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膜法富氧性能优化研究

陈山林

  随着全球性气候变化,CO2减排问题得到了越来越多的关注。以矿物燃料为主要能源的火电厂是CO2的一个集中排放源,火电厂的CO2减排对减缓温室效应具有重要的意义。火力发电厂针对CO2减排的技术措施目前主要包括:发展超/超超临界机组,整体煤气化联合循环发电技术IGCC,现有火电厂烟气捕获封存CCS;富氧燃烧。富氧燃烧(oxy-fuel combustion)是对现有和新建常规火电厂实现碳减排的有效技术措施。 富氧燃烧的一个重要技术环节就是富氧气源;研究富氧技术对火力发电厂富氧燃烧实现碳减排有着重要的科学意义和实用价值。本论文对空气分离富氧技术进行了比较,相较于深冷法和变压吸附法,在获得中等氧浓度条件,膜法富氧具有设备简单,操作方便,投资少,运行费用低等优点。因此膜法富氧对未来富氧燃烧有举足轻重的影响。膜法富氧产品的性能研究表明,膜富氧浓度常规在28%-40%,比较适用于电站锅炉的稳燃助燃。 本文通过试验,首先考察了膜组件的常规富氧性能,包括膜组件达到最大富氧效率的时间,膜组件长时间运行稳定性的研究,膜组件间断运行稳定性的研究。结果表明,试验在控制真空度为0.069MPa,空气温度在16℃情况下,膜组件稳定运行420min,氧浓度最高达28.3%,产气量稳定在4.08m3/h左右,在10~20min启动时间内,膜组件可以达到最大富氧效率,且膜组件长期运行和间断运行的启动性能都能保持稳定。 试验考察了包括真空度,产气量,温度,空气洁净度在内的各操作条件对膜组件富氧性能的影响,在温度由13℃增加到28℃真空度为0.038MPa,产气量增加了21%,而透过膜的富氧气中氧浓度由26.87%增加到27.38%,真空度0.04 MPa时富氧气中氧浓度为24.8%,通过提高真空度到0.065MPa,富氧浓度增加到26.8%,透气量由1.7Nm3/h增加到2.5Nm3/h。结果表明,操作温度,真空度,产气量,空气洁净度均为影响富氧膜性能的重要因素。 试验研究了经过长期运行后膜组件的污染程度及污染的恢复,维护方法,通过风机吹扫改善膜面污染物的存在状态,试验在去掉前置过滤的情况下,空气污物进入膜组件,极易造成污染,从而使膜性能下降低了1.38%,在不更换滤膜且吹扫时间为10min时,吹扫效果较差,相比于更换滤膜和吹扫时间为30min时,富氧浓度平均降低了2.51%。结果表明,前置过滤装置是保证富氧膜性能的前提,在适当的前置过滤装置的作用下,膜组件污染程度很小,而吹扫可以从一定程度上改善膜组件的污染程度。……   
[关键词]:富氧燃烧;富氧膜;富氧性能;影响因素;污染;恢复
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:北京交通大学2011年