干法水泥回转窑富氧助燃改造优选膜法富氧技术.pdf

变压吸附技术制氧时：鼓风机提供约39KPa的低压空气作为原料空气进入变压吸附系统的分子筛床层，因分子筛对吸附温度有严格的要求，超过35℃将大幅降低分子筛的吸附容量，进而降低产氧量，因此，鼓风机压缩的空气（约75℃）应先经水冷换热器冷却至常温（约25℃）后进入床层，也因此，鼓风机的压缩能不仅不能回收，反而要消耗大量的冷却水去冷却压缩气体形成的热能；当经过冷却的原料空气进入分子筛床层后，因吸附床层的分子筛吸附氮气而输出为富氧，装置出口为常温的富氧气体，当分子筛吸附饱和后，以真空泵做功抽取床层中的富氮气体并向大气排放从而使床层内分子筛彻底解吸，恢复吸附性能，也因此，该真空泵尽管抽至约-60KPa所做的功无法回收因压缩产生的压缩能；
以制取12000Nm3/h,26%纯度富氧为例，采用常温空分工艺的变压吸附方法与膜分离方法的能源消耗比较如下：
SSS实业膜分离制氧与变压吸附制氧，能源消耗比较表
序        比较项目        采用膜分离工艺        采用变压吸附工艺        备注
1        客户富氧空气量需求，m3/h        12000        12000        　
　        客户富氧纯度需求        26%        26%        　
　        　        　        　        　
2        制氧装置流量需求，m3/h        10016.5         877.6         　
　        制氧装置氧气纯度        27%        90%        　
　        制氧装置折成100%氧气的供氧量，m3/h        2704.5         789.9         100%纯氧量
　        制氧系统出口的氧气温度，℃        120.0         25.0         　
　        需要配入的空气量，m3/h        1983.5         11122.4         　
　        空气氧含量        20.95%        20.95%        　
　        混合后富氧气流量，m3/h        12000        12000        　
　        混合后富氧气纯度        26%        26%        　
　        　        　        　        　
3        制氧装置鼓风机升压，Kpa        1.5～2.5        39.2        　
　        制氧装置鼓风机流量，m3/h        80132         10970         　
　        制氧装置鼓风机装机轴功率，KW        93.5         146.3         　
　        制氧装置真空泵升压，Kpa        50        60        　
　        制氧装置真空泵抽速，m3/h        20033         15358         　
　        制氧装置真空泵装机轴功率，KW        350.6         243.2         　
　        制氧装置总装机轴功率，KW        444.1         389.4         　
　        制氧装置名义单耗，KW/m3氧气        0.044         0.444         27%/90%纯度电力消耗
　        折成100%氧气纯度的单耗，KW/m3        0.164         0.493         折算成100%纯氧量的电力消耗
　        　        　        　        　
4        混合前制氧装置制取的富氧带入热量,KJ        3655935.3         242921.9         富氧空气的定容比热容0.718KJ/kg.k
　        常温25℃下富氧具有的焓值,KJ        2772522.2         242921.9         常温富氧焓值
　        富氧因温升带入焓值，KJ        883413.1         0.0         　
　        混合前富氧带入的焓值即显热折算成KWH        245.4         0.0         1W.S=1J，1KWH=1000*3600J
　        热工回收效率        55.3%        0.0%        　
　        两种制氧方法实际功率消耗,KW        198.7         389.4         实际功率消耗
　        折算成26%的富氧单耗,KW/m3        0.017         0.032         　
　        年可节约能源折算成电力，万KWH        152.6         0.0         按年运行8000小时计
　        折算成年可节省电力成本，万元        91.6         0.0         电费按0.6元/KWH计算
5        结论        SSS实业膜分离制氧因有效的回收了主要动力消耗的压缩功使之成为热能回到富氧气体内，不仅因此制取的是热态富氧有利于助燃，而且还因回收热能进一步的节约了制氧电力消耗更有利于节能，如上述计算，按同等的制氧量与氧气纯度，两种制氧方法的能源利用率差异巨大，SSS实业膜分离制氧技术比较变压吸附制氧技术而言，其制氧本身的能源消耗远低于变压吸附方法，一套12000m3/h，26%纯度氧气需求的制氧系统，年运行8000小时计，电费按0.6元/KWH计，年节约电力152.6万度，节约电费91.6万元，经济效益非常显著！
3）        辅助能源、冷却水消耗低：以供氧纯度26%，供氧量12000m3/hr为例，因为膜分离所需要配入的空气量为少于变压吸附所需配入的空气量，因此，所需的这部分配入空气的能源消耗也较变压吸附低；
此外，变压吸附因为需要将鼓风机升压后的气体冷却至常温，因此，要消耗大量的冷却水去冷却气体，还有，为提高真空泵的真空度，通常还需要消耗软化水加入真空泵去提高真空度，而膜分离设备则无需消耗这些冷却水，更无需消耗软化水；
4）        可靠性高：膜分离过程是静态分离，设备极其简单、故障率低，可靠性非常高；
而变压吸附制氧过程是动态分离，无论双塔还是多塔，需要很多阀门进行切换，可靠性与膜分离相比要差的多；
5）        安全，即开即用，产氧迅速：膜分离设备与变压吸附制氧过程均是纯物理过程制氧，无相变等，安全性好，两种设备的启停都可实现即开即用，尤其膜分离设备，泵开即开，泵停即停，无需复杂的控制手段，开机5分钟即可达到供氧纯度，变压吸附过程则需大约40分钟才能产生符合要求的氧气；
6）        设备供货周期短：膜分离设备为模块化拼装设备，设备供货周期短，无需复杂设计，以供氧纯度26%，供氧量12000m3/hr为例，一般交货周期为2个月，而变压吸附则至少需要4个月的交付周期；
7）        占地小、可模块化扩产：膜分离设备为模块化拼装设备，可跟随客户安装场地任意摆放，无需特定的安装位置要求，占地面积较变压吸附小的多的多，并且，可随意增加模块扩展产量，而无需担心变更原系统；
综上述，采用膜分离富氧技术进行干法水泥回转窑富氧喷煤是首选的技术路线