專利名稱：一種采用中空纖維分離膜的富氧空氣助燃節(jié)能裝置的制作方法
技術領域：
一種采用中空纖維分離膜的富氧空氣助燃節(jié)能裝置 發(fā)明技術領域 本實用新型裝置涉及用中空纖維分離膜得到富氧空氣、對工業(yè)鍋爐或窯爐實現助 燃的節(jié)能裝置，具體地說是采用空氣壓縮機為分離動力，中空纖維分離膜為空氣分離元件， 獲得含氧率大于40%的富氧空氣，并根據工業(yè)鍋爐或窯爐燃燒需要，摻混適量普通空氣，最 終得到含氧率23% 40%的富氧空氣作為工業(yè)鍋爐或窯爐的助燃空氣，達到提高工業(yè)鍋 爐或窯爐熱效率節(jié)約燃料的節(jié)能目的。
技術背景 從空氣中分離氧氣和氮氣的膜分離法，分為正壓法(單側加壓)和負壓法( 一側 加低壓一側抽真空)已經得到工業(yè)應用，而采用負壓法分離得到富氧空氣的方法，受到分 離裝置所處地的海拔高度限制，海拔高度升高，氧氮分離效果下降，這在高原缺氧地區(qū)尤為 明顯。并且負壓膜分離法采用水環(huán)式真空泵抽取真空得到富氧空氣，造成分離后的富氧空 氣中含有大量的水分。作為工業(yè)鍋爐的助燃空氣，所含有的大量水分直接影響了助燃節(jié)能 效果。 發(fā)明技術內容 為了克服現有負壓法膜分離工藝方法( 一側加低壓一側抽真空)的不足，本實用 新型提出一種采用中空纖維膜正壓分離法得到富氧空氣，用于工業(yè)鍋爐或窯爐助燃的節(jié)能 裝置。本實用新型由普通空氣進氣管(1)、鼓風機(2)、空氣過濾器(3)、空氣壓縮機(4)、氣 液分離罐(5)、精密過濾器(6)、混氣調節(jié)閥(7)、中空纖維分離膜箱(8)、氣體混合罐(10)、 增壓鼓風機(1D、富氧空氣預熱器(12)、富氧空氣噴嘴(13)、工業(yè)鍋爐(14)由空氣輸送管 道(15)依次連接。本實用新型的結構示意圖見附圖。 本實用新型裝置是采用正壓法中空纖維膜分離氧氮，分離效果受海拔高度影響很 小，得到的富氧空氣含水率低，對工業(yè)鍋爐實現富氧空氣助燃，有明顯節(jié)能效果。適用于各 種工業(yè)鍋爐如鏈條爐、煤粉爐、循環(huán)流化床鍋爐、拋煤機鍋爐、沸騰鍋爐、燃油鍋爐、燃氣鍋爐等。 產生富氧空氣的過程如下經鼓風機推動空氣，經空氣過濾器過濾后的潔凈空氣 進入空氣壓縮機，壓縮后的空氣壓力達到l.OMPa以上后送入中空纖維分離膜，在膜的分離 作用下，得到含氧率大于40%的富氧空氣。富氧空氣進入氣體混合罐，普通空氣與富氧空氣 的混合，達到適合于助燃的23% 40%含氧濃度的富氧空氣。再經過增壓鼓風機的升壓， 以及富氧空氣預熱器升溫，通過富氧空氣噴嘴送進工業(yè)鍋爐助燃，提高燃燒溫度、降低空氣 過量系數，從而實現節(jié)能目的。

附圖為本實用新型的結構示意圖。普通空氣進氣管(1)、鼓風機(2)、空氣過濾器 (3)、空氣壓縮機(4)、氣液分離罐(5)、精密過濾器(6)、混氣調節(jié)閥(7)、中空纖維分離膜箱 (8)、富氮氣排出口 (9)、氣體混合罐(10)、增壓鼓風機(11)、富氧空氣預熱器(12)、富氧空
3氣噴嘴(13)、工業(yè)鍋爐(14)和空氣輸送管道(15)技術方案和實施范例的效果 在工業(yè)鍋爐安裝本實用新型裝置，結合實施的實例進說明本實用新型的技術方案 和節(jié)能效果。在一臺蒸發(fā)量為20噸的鏈排式燃煤蒸汽鍋爐上安裝本實用新型裝置，其工作 過程如下給本實用新型裝置接通電源，依次啟動鼓風機(2)、空氣壓縮機(4)、增壓鼓風機 (ll)，鼓風機(2)吸入空氣并升壓至2 3KPa，升壓后的空氣經過空氣過濾器(3)濾去灰 塵，通過管道進入空氣壓縮機(4)，經過空氣壓縮機的壓縮，再次升壓至l.OMPa以上，壓縮 機輸出的高壓空氣通過空氣輸送管道(15)進入氣液分離罐(5)，在氣液分離罐中除去升壓 過程中產生的液體微滴，然后，壓縮空氣經精密過濾器(6)進一步濾清，過濾干凈的壓縮空 氣通過管道連接到中空纖維分離膜箱(8)，中空纖維分離膜箱內可以根據助燃富氧空氣量 的多少，設置2根或2根以上中空纖維膜組件，每根中空纖維膜組件由數十萬根中空纖維組 成，當壓縮空氣沿中空纖維內腔表面流動過程中，空氣中的各種氣體成分在膜中的溶解度 和擴散系數不同，導致不同氣體在膜中的相對滲透速度不同，滲透速度相對快的氣體如& 和02等，很快速地透過纖維膜壁，在膜的滲透側富集，而滲透速度相對慢的氣體如N2則在 膜的滯流側被富集，隨之通過管道被排出分離膜箱。壓縮空氣通過膜分離得到的富氧空氣 含氧率在40X以上，壓力降低到20KPa以下，直接進入氣體混合罐(IO)，與從鼓風機(2)并 經過空氣過濾器(3)、混氣調節(jié)閥(7)分流送過來的部分空氣在氣體混合罐(10)內混合，得 到氧氣體積含量23% 40%之間可調的富氧空氣，混合后富氧空氣的氧含量由混氣調節(jié) 閥(7)的開度大小控制調節(jié)?；旌虾蟮母谎蹩諝鈴臍怏w混合罐(10)的出口管道進入增壓 鼓風機(11)，升壓到6Kpa以上，通過管道送入富氧空氣預熱器(ll)，利用鍋爐煙道的煙氣 余熱，將富氧空氣加熱升溫到IO(TC以上，用管道連接至富氧空氣噴嘴(13)，送進工業(yè)鍋爐 (14)助燃?；旌虾蟮母谎蹩諝饬髁靠刂圃阱仩t燃燒空氣總流量的8%以下。實測該臺鍋爐 的燃燒情況，沒有富氧空氣助燃前，煤層的燃燒溫度約為130CTC ，采用富氧空氣助燃后，煤 層的燃燒溫度升到140(TC，富氧空氣噴嘴四周的火焰溫度達到160(TC。當燃煤的低發(fā)熱值 在18MJ/Kg時，鍋爐的噸煤產蒸汽量從原來的4. 97噸，提高到5. 51噸，排煙溫度從210°C 下降到19(TC，鼓風機和引風機的綜合耗電量下降了 15%，鍋爐的熱效率由65. 67%提高至 79. 2%，每天節(jié)約燃煤7噸以上。 本實用新型并不限于上述舉例，它還有一些變化和改型，而不超出本實用新型的 實質范圍。
權利要求一種采用中空纖維分離膜的富氧空氣助燃節(jié)能裝置，其特征是由鼓風機(1)、空氣過濾器(2)、空氣壓縮機(3)、壓力空氣管道(4)、氣液分離罐(5)、精密過濾器(6)、中空纖維膜分離箱(7)、氣體混合罐(8)、混氣調節(jié)閥(9)、增壓鼓風機(10)、富氧空氣預熱器(11)、富氧空氣噴嘴(12)和工業(yè)鍋爐(13)由空氣管道依次連接，將分離得到的富氧空氣由噴嘴(12)送進工業(yè)鍋爐作為助燃空氣。
2. 根據權利要求1所述的一種采用中空纖維分離膜的富氧空氣助燃節(jié)能裝置，其特征 是富氧空氣噴嘴為金屬、陶瓷或復合材料制成的圓管，富氧空氣噴嘴出口的形狀是圓錐形 或扁平形，噴嘴出口的截面積不小于0. 1平方厘米。
3. 根據權利要求1所述的一種采用中空纖維分離膜的富氧空氣助燃節(jié)能裝置，其特 征是氣體混合罐為圓形低壓金屬容器，內部裝有氣體分配噴嘴、傘形混合器，容器體積在 0. lm3 lm3之間。
專利摘要一種采用中空纖維分離膜的富氧空氣助燃節(jié)能裝置，是采用中空纖維分離膜得到富氧空氣，通過專用噴嘴送入工業(yè)鍋爐實現助燃的節(jié)能裝置。通過節(jié)能裝置的運行獲得含氧率23％～40％可調節(jié)的富氧空氣，根據工業(yè)鍋爐運行熱工狀況參數，本節(jié)能裝置輸出的富氧空氣流量為工業(yè)鍋爐或窯爐助燃空氣總量的0.3％～8％，送入工業(yè)鍋爐為助燃空氣。本裝置輸出的富氧空氣含水率低，氧含量穩(wěn)定，不受海拔高度影響，通過增加膜組件可容易地擴大裝置的富氧空氣產量，適用于各種工業(yè)鍋爐的助燃節(jié)能。
文檔編號B01D53/22GK201507941SQ20092011111
公開日2010年6月16日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權日2009年3月26日
發(fā)明者吳仲賢, 李芃, 鄧卉戎 申請人:吳仲賢;鄧卉戎