一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，屬于火力發(fā)電廠的節(jié)能減排技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]火電廠水分的回收潛力巨大。一般情況下，燃煤電廠排放煙氣中含有體積分?jǐn)?shù)為4%~13%的水蒸氣，燃?xì)怆姀S排煙中的水蒸氣體積分?jǐn)?shù)為15%~20%。據(jù)估算，目前每年全國(guó)火電廠單就排煙中隨煙氣排放到大氣中的水量可達(dá)11億噸。若能回收煙氣排煙中水蒸氣量的20%，實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)水回收，即可實(shí)現(xiàn)火電廠鍋爐供水自足。同時(shí)鍋爐排煙中含有豐富的余熱資源，如果可以回收這部分資源加以利用，可實(shí)現(xiàn)電廠深度節(jié)能。
[0003]目前，用于火電廠煙氣水分與余熱回收的技術(shù)主要集中在換熱器冷凝技術(shù)上，雖然其設(shè)計(jì)成本不高，且有較多成熟可靠的運(yùn)行技術(shù)可供借鑒，但是存在幾個(gè)不可忽視且比較棘手的問題:1)凝結(jié)水呈酸性，不能直接回收利用，需要對(duì)其進(jìn)一步處理；2)工作溫度多在煙氣水露點(diǎn)溫度以下，工作環(huán)境惡劣，會(huì)冷凝出酸性物質(zhì)和汞，所以管材需要采用抗腐蝕性材料，如常見使用的氟塑料，其耐腐蝕性能好，但其成本高昂、熱導(dǎo)率低且不易加工；3)有潮濕積灰附著在管壁上影響換熱，需要定期除灰；4)需要給低溫?zé)煔馓峁┚薮蟮谋砻娣e而且設(shè)備材料也更易被腐蝕。因此在實(shí)際設(shè)計(jì)與運(yùn)行中必須考慮上面的問題。如酸腐蝕問題和清除潮濕積灰問題就需要采用耐腐蝕材料制造換熱器管道，并采用刮板式等強(qiáng)制性機(jī)械清灰裝置進(jìn)行定期除灰。但由于回收水質(zhì)不佳這一主要難題，這項(xiàng)技術(shù)暫不適于大規(guī)模應(yīng)用于電廠排煙中水分的回收利用。因此，電廠煙氣中水分與余熱回收的研究需要一種新的思路。
[0004]中空微納米多孔陶瓷膜是一種新型的氣體分離膜，可同時(shí)對(duì)水分與熱量進(jìn)行回收。作為一種無機(jī)膜，多孔陶瓷膜在高溫及酸堿環(huán)境和微生物侵蝕環(huán)境下表現(xiàn)出高度的穩(wěn)定性。這種穩(wěn)定性使得其在電廠煙氣這種復(fù)雜環(huán)境下?lián)碛泻軓?qiáng)的適用性。美國(guó)也曾在燃?xì)怆姀S將這種陶瓷膜應(yīng)用于煙氣水分與余熱回收并進(jìn)行了相關(guān)示范，但到目前為止，國(guó)內(nèi)還未有相關(guān)研究。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了回收火電廠排煙中的水蒸氣及其潛熱，以及煙氣中顯熱資源，降低火電廠水耗，節(jié)約能源，本實(shí)用新型提供一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，該裝置是當(dāng)今火電廠深度節(jié)能的一個(gè)全新嘗試。
[0006]本實(shí)用新型應(yīng)用于火電廠排煙進(jìn)入煙囪之前的煙氣水分及其余熱回收，主要分為以下幾個(gè)系統(tǒng):中空微納米多孔陶瓷膜組件系統(tǒng)、供水系統(tǒng)(主要包括水箱和水栗)和輔助系統(tǒng)(主要包括閥門、管道及傳感器)。先利用供水系統(tǒng)使中空微納米多孔陶瓷膜管內(nèi)充滿冷卻水，開啟水栗使膜管內(nèi)側(cè)形成微負(fù)壓。煙氣通過膜組件時(shí)，由于煙氣側(cè)壓力約一個(gè)大氣壓，因此膜管兩側(cè)形成壓差；煙氣中的水蒸氣在陶瓷膜外表面的納米孔中受毛細(xì)冷凝作用凝結(jié)并借助陶瓷膜兩側(cè)壓差進(jìn)入膜管內(nèi)部與冷卻水混合，實(shí)現(xiàn)煙氣水分與水蒸氣汽化潛熱的回收。與此同時(shí)，膜管兩側(cè)進(jìn)行熱量傳遞，實(shí)現(xiàn)煙氣余熱回收。本實(shí)用新型具有良好的自發(fā)性，高效環(huán)保，可用于回收煙氣中大量水分與余熱資源，降低火電廠運(yùn)行成本。
[0007]—種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，其特征在，該裝置的運(yùn)作流程為:檢查供水水箱水位在某一定值以上，打開閥門，使整個(gè)供水系統(tǒng)管道與全部膜管內(nèi)充滿水，開啟水栗使膜管內(nèi)形成微負(fù)壓。煙氣從中空微納米多孔陶瓷膜組件一側(cè)流進(jìn)，與膜管外側(cè)接觸，由于中空微納米多孔陶瓷膜的納米孔徑選擇層中毛細(xì)冷凝作用，經(jīng)過膜管外表面的水蒸氣在納米孔徑選擇層中凝結(jié)成液體。由于供水系統(tǒng)在膜管內(nèi)形成的微負(fù)壓，膜管兩側(cè)有一定的壓差，膜管的納米孔徑選擇層中形成的液體會(huì)借助壓差進(jìn)入膜管內(nèi)部與冷卻水混合。與此同時(shí)，膜管兩側(cè)煙氣與冷卻水進(jìn)行熱交換。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果為:本實(shí)用新型可以回收火電廠煙氣中40%以上水分，達(dá)到火電廠節(jié)水目的，同時(shí)回收部分煙氣余熱資源，提高電廠效率。
【附圖說明】
[0009]圖1為:中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置示意圖。
[0010]圖2為:中空微納米多孔陶瓷膜組件立體圖。
[0011]圖3為:中空微納米多孔陶瓷膜組件縱向剖面圖。
[0012]圖4為:圖3中的A-A向剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖5為:圖3中的中空多孔微納米陶瓷膜管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖6為:供水水箱結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]編號(hào)說明:(1)為中空微納米多孔陶瓷膜組件，(2)為中空微納米多孔陶瓷膜管，(2a)為陶瓷膜管納米孔徑選擇層，(2b)為陶瓷膜管微/納米孔徑中間層，(2c)為陶瓷膜管微米孔徑基層，(3)為進(jìn)水室，(4)為出水室，(5)為閥門，(6)為供水水箱，(7)為水箱進(jìn)水口，(8)為水箱出水口，(9)為水箱氣孔，(10)為水栗，(11)為煙氣進(jìn)口，(12)為煙氣出口。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本實(shí)用新型提供了一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0017]中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)由若干根結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)一定的中空微納米多孔陶瓷膜即膜管(2)組成，組件(1)中膜管(2)以一定橫縱截距按錯(cuò)列布置。中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)兩端設(shè)置進(jìn)水室(3)和出水室(4)，進(jìn)水室連接閥門(5)與供水水箱(6 )，出水室連接水栗(10 )。供水水箱(6 )設(shè)置有水箱進(jìn)水口( 7 )、水箱氣孔(9 )及水箱出水口(8)0
[0018]首先檢查供水水箱(6)水位，使其保持在某一定值以上，然后打開閥門(5)，使整個(gè)供水系統(tǒng)管道與全部膜管(2)內(nèi)充滿水，開啟水栗(10)使膜管內(nèi)形成微負(fù)壓。煙氣從中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)的一側(cè)煙氣進(jìn)口(11)流進(jìn)，與膜管(2)外側(cè)接觸，由于中空微納米多孔陶瓷膜(2)的納米孔徑選擇層(2a)中毛細(xì)冷凝作用，經(jīng)過膜管(2)外表面的水蒸氣在納米孔徑選擇層(2a)中凝結(jié)成液體。由于供水系統(tǒng)在膜管(2)內(nèi)側(cè)形成的微負(fù)壓，煙氣基本為一個(gè)大氣壓，所以膜管(2 )兩側(cè)形成壓差，膜管(2 )的納米孔徑選擇層(2a)中形成的液體會(huì)依次經(jīng)過陶瓷膜管微/納米孔徑中間層(2b)、陶瓷膜管微米孔徑基層(2c)最終進(jìn)入膜管內(nèi)部與冷卻水混合。與此同時(shí)，膜管兩側(cè)煙氣與冷卻水進(jìn)行熱交換。最后煙氣從中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)另一側(cè)的煙氣出口( 12)流出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，其特征在于:中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)由若干根結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)一定的中空微納米多孔陶瓷膜即膜管(2)組成，組件(1)中膜管(2)以一定橫縱截距按錯(cuò)列布置；中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)兩端設(shè)置進(jìn)水室(3)和出水室(4)，進(jìn)水室連接閥門(5)與供水水箱(6)，出水室連接水栗(10);供水水箱(6)設(shè)置有水箱進(jìn)水口(7)、水箱氣孔(9)及水箱出水口(8)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，其特征在于:中空微納米多孔陶瓷膜即膜管(2)從外層到內(nèi)層分別由納米孔徑選擇層(2a)、微/納米孔徑中間層(2b )及微米孔徑基層(2c )組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，其特征在于:供水水箱(6)中水位一直保持在某一定值以上，以維持裝置內(nèi)穩(wěn)定供水，并排盡管路內(nèi)空氣；供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使膜管內(nèi)形成微負(fù)壓，使膜內(nèi)外側(cè)有壓差，利于水分的滲透回收。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置，其特征在，該裝置的運(yùn)作流程為:檢查供水水箱(6)水位在某一定值以上，打開閥門(5)，使整個(gè)供水系統(tǒng)管道與全部膜管(2)內(nèi)充滿水；開啟水栗(10)使膜管內(nèi)側(cè)形成微負(fù)壓；煙氣從中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)一側(cè)煙氣進(jìn)口(11)流進(jìn)，與膜管(2)外側(cè)接觸，由于中空微納米多孔陶瓷膜(2)的納米孔徑選擇層(2a)中毛細(xì)冷凝作用，經(jīng)過膜管(2)外表面的水蒸氣在納米孔徑選擇層(2a)中凝結(jié)成液體；由于供水系統(tǒng)在膜管(2)內(nèi)側(cè)形成的微負(fù)壓，煙氣基本為一個(gè)大氣壓所以膜管(2)兩側(cè)形成壓差，膜管(2)的納米孔徑選擇層(2a)中形成的液體會(huì)依次經(jīng)過陶瓷膜管微/納米孔徑中間層(2b)、陶瓷膜管微米孔徑基層(2c)最終進(jìn)入膜管內(nèi)部與冷卻水混合；與此同時(shí)，膜管兩側(cè)煙氣與冷卻水進(jìn)行熱交換；最后煙氣從中空微納米多孔陶瓷膜組件(1)另一側(cè)的煙氣出口( 12)流出。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于中空微納米多孔陶瓷膜的煙氣水分余熱回收裝置。本實(shí)用新型應(yīng)用于火電廠排煙進(jìn)入煙囪之前的煙氣水分及其余熱回收，主要分為以下幾個(gè)系統(tǒng)：中空微納米多孔陶瓷膜組件系統(tǒng)、供水系統(tǒng)（主要包括水箱和水泵）和輔助系統(tǒng)（主要包括閥門、管道及傳感器）。先利用供水系統(tǒng)使中空微納米多孔陶瓷膜管內(nèi)充滿冷卻水，開啟水泵使膜內(nèi)側(cè)形成微負(fù)壓；煙氣通過膜組件時(shí)，膜管兩側(cè)形成壓差，煙氣中的水蒸氣在陶瓷膜表面的納米孔中受毛細(xì)冷凝作用凝結(jié)并借助陶瓷膜兩側(cè)壓差進(jìn)入膜管內(nèi)部與冷卻水混合，實(shí)現(xiàn)煙氣水分回收。與此同時(shí)，膜管兩側(cè)進(jìn)行熱量傳遞，實(shí)現(xiàn)煙氣余熱回收。本實(shí)用新型具有良好的自發(fā)性，高效環(huán)保，可用于回收煙氣中大量水分與余熱資源，降低火電廠運(yùn)行成本。
【IPC分類】F23J15/06, F28F1/00
【公開號(hào)】CN205048466
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520715667
【發(fā)明人】陳海平, 周亞男, 蘇欣
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年9月16日