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氧化铝陶瓷膜的微结构调控与烟气水分回收性能研究

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陶瓷学报 2022年第2期43卷 272-278页

作者：李明哲张云涛傅宏明孙广帅陈克丕陈海平吕玉珍华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心北京102206

以钛酸四丁酯为钛源、丁醇为溶剂,采用原位液相沉积法对陶瓷微滤膜孔隙结构进行调控,研究了热处理温度和处理次数对膜体微结构的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)和汞孔隙率法(MIP)表征陶瓷膜的微观结构、孔径和比表面积,采用烟气水... 详细信息

以钛酸四丁酯为钛源、丁醇为溶剂,采用原位液相沉积法对陶瓷微滤膜孔隙结构进行调控,研究了热处理温度和处理次数对膜体微结构的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)和汞孔隙率法(MIP)表征陶瓷膜的微观结构、孔径和比表面积,采用烟气水分回收实验测试了陶瓷膜的烟气水分回收性能。结果表明,二氧化钛颗粒在膜孔中形成了新的孔道微结构,实现了对膜体比表面积的调控。最佳条件下,膜体比表面积可提高至原始膜体的14倍,处理后的膜体可将烟气回收水的水质提高近86%,而水通量仅减小约18%。

关键词：陶瓷微滤膜原位液相沉积比表面积孔径烟气水分回收

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基于陶瓷膜的燃煤机组烟气水分余热回收系统建模及技术经济性分析

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基于陶瓷膜的燃煤机组烟气水分余热回收系统建模及技术经济性分析

作者：韩雨龙华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,我国社会用电量不断增加,全国发电装机量也逐年增加,虽然在能源结构上可再生能源的装机比率在逐年上升,但煤电依然是我国电力的主导产业。同时,我国是个干旱缺水的国家,而燃煤发电厂对水资源的消耗巨大,燃煤电厂排烟中的水蒸气... 详细信息

近年来,我国社会用电量不断增加,全国发电装机量也逐年增加,虽然在能源结构上可再生能源的装机比率在逐年上升,但煤电依然是我国电力的主导产业。同时,我国是个干旱缺水的国家,而燃煤发电厂对水资源的消耗巨大,燃煤电厂排烟中的水蒸气和冷却塔的蒸发是电厂水资源消耗最严重两个部件,因此,本文将在烟道内建立烟气水分余热回收系统,回收烟气中的水蒸气,以补充冷却塔水分消耗,将回收的热量用于热网水中,以减少机组的耗功,并探究该系统对机组冷却塔蒸发量及凝汽器参数的影响。本文介绍了多种烟气水分回收设备的研究现状,对比探讨了不同烟气水分回收技术的优缺点,最终发现多孔陶瓷膜具有良好的抗腐蚀性、抗污染性、除尘性。同时,其回收水水质好、传热性能好,是理想的烟气水分回收材料。接着,本文在宣化电厂对多孔陶瓷膜组件进行了中试实验,搭建了陶瓷膜法烟气水分回收实验平台,在长时间运行下,膜组件的回收水量稳定在23.64kg/(h·m2),实验验证了膜组件良好、可靠的回收水性能。中试实验中,膜面积较小,不能回收烟气中的所有水分,因此本文根据某330MW燃煤电厂的燃煤成分分析计算了脱硫塔后的烟气成分、烟气摩尔质量,根据烟气摩尔质量得到了烟气含湿量与烟气温度之间的函数关系,计算得出干烟气中的含水量为80g/kg左右,若能将330MW烟气中的水蒸气全部回收,大约可回收72～128t/h的水资源,回收潜力巨大。本文在EBSILON平台上建立了基于陶瓷膜的燃煤发电厂烟气水分回收系统,该系统利用溴化锂吸收式热泵将陶瓷膜组件耦合在供热机组中。并利用MATLAB对冷却塔的蒸发过程进行仿真模拟,对凝汽器与冷却塔之间的汽水平衡进行计算,发现该系统使机组冷却塔的耗水量减少了 0.00329kg/(kW·h),系统净回收水量为45.076t/h,该系统使机组凝汽器入口水温升高,该系统使全厂发电煤耗率降低了1.402g/(kW·h),锅炉热效率由37.02%增加至37.14%,系统回收余热22.014GJ/h。最后,本文基于时间价值理论对该系统的经济性进行评价,引入净现值和动态投资回收期两个概念,得到该项目在设备15年的运行寿命下,最大净现值(NPV)约为2414万元,项目能在9.72年获得盈利,具有较好的投资价值。

关键词：多孔陶瓷膜烟气水分回收冷却塔凝汽器经济性分析

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两类换热器回收烟气水分的冷凝除湿效率分析

中国环保产业 2023年第3期 49-54页

作者：吕宏俊包国江刘洪鹏张泽玉深圳市格瑞斯达科技有限公司广东深圳518109 东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012

采用COMSOL仿真软件对流动与传热进行多物理场耦合,通过粒子追踪对失踪粒子的位置进行标记,对316L不锈钢和聚四氟乙烯这两类材质换热器在不同入口烟气流速和冷却水流速下的冷凝除湿效果进行模拟分析。研究表明:烟气流速<6.0m/s时,聚四... 详细信息

采用COMSOL仿真软件对流动与传热进行多物理场耦合,通过粒子追踪对失踪粒子的位置进行标记,对316L不锈钢和聚四氟乙烯这两类材质换热器在不同入口烟气流速和冷却水流速下的冷凝除湿效果进行模拟分析。研究表明:烟气流速烟气含湿量和冷凝率的变化幅度小于316L不锈钢材质的换热器,前者的冷凝除湿效果明显优于后者,特别是在冷却水流速≥0.6m/s时这种优势更为明显。冷却水流速烟气含湿量下降得较快,聚四氟乙烯换热器出口烟气含湿量则在入口冷却水流速≥0.4m/s时下降得较快,考虑到实际应用中冷却水源及热量回收、建设成本及运行成本,建议将冷却水流速控制在0.4m/s以下。

关键词：聚四氟乙烯换热器烟气水分回收冷凝除湿效率含湿量多物理场耦合数值模拟

过程参数对采用多孔陶瓷超滤膜回收烟气中余热和水性能的影响

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化工学报 2018年第6期69卷 2519-2525页

作者：孟庆莹曹语黄延召王乐李丽牛淑锋漆虹南京工业大学膜科学技术研究所材料化学工程国家重点实验室江苏南京210009 中石化炼化工程(集团)股份有限公司洛阳技术研发中心河南洛阳471003 中国石油化工股份有限公司科技部北京100728

将孔径为20 nm的陶瓷膜组装制成膜冷凝器,在水蒸气-空气形成的模拟体系中,采用去离子水作为冷却介质,开展了传递膜冷凝技术在烟气除湿和工业余热综合应用方面的研究。考察了空气流量、冷却水流量、进气温度和冷却水温度对陶瓷内膜和外... 详细信息

将孔径为20 nm的陶瓷膜组装制成膜冷凝器,在水蒸气-空气形成的模拟体系中,采用去离子水作为冷却介质,开展了传递膜冷凝技术在烟气除湿和工业余热综合应用方面的研究。考察了空气流量、冷却水流量、进气温度和冷却水温度对陶瓷内膜和外膜过程通量的影响,并比较了两者水热回收性能。结果表明,过程通量均随进气流量和进气温度的增大而增加。随着冷却水流量的增大,过程通量也不断增加,但是冷却水流量达到一定值后,过程通量基本不再变化。冷却水温度对过程水通量的影响较小,但是热通量对冷却水温度的改变较敏感。冷却水流量的变化对陶瓷外膜的过程通量影响更加显著,表明陶瓷外膜水热回收过程更易受流体边界层的影响。在各实验工况范围内,陶瓷内膜和外膜分别具有更高的热通量和水通量,采用陶瓷膜过程的水通量和热通量最高分别可达到23.1 kg·m^(-2)·h^(-1)和47.5 MJ·m^(-2)·h^(-1)。随着传递膜冷凝技术开发和研究的不断深入,该技术在除湿和工业余热综合应用领域有着广阔的发展空间,将为我国节水、节能以及环境保护等领域的发展提供新的解决思路。

关键词：陶瓷膜烟气水分回收余热回收传递膜冷凝技术烟羽

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燃煤电厂水平衡模型与节水分析

中国电力 2022年第4期55卷 221-228页

作者：刘广建岳凤站周硕王琳干雪华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206 公诚管理咨询有限公司北京510610

随着水资源的日益短缺和火电装机容量的持续增加,应用节水技术是目前火电行业可持续发展的重要途径。基于煤种、气象条件和电厂性能参数,提出了电厂水平衡模型,绘制了电厂水流图,直观体现了进入和离开电厂的水平衡关系,辨析系统节水的... 详细信息

随着水资源的日益短缺和火电装机容量的持续增加,应用节水技术是目前火电行业可持续发展的重要途径。基于煤种、气象条件和电厂性能参数,提出了电厂水平衡模型,绘制了电厂水流图,直观体现了进入和离开电厂的水平衡关系,辨析系统节水的关键环节。定量分析了烟气余热及水分回收系统的节能和节水效果。以燃烟煤的超临界机组为例,在离开电厂的水流中,冷却塔蒸发、风吹损失占60%,冷却塔排污占20%,排烟中水分占15%。火电厂节水的重点在于冷却系统、废水排放和排烟水分回收。针对火电厂余热和水分回收的系统,理论计算表明:对于湿冷机组,如果烟气水分回收60%,则超临界机组单位供电量耗水量下降19.2%;对于空冷机组,如果烟气水分回收60%,则电厂的取水量为零;如果同时采用半干法或干法脱硫系统,则电厂可以成为供水方。

关键词：水平衡水流图深度节水水耗指标烟气水分回收

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中空纤维膜法回收火电厂烟气中水蒸气

热力发电 2017年第1期46卷 100-105,111页

作者：陈海平刘彦达周亚男华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心北京102206

火电厂排烟中水蒸气体积分数巨大,如能部分回收利用,效益可观。本文制备了PESSPEEK56中空纤维膜,并研究了其在不同烟气温度、烟气流速、水蒸气活度下的烟气水分回收性能。结果表明:渗透系数比渗透通量更能确切反映水蒸气的实际渗透性能... 详细信息

火电厂排烟中水蒸气体积分数巨大,如能部分回收利用,效益可观。本文制备了PESSPEEK56中空纤维膜,并研究了其在不同烟气温度、烟气流速、水蒸气活度下的烟气水分回收性能。结果表明:渗透系数比渗透通量更能确切反映水蒸气的实际渗透性能;烟气温度在54~70℃时,随着烟气温度升高,渗透系数也不断增加,达到70℃以后,渗透系数基本不再变化;烟气流速(0.1~0.6m/s)的增加有利于提高渗透系数,但会降低水蒸气回收率;水蒸气活度(0.33~1.00)的增加会导致水蒸气的渗透系数和回收率均降低。在某600 MW机组上的实际计算表明,采用该方法回收烟气中的水蒸气成本投入低、水分回收量大,同时可有效缓解烟囱腐蚀问题,有较好的应用前景。

关键词：中空纤维膜 PES-SPEEK56 烟气水分回收烟囱腐蚀渗透通量渗透系数回收率酸露点

基于冷凝换热的燃煤烟气凝水回收与污染物协同控制技术研究及应用

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华北电力技术 2017年第12期 40-44页

作者：关天罡北京能源集团有限责任公司北京100022

提出了一种基于冷凝换热的燃煤烟气余热利用、烟气水分回收、除尘、除雾、除SO3的锅炉节能和污染物协同控制一体化技术,并在某电厂150 MW机组锅炉上进行了应用。结果表明,该技术具有技术风险低、经济效益和环保效益显著的特点。

关键词：冷凝换热烟气余热利用烟气水分回收污染物协同控制