一种膜法富氧分离助燃工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种膜法富氧分离助燃工艺，其包括步骤：a.空气经过空气净化器除去10μm的灰尘后由高压通风机送至陶瓷膜制氧发生器；b.空气通过陶瓷膜制氧发生器进行分级过滤，陶瓷膜制氧发生器采用两级并联；c.所得富氧经集气管收集由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐，脱除气体中的水分；d.由增压风机将富氧空气增压至3000‑4500Pa；e.再进入富氧预热器加热至70℃以上；f.加热后的富氧空气进入炉膛或风室，用做燃烧或助燃。本发明专利技术工艺简单，节能环保并且成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源应用
，尤其涉及一种膜法富氧分离助燃工艺。
技术介绍
通常空气中含有20.95％(v/v)的氧和78.1％(v/v)的氮及少量的惰性气体等，真正参与燃烧的氧只占空气总量1/5左右，而占空气总量约4/5的氮和其他惰性气体非但不助燃，反而将随着燃烧的进行带走大量的热能，一般把含氧量大于20.95％的空气叫做富氧空气。我国每年要烧掉15亿吨煤，2亿吨油，还有大量的天然气，而且每年都在增加，巨大的能耗是发展生产的沉重负担，同时又释放大量的有害烟尘和废气，严重的污染环境，危害人类的身体健康，改善工艺过程、降低单位消耗、节约能源与环境保护是关系到人类生存的重大课题，富氧燃烧作为最为便捷和取用不尽的清洁能源，正得到越来越广泛的应用。现有的富氧分离制造工艺有深冷分离法和分子筛吸附法。深冷分离法是将空气压缩液化，除去杂质并冷却后根据氧、氮沸点的不同通过精馏设备实现氧、氮分离，这种方法分离的气体纯度高，但压缩冷却的生产工艺能耗很高，生产成本很高，只适合大规模空分制氧。分子筛膜具有超细的微孔，这些孔小到足以排斥某些分子，而让别的分子通过，但这类膜难以加工、易碎，制造费用高，重复使用率较低，氧氮分离也不是非常彻底，得到的分离气体纯度不高。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的以上技术问题，提出一种膜法富氧分离助燃工艺，工艺简单，节能环保并且成本低。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种膜法富氧分离助燃工艺，其包括步骤：a.空气经过空气净化器除去10μm的灰尘后由高压通风机送至陶瓷膜制氧发生器；b.空气通过陶瓷膜制氧发生器进行分级过滤，陶瓷膜制氧发生器采用两级并联，第一级采用三组单体膜件并联构成，每组单体膜件为规格分别为8nm和2nm的单体件串联构成，第二级与第一级结构相同，第一级与第二级相并联；c.所得富氧经集气管收集由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐，脱除气体中的水分；d.由增压风机将富氧空气增压至3000-4500Pa；e.再进入富氧预热器加热至70℃以上；f.加热后的富氧空气进入炉膛或风室，用做燃烧或助燃。作为对本专利技术所述技术方案的一种改进，所述步骤b中，流量为50000m3/h，操作压力为0.1MPa，形成氧体积分数为30％-35％的富氧空气。作为对本专利技术所述技术方案的一种改进，所述步骤b中，所述单体膜件中的分离膜厚度小于1.5μm，膜管两端的膜厚度差小于0.5μm。本专利技术提供的膜法富氧分离助燃工艺，工艺简单，节能环保并且成本低。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术具体实施例的膜法富氧分离助燃工艺，其包括步骤：a.空气经过空气净化器除去10μm的灰尘后由高压通风机送至陶瓷膜制氧发生器；b.空气通过陶瓷膜制氧发生器进行分级过滤，陶瓷膜制氧发生器采用两级并联，第一级采用三组单体膜件并联构成，每组单体膜件为规格分别为8nm和2nm的单体件串联构成，第二级与第一级结构相同，第一级与第二级相并联；c.所得富氧经集气管收集由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐，脱除气体中的水分；d.由增压风机将富氧空气增压至3000-4500Pa；e.再进入富氧预热器加热至70℃以上；f.加热后的富氧空气进入炉膛或风室，用做燃烧或助燃。本专利技术具体实施例中，所述步骤b中，流量为50000m3/h，操作压力为0.1MPa，形成氧体积分数为30％-35％的富氧空气。步骤b中，单体膜件中的分离膜厚度小于1.5μm，膜管两端的膜厚度差小于0.5μm。本专利技术净化后的加热空气经膜组件过滤，由于氧气和氮气等气体在0.1MPa的压力下，透过高选择性膜孔径的速率不同(氧气约为氮气等的5倍)，当氮气等气体在膜的滞留侧停留时，渗透速率快的氧气透过膜，在膜的渗透侧被富集，经集气管收集从而制得富氧气体。而氮气等气体由于氧气率先透过，失去透过压力大部分排入大气。本专利技术膜法空气氧氮分离，富氧助燃技术是利用空气中各组分透过膜时的渗透速率不同，在压力差的驱动下，渗透速率相对较慢的气体，如氮气、一氧化碳等气体被滞留在膜的滞留侧排入大气，而渗透速率相对快的氧气透过膜，在膜的渗透侧被富集，经集气管收集从而制得富养气体，具有节能显著、装置简单、启动速度快、维护方便、寿命长等优点。本专利技术的工艺设备主要有:空气净化器、高压通风机、膜法制氧器(富氧发生器)、调节阀、水环真空泵、汽水分离器稳压系统、脱湿罐、稳压罐、增加风机、氧气加热器、微电脑控制柜等。空气经过空气净化器除去10μm的灰尘后由高压通风机送至富氧发生器(陶瓷膜制氧发生器)，陶瓷膜组件是由膜孔径规格为2nm和8nm的两级并联各三个串联共6组单体膜件组成，流量可达50000m3/h，操作压力为0.1MPa，为确保膜组件对分离气体渗透速率的高选择性，单体膜件中的分离膜非常薄且平整，厚度小于1.5μm；膜管两端的膜厚度差小于0.5μm。可以非常有效地分离氧气，而且流量也很大，陶瓷膜的选择性极高，可以从空气中获得高纯度的氧气，形成氧体积分数为30％-35％的富氧空气，所得富氧经集气管收集由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐，脱除气体中的水分，由增压风机将富氧空气增压至3000-4500Pa，再进入富氧预热器加热至70℃以上，然后进入炉膛或风室，用做燃烧或助燃使用。本专利技术工艺制得富氧流量最大为50000m3/h，富氧浓度30％-35％。当氧浓度达到35％左右，规模小于60000m3/h时，膜法制氧投资、维护及操作费用仅为深冷法制氧和PSA法(分子筛)制氧的1/3到1/2，而且规模越小，膜法制氧越经济。下表1为各种氧气制造法的电力消耗量：表1按目前市场运行价格计算，膜法富氧成套装置的一次性投资，扣除运行费用(电耗)，可在当年收回投资，大多数情况下6个月左右即可收回投资，装置的使用寿命为十年(其中膜原件≥2年)。因此，采用此技术，其经济效益相当可观。本专利技术的优点和功效为：1、本工艺设备操作简单，氧氮分离彻底，连续运行可靠，开、停车方便，启动后几分钟内即可产生出稳定的氧气，占地面积小，设备造价低，运行成本低，节能效果明显，使用寿命超过十年；2、陶瓷膜组件机械强度高、热稳定性能好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膜法富氧分离助燃工艺，其特征在于，包括步骤：a. 空气经过空气净化器除去10 μm的灰尘后由高压通风机送至陶瓷膜制氧发生器；b.空气通过陶瓷膜制氧发生器进行分级过滤，陶瓷膜制氧发生器采用两级并联，第一级采用三组单体膜件并联构成，每组单体膜件为规格分别为8nm和2nm的单体件串联构成，第二级与第一级结构相同，第一级与第二级相并联；c. 所得富氧经集气管收集由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐，脱除气体中的水分；d. 由增压风机将富氧空气增压至3000‑4500Pa；e. 再进入富氧预热器加热至70℃以上；f. 加热后的富氧空气进入炉膛或风室，用做燃烧或助燃。

【技术特征摘要】
1.一种膜法富氧分离助燃工艺，其特征在于，包括步骤：
a.空气经过空气净化器除去10μm的灰尘后由高压通风机送至陶瓷膜制氧发生器；
b.空气通过陶瓷膜制氧发生器进行分级过滤，陶瓷膜制氧发生器采用两级并联，第一级采用三组单体膜件并联构成，每组单体膜件为规格分别为8nm和2nm的单体件串联构成，第二级与第一级结构相同，第一级与第二级相并联；
c.所得富氧经集气管收集由水环式真空泵抽取后经汽水分离器、脱湿罐和稳压罐，脱除气体中的水分；
d.由增压风机将富氧空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：昆山东大智汇技术咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32