膜法富氧技术的现状与未来

本文比较了从空气中富集氧气的途径与各自工艺特点，追述富氧膜的发展历史并综述了不同材料和类型的富氧膜分离机理与研究现状，提出今后膜法富氧技术的主要开发方向。     

用于燃烧的富氧工艺

利用热天平研究了煤在不同的氧气浓度条件下的燃烧行为,利用中空纤维膜组件进行了氧气富集试验,研究了操作工况对富氧空气通量和氧气浓度的影响。结果表明随着氧气浓度的增加,煤的着火温度及燃烬温度提前,燃烧速度增大,富氧空气的体积分数为30%左右较为合适。用于燃烧的富氧工艺的温度为20 ℃,压力为0.9 MPa,回收率应控制在90%左右。     

玻璃熔窑富氧燃烧的经济效益分析

对只有一条浮法玻璃生产线的厂家建立富氧燃烧系统的经济效益进行了分析,得出结论：玻璃厂要在具有多条浮法线,能够产生大量富氧空气或者有其它氧气或富氧空气来源的情况下,对一座熔窑建立富氧燃烧系统才能产生比较明显的经济效益。     

膜法富氧技术在化工中的应用研究

膜法富氧技术系指利用空气中各组分透过高分子膜时的渗透速率不同,在压力差驱动下,将空气中的氧气富集来获得富氧空气的技术。工业发达国家称之为“资源的创造性技术”,目前主要有两种工艺流程,即正压法和负压法,前者适用于氧氮同时应用或对氧浓度要求较高的场合。早在 80年代初,许多发达国家都投入了大量人力物力来研究膜法富氧技术,特别是日本,其通产省就资助了旭硝子等 7家公司和研究所参加“膜法富氧燃烧技术研究组”。由于能源紧张,日本先后有近 20家推出膜法富氧装置。国内从 1986年起有中科院的 4个研究所开始国家“七五”…     

膜法富氧设备及富氧助燃技术

一、产品和技术简介:膜法富氧系利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同,在压力差驱动下,使空气中的氧气优先通过膜来得到的。当氧浓度在30%左右,流量小于20000NM3/h时,膜法投资、维修及操作费用之和仅为深冷法和PSA法的五分之四到百分之九十五左     

高富氧载体促进输送膜的研究

基于献，对高富氧载体促进输送膜的载体特征，基膜结构，输氧机理，富氧性能与寿命，富氧工艺设计及经济分析进行了评述。讨论了富氧性能对载体含量，溶剂，温度和压力等的依赖性。指出最高的透氧系数和氧氮分离系数分别达１．１１×１０＾－７ｃｍ＾３（ＳＴＰ）．ｃｍ／ｃｍ＾２．ｓ．ｃｍＨｇ和８０．０。用该膜进行一级空气分离可获得氧含量９０％和氧流量为１．０６×１０＾－３ｃｍ＾３（ＳＴＰ）／ｓ．ｃｍ＾２的富氧空气，     

壳聚糖富氧膜的研究

以壳聚糖为膜材料,采用涂敷法,制成用于空气的氮/氧气体分离膜.测得壳聚糖膜的富氧率为1.76%.采用正硅酸四乙酯交联改性,使壳聚糖的链状结构变成网状结构,解决壳聚糖遇水溶解问题.氧氮分离膜效果的检测采用JPBJ-608便携式溶解氧测定仪.方法是将膜分离后的气体通入水中,测量水中氧气的溶解度变化.     

富氧燃烧技术在浮法玻璃熔窑中的使用

利用浮法玻璃生产线保护气车间提供的富氧空气,通过一系列方法和控制手段,经输送管道、阀门和利用罗茨风机将加压后的富氧空气引入玻璃熔窑蓄热室两侧,沿小炉中心线下引支管,支管上安置流量控制阀门,后由富氧喷嘴引入蓄热室清灰门上端,,喷口与小炉中心线成一定角度,富氧气体以一定的角度和足够的压力与助燃风混合预热后,喷入窑内进行助燃。将富氧空气喷嘴安装在3#～4#蓄热室下部,节能效果较好。本系统不会对气保车间有任何影响,也不会影响到玻璃生产线的正常生产。     

富氧燃烧的技改

富氧燃烧过程中因氧气含量增加,燃烧速度加快,燃烧过程得到强化,热辐射迅速增强,燃尽率得到提高,有助于提高热效率.同时空气量及烟气量均显著减少,火焰温度、火焰黑度和辐射热均随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高,从而达到节能降耗减排、延长窑运行周期等目的.我公司通过对一线熟料生产线进行富氧燃烧改造,提高了回转窑煅烧的稳定...     

梭式窑富氧燃烧高温阶段换热特性的模拟研究

采用计算流体力学(CFD)软件——FLUENT研究了富氧浓度对高温阶段梭式窑内换热特性的影响.结果表明采用富氧空气助燃技术,提高窑内温度的同时也增大了窑内温差.分析了产生截面温差的原因,为梭式窑富氧燃烧的稳定运行奠定理论基础.     

天然气富氧燃烧特性分析

随着全球各个国家对能源需求的不断增长和对环境保护意识的逐渐增加,我国以煤炭为主要消耗能源的现状已不符合可持续发展的理念。现阶段我国正在对清洁能源天然气大力推行,使得天然气在我国能源消耗中占比越来越大。如何提高能源燃烧效率的同时使污染物的排放得到减少,已成为了目前全球各个国家迫切需要解决的问题之一。富氧燃烧一种是利用助燃气体以高于空气中的氧气浓度进行燃烧的技术。能降低燃料的燃点,加快火焰的燃烧速度,燃烧过程中烟气含量减少,传热能力增强,从而大幅度提高燃烧效率,节约能源。但是在富氧燃烧过程中,必定产生比空气燃烧高得多的高温。这些高温会使空气中以及燃料中的N_2反应生成污染物NO_x,如何减少NO_x的生成量,就是富氧燃烧目前需要解决的问题。在建立好燃烧器,并完成网格划分之后,进行了富氧燃烧的模拟分析,从而得到了天然气在不同条件下的燃烧特性。并且分别研究了当助燃气体氧气氮气比例不同以及氧气和二氧化碳配比不同的NO的生成量,从而得到富氧燃烧时,减少NO_x生成量的最佳燃烧条件。     

O2/CO2气氛下烟气物性参数对燃煤锅炉对流传热影响的模拟研究

新疆准东煤作为一种可开发利用前景广阔的高碱金属煤种,易沾污结渣特性极大限制了其高效利用。前人大量研究了准东煤在常规气氛下的燃烧特性,但鲜见其在富氧气氛下的燃烧和传热特性研究。为了研究富氧气氛下燃用准东煤对碱金属释放及换热器传热性能的影响,运用化工流程分析软件Aspen Plus建立空气和富氧气氛下准东煤燃烧工艺流程模型并进行反应模拟。通过控制氧燃比恒定并调节O_2/CO_2配比进行变工况分析,使准东煤燃烧绝热火焰温度与空气气氛下较为接近,对应工况下锅炉内具有相似的温度分布。借助吉布斯反应器模拟得出反应物系在满足相平衡和化学平衡的条件下所得产物组分及状态参数、Na元素的赋存与转化规律,为预测Na元素释放形式提供参考。由于富氧燃烧烟气富含高浓度CO_2且水蒸气含量增加,富氧燃烧方式下燃煤烟气的传热特性将发生显著差异。运用带有Boston-Mathiasα函数的Peng-Robinson立方状态方程(PR-BM物性方法)对准东煤在空气和富氧气氛下燃烧产生的烟气进行物性估算,对比分析不同气氛下烟气密度、比热容、导热系数、黏度随温度的变化规律,为分析空气及富氧气氛下准东煤燃烧烟气的对流传热特性差异提供更为准确的参数。采用外掠管束强制对流传热修正计算方法分析了不同燃烧气氛下锅炉烟道内各对流受热面的传热性能。并采用CFD软件对一束高温再热器管屏进行"烟气-管壁-蒸汽"流固耦合传热数值模拟,对比空气及富氧气氛下燃煤烟气物性参数对换热器传热系数的影响。结果表明:40%O_2/60%CO_2气氛下,Na元素释放规律与21%O_2/79%N_2基本一致。随着烟温的降低,Na存在形式逐渐由NaCl和NaOH向Na2SO_4转变。但烟气再循环的富集作用会加剧准东煤灰沾污结渣。由于富氧燃煤烟气中三原子气体浓度增加,物性参数发生变化使得对流传热性能增强,各对流受热面传热系数为常规工况的1. 24～1. 27倍。在换热器结构和烟气及蒸汽入口流速、温度相同时,富氧工况下再热器各管圈对流传热系数较常规工况增加约21. 43 W/(m~2·K),出口蒸汽平均温度提高约11. 32 K。     

富氧煅烧技术在国内大型水泥窑上首获成功

目前,笔者获悉,富氧煅烧技术首次在国内某5000t/d水泥窑上获得成功。据了解,富氧煅烧技术系采用比空气中氧含量高的空气来助燃,可以显著提高燃烧效率和火焰温度,但由于富氧成本较高,多年来未能进入利润较低的水泥行业,长久以来主要是应用在玻璃熔窑和金属冶炼等需要高温操作的行业。随着膜法制氧技术的成熟和利用,富氧成本不断降低,在高温、高煤耗、低利润的水泥行业,应用富氧煅烧技术的时代已经到来。     

中国泡花碱产业中氧气燃烧技术的应用与前景

泡花碱既是各种无机硅化物产品的原料,又是具有多种用途的终端产品。近几年国民经济各行业迅猛发展,对其需求量增加,出口量也在增大,刺激了泡花碱产业的发展膨胀。氧气燃烧技术是泡花碱产业新的突破点。氧气燃烧技术就是把“空气─燃料燃烧”过程变成“氧气─燃料燃烧”过程,称之为“氧气─燃料”燃烧,大大减少高温烟气量。目前“氧气燃烧”技术有3种基本方法:全氧燃烧、纯氧助燃和富氧燃烧。     

膜法富氧曝气提高生物反应器效能的研究

强化O2在废水处理中的溶解度及总传质系数是提高好氧生物处理技术效能的重要课题之一。采用富氧膜法制备O2体积浓度为28．8％的富氧气作为曝气源,研究了富氧气在水中的传质特性,考察了富氧气曝气对有机物降解的效果,研究了污水浓度、曝气量等因素对生物反应器效能的影响。结果表明,富氧曝气的生物降解效能显著高于空气曝气,并且存在最佳的反应时间及气体用量。     

富氧空气助燃煤矸石生产水泥技术经济分析

本文对富氧空气助燃的优点进行了初步叙述。提出采用煤矸石代替全部燃料煤生产水泥;使用富氧空气助燃煤矸石,保证燃烧过程稳定,增加热力强度。对富氧空气助燃煤矸石生产水泥工艺进行了简要技术经济分析。结论认为,富氧空气助燃低热值在1500—2000KCal/kg以上,用煤矸石生产水泥是完全可行的。生产水泥成本有所下降。虽然,空分制氧装置一次投资较大,综合利用其氮气、氩气等副产品,可在较短的时间内回收其一次投资。     

两段式滴管内烟煤富氧空气分级燃烧NOx排放特性研究

随着我国对大气污染物排放监管力度的日益严格,NOx控制技术已广泛应用于工业生产的各个领域。作为一种直接、简便的NOx排放控制技术,富氧空气燃烧技术已经出现在燃气锅炉和内燃发动机等行业,然而在燃煤锅炉行业中却鲜有应用。为了验证富氧空气燃烧技术在煤粉工业锅炉中的NOx减排效果,笔者以神府烟煤作为燃料,利用两段式滴管炉试验系统模拟煤粉在锅炉内燃烧的实际情况,采用热态试验方法,研究了烟煤富氧空气分级燃烧的NOx排放特性,并与单级供风、空气分级燃烧2种燃烧方式下的NOx排放情况进行对比。考察了主燃区温度、二次风配比(以主燃区过量氧气系数表示)、二次风氧浓度等关键因素对NOx排放的影响。结果表明:富氧空气分级燃烧的NOx排放显著低于单级供风燃烧,同时也低于空气分级燃烧的NOx排放。主燃区温度为1 300~1 500℃时,富氧空气分级燃烧的NOx排放减少比例比分级配风燃烧提高了6~12个百分点;富氧空气分级燃烧条件下,随主燃区温度升高,煤粉燃烧更加充分,燃料中N元素分解成NHi、HCN等大量中间产物,使主燃区气氛的还原性增强,被还原的NOx比例增加。因此,NOx排放降低且NOx排放减少比例呈现上升趋势;富氧空气分级燃烧的二次风配比对NOx排放具有显著影响,随着主燃区过量氧气系数的升高,NOx排放均呈现先降低后升高的趋势。因此存在最佳二次风配比,使NOx排放浓度最低。主燃区温度为1 300℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.58;主燃区温度为1 500℃时,最佳主燃区过量氧气系数约为0.55;在主燃区过量空气系数给定的条件下,提高二次风氧浓度可以延长煤粉颗粒在主燃区的停留时间,并在煤粉颗粒表面形成局部富氧环境,促进煤粉充分燃烧,从而增强主燃区气氛的还原性,降低NOx的生成。因此,当二次风氧浓度为21%~31%时,NOx排放随二次风氧含量的升高而降低。随着二次风氧浓度的逐渐升高,NOx排放的降低趋势逐渐放缓。     

富氧连续气化技术应用情况调查

简述了富氧连续气化技术的工艺原理和工艺特点;调查了富氧气化炉的使用情况;探讨了富氧气化炉应用中存在的问题.结果表明,富氧连续气化炉的运行效果有待商榷,欲新建富氧气化炉的企业应谨慎决策.     

浮法玻璃熔窑富氧燃烧与富氧气化煤气燃烧对比分析

根据计算和实测数据,从助燃空气量、烟气量、煤气理论燃烧温度、单位产品燃料消耗及节能效果等几各方面,就浮法玻璃生产线利用系统副产氧气,采用熔窑富氧燃烧和富氧气化煤气燃烧两种方式,进行了简要的分析和比较,指出在熔窑上直接使用富氧燃烧可节煤1.26%,而使用同样的富氧来生产煤气,由于煤气热值的提高,可节煤5.7%。     

固定层煤气炉富氧空气连续制气特点与运用

富氧空气连续制气技术成熟,其特点是产气能力高、余热利用好、可烧小块焦(或(?))、自动化程度高,且消除了环境污染。介绍国内外把煤气发生炉、水煤气炉改造为富氧连续制气的流程和操作数据,结合工程设计中配有空分装置,利用副产的氧气,运用富氧空气连续制气技术,在煤气站设计中的有关情况和技术经济指标。