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MMO-膜法富氧设备

MMO-膜法富氧设备


一、膜分离制氧设备技术原理

膜分离空分技术是八十年代国外新兴的高科技技术,属高分子材料科学,膜分离制氧设备是利用具有特殊选择分离性的高分子聚合纤维材料作为分离元件,在一定驱动力作用下,使双元或多元组份因透过膜的速率不同而达到分离或特定组份富集的目的。
当带压空气通过膜纤维毛细管时,气体分子在压力作用下,首先在膜的高压侧接触,然后是吸附、溶解、扩散、脱溶、逸出。其中,空气中的各种气体在透过膜壁时具有不同的渗透速率,水蒸汽、氧气、二氧化碳、氦气等快速透过膜的高压侧渗透过滤出去富集作为产品气体输出,而氮气因为透过膜的相对速率慢而滞留在膜的内侧被排除。氧气从膜的渗透侧排出时其出口压力近似于常压,膜分离制氧系统为模块式结构设计且没有活动的部件,只依靠压缩空气或者以真空为动力直接抽取可提供连续稳定的氧气。


二、膜法富氧的种类和性能

富氧膜组件主要分为卷式、中空式和板式三种 卷式膜组件:富氧浓度27-31%。 中空式膜组件:富氧浓度30-45%。 板式膜组件:富氧纯度23-35% 富氧气流量:1-30000NM3/h。 当氧浓度30%左右,规模小于30000Nm3/h时,膜法投资、维护及操作费用仅为深冷和(V)PSA法的66%到98%,而且规模越小,膜法越经济。
三、膜法富氧的优点

采用“局部增氧”、“梯度燃烧”和“对称燃烧”等多项专利技术,可达到:
1.提高燃烧区的火焰温度和降低排烟黑度

燃烧过程是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出光和热的过程,热的传递一般通过辐射、传导和对流三种方式进行。这三种传递方式哪一种作用最大主要取决于下列因素:一是火焰类型和形状;二是加入的空气中氧的含量;三是熔窑的周围情况等。由于热传递速率与温度的四次方成正比,所以提高燃烧温度将会大大增加热辐射。 从图可以得出以下几点: ①火焰温度随着氧浓度的提高而增高。 ②随着富氧空气浓度逐渐提高,火焰温度增加的幅度将逐渐下降,在绝热状态下,空气氧含量从23%增加到25%时,火焰温度增加100℃;空气含氧量从25%增加到27%时,同样是增加2%的含氧量,但火焰温度只增加了约30℃.因此,为了有效地利用富氧空气,其浓度不宜选高。按空气过剩系数m=1.1~1.5组织火焰时,富氧空气浓度取23%~27%为宜,而且空气含氧量从21%增加到23%时,效果明显。 ③空气过剩系数m不宜过大,否则同样浓度的富氧空气助燃,火焰温度较低。通常在组织燃烧时,一般把空气过剩系数大都控制在1.05~1.1,以获得较高的火焰温度,又能完全燃烧。
2.加快燃烧速度,促使燃烧完全

要使燃料达到完全燃烧,必须使燃料与空气混合均匀或充分接触,富氧空气参与助燃后,不仅使火焰变短,提高燃烧强度,加快燃烧速度,获得较好的热传导,同时,温度提高了,将有利于燃烧反应完全。
3.降低燃料的燃点温度和燃尽温度

燃料的燃点温度不是一个常数它的高低和燃烧条件、受热速度、空气用量、周围温度等因素密切相关。富氧空气参与助燃,将有利于降低燃料的燃点温度,而且能减小火焰尺寸,并增加单位体积的热释放量。
4.减少燃烧后的排气量

通常的燃烧过程中只有占总量约1/5的氧参与燃烧,而其余占4/5的氮气非但不能助燃,还将随着燃烧的进行带走大量热量,随着空气中含氧量增加,排气量逐渐减少,以含氧量27%的富氧与含氧量21%的普通空气燃烧比较,在m=1时的排气体积减少约22%。排烟黑度也明显下降,有利于根治污染。
5.增加热量利用率

用通常空气(含氧21%)燃烧,加热温度为1300℃时,其可利用热量Q1为42%,而用含氧26%的富氧空气燃烧时,可利用热量Q2为56%,增加14%,而且随着加热温度提高及氧浓度提高,所增加比例就越大,有的增加33%,因此节能效果越好。
6.降低空气过剩系数

富氧助燃,可降低空气过剩系数,从而达到节能的目的。
四、板式膜与制氧系统组成与工艺流程

经由鼓风机送入的空气首先经多孔介质材料过滤,除去绝大部分的尘埃等机械杂质。经净化的空气送入富氧膜分离器内部后,在后级真空泵负压的拉动下,空气经配气孔,均匀分散到周围的富氧膜中。渗透率高的气体如O2、H2O、CO2等很快地透过膜壁,在膜的渗透侧富集,经集气管收集为富氧气体,其富氧浓度约为23~35%;而渗透率小的气体如N2、Ar其渗透时间长,大部分保留不透过膜,并保留在膜的滞留侧排入大气,所排出的富氮气体纯度达82~90%。这种以膜分离材料为基础的负压操作氧氮分离技术即负压流程膜法氧氮分离。MB、MJ系列均可负压操作实现氧氮分离。
板式膜法富氧系统仅适用于负压操作,专为满足特殊场合需要而开发的膜组件适合于诸如3-5L的小型便携式供氧至数以吨计的大型工业富氧用氧需求,尤其在富氧助燃、大型富氧通风方面有着优越的性价比;设备安装方便,模块化的设计可满足您不断增长的氧气需求。 板式膜制氧系统特点
◆系统以空气为原料,不需任何辅料,无污染废物,环保制氧
◆系统采用先进的膜分离技术,结合创新的ATF单元技术,结构简单,体积小巧,只需要简单的连接安装,便可运行,使用方便。
◆开、停车方便迅速,开车后10分钟内可达到氧浓度。
◆无阀门切换等运动部件,不需定期更换易损件,无需维护。
◆能适应供氧发展需要持续简便增容。
◆全套系统均为低压系统、程序控制,辅以自动报警系统,运行安全可靠。
◆操作弹性大,氧气纯度和产量均可任意调整。
◆无变压和相变过程,最大极限工作真空绝压可达5Kpa。
◆关键核心膜富氧膜分离器具有较高的分离系数和渗透量以及超长的使用寿命,通常超过5年。
◆可根据用户要求实现自动化控制、增压扩展
◆在氧含量25~35%的富氧空气中,最具优势的性能价格比,能耗极(0.12Kw/M3)
五、膜法富氧主要应用领域

玻璃窑、水泥窑、陶瓷窑等。 工业锅炉(链条炉、抛煤机炉、煤粉炉、沸腾炉、燃油炉、燃气炉、快装炉等)、加热炉、冶炼炉等。 氧化反应、生物发酵。 造气炉。 医疗保健、富氧空调、高原氧吧。
六、助燃技术用于窑炉可行性分析

技术上可行:经过十多年的不断创新和完善和数十家工业用户的实际应用证明,其技术比较成熟、可行,正如用户使用了2年后的总结:仅预热系统和富氧喷嘴与锅炉接触,对锅炉的性能和安全无任何影响。 综合效益显著:根据数十家用户的实际应用证明,具有增产、提高产品品质、节能。一般不到两年就能收回全部投资,而且延长炉龄、稳定炉况、有利环保等。 现场实施容易:现场实施改造和运行是比较简单的,仅需在有关炉窑附近增设一套膜法富氧助燃系统即可,关键是预热系统和富氧喷嘴的设计.对炉窑操作者来说,则有近乎换了一台新设备的感觉,既能减轻他们的劳动强度,又能改善他们的工作环境。

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