالي الضغط ومزيل الأكسجين الغشائي البرجي لإزالة الأكسجين من مياه تغذية الغلايات عالية المعايير. مع تزايد المتطلبات الحديثة للصناعة على جودة مياه تغذية الغلايات، أي انخفاض القيمة المطلقة لمحتوى الأكسجين في الماء وارتفاع الاستقرار النسبي لجودة المياه، ونظرًا للقيود المفروضة على البنية الداخلية للمعدات، تظهر حدود قابلية التطبيق لمزيلات الأكسجين الحرارية التقليدية عالية الضغط ومزيلات الأكسجين الغشائية الدوارة.
يغيّر مزيل الأكسجين الحراري المدمج من الناحية الهيكلية مفهوم مزيلات الأكسجين التقليدية، مما يجعل مزيل الأكسجين أكثر بساطة في التصميم والتصنيع والتشغيل، وأكثر قدرة على التكيف مع ظروف التشغيل المتغيرة، مع انخفاض تكاليف التشغيل، وقلة الاستثمار، ونطاق تطبيق واسع.
مبدأ هيكل مزيل الأكسجين المدمج:
يستخدم مزيل الأكسجين الحراري المدمج طريقة فيزيائية لإزالة الأكسجين، وتنقسم عملية إزالة الأكسجين إلى خطوتين.
(1) يتم رش مياه التعويض أو مياه التكثيف في حيز البخار (إزالة الأكسجين الأولية).
(2) من خلال أنابيب توزيع البخار، يخترق البخار خزان المياه ويحمل الأكسجين الموجود في الماء للخارج لتحقيق هدف إزالة الأكسجين (إزالة الأكسجين الثانوية).
عملية إزالة الأكسجين في مزيل الأكسجين المدمج هي كما يلي:
1. منطقة إزالة الأكسجين الأولية
تقوم مياه التعويض أو مياه التكثيف بتحليل الماء إلى قطرات ماء صغيرة ضبابية من خلال رأس الرش، ويتم ضبط ذلك وفقًا لحجم تدفق المياه، بحيث يظل حجم قطرات الماء ثابتًا دون تغيير في ظل معدلات التدفق المختلفة. تنطلق قطرات الماء من الفوهات عالية السرعة إلى حيز البخار في الخزان، حيث يتلامس الماء مع البخار ويُسخَّن، وترتفع درجة حرارة الماء، وينخفض الضغط الجزئي للغازات غير القابلة للتكثيف في الماء تدريجيًا. تصطدم نفاثات الماء بلوحة الحاجز أو جدار الخزان وتسقط، وبالتالي تتحطم إلى قطرات ماء أصغر.
لا يتجاوز زمن بقاء قطرات الماء في حيز البخار ثانية واحدة. في حيز البخار، يضمن الإمداد المستمر بالبخار الإضافي ارتفاع الضغط الجزئي للبخار بدرجة كافية، بينما لا يمكن أن يظل الضغط الجزئي للغازات غير القابلة للتكثيف الموضعية إلا عند مستويات منخفضة جدًا. عندما تمر قطرات الماء عبر البخار ذي درجة الحرارة الأعلى، يتكثف البخار على سطح القطرات، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة القطرات. يمكن إتمام عملية التسخين بسرعة بفضل كبر مساحة التلامس للقطرات. بعد دخول قطرات الماء إلى حيز البخار، يكون الضغط الجزئي للغازات غير القابلة للتكثيف في البخار منخفضًا جدًا مقارنة بمحتوى هذه الغازات في الماء. يؤدي هذا الضغط الجزئي المنخفض الناتج عن ارتفاع درجة الحرارة، بالإضافة إلى انخفاض قابلية ذوبان الغازات غير القابلة للتكثيف في الماء، إلى إجبار هذه الغازات على الانفصال عن الماء.
2. منطقة إزالة الأكسجين الثانوية
نظرًا لقصر زمن بقاء الماء في حيز البخار بمنطقة الرش، قد يصعب تحقيق تأثير إزالة الأكسجين المثالي للماء. لذلك، يتم تخصيص أنابيب توزيع بخار مثقبة في الحيز السفلي لخزان مزيل الأكسجين، حيث يتم إزالة الغازات غير القابلة للتكثيف المتبقية بواسطة البخار الخارج من أنابيب التوزيع والذي يخترق الماء ويحملها معه.
عندما تمر فقاعات البخار عبر الماء، ووفقًا لقانون راؤول (Raoult's law)، ينشأ توازن طوري بين الغاز داخل فقاعة البخار والغازات غير القابلة للذوبان المجاورة له. يتطلب تحقيق هذا التوازن وقت تلامس كافٍ. لذلك، تم مراعاة ذلك في تصميم البنية الداخلية للمعدات من خلال إنتاج فقاعات صغيرة وضمان مسار طويل بما يكفي لها في الماء، ويتم تحقيق هذه الشروط من خلال تصميم أبعاد الثقوب الصغيرة على أنابيب توزيع البخار وعددها وزاوية ترتيبها. الوظيفة الثانية لأنابيب توزيع البخار هي تمكين مزيل الأكسجين من بدء التشغيل السريع، والوصول بجودة المياه الخارجية إلى المعايير التصميمية في أقصر وقت ممكن. مقارنة بأي طريقة أخرى لتسخين البخار، تتمثل ميزة أنابيب توزيع البخار في قاع الخزان في قدرتها على إزالة الأكسجين من الماء في الخزان بشكل كامل.
الفوهة ثابتة السرعة
الفوهة ثابتة السرعة هي عنصر مهم في مزيل الأكسجين المدمج، فهي تؤثر على جودة المياه الخارجية لمزيل الأكسجين. تتكون الفوهة ثابتة السرعة من عنصرين مرنين قرصيين متقابلين مثبتين معًا، فعند زيادة الضغط داخل الفوهة، يحدث تقوس مرن للعناصر القرصية المرنة، ويندفع الماء من الفجوة بين العنصرين المثبتين مكونًا غشاءً مائيًا، يتم تكسيره واضطرابه بواسطة البنية المسننة عند نقطة التلامس في مخرج الفوهة، مكونًا قطرات ماء صغيرة بشكل ضبابي. يتغير مقطع الفوهة وفقًا لمعدل التدفق، وتبقى سرعة التدفق ثابتة بشكل أساسي ضمن نطاق 10% إلى 110% من معدل التدفق الاسمي للفوهة، وتكون حالة ترذيذ غشاء الماء مستقرة.
