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独立ITMR的燃煤ZEITMOP循环技术

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:氧气流和CO2流成为进入燃烧室7的燃料气体的氧化剂。在环境温度下,当CO2是气体时,在混合燃料气体中的水是以液体形式存在的。做功之后的CO2进入4的扩散侧带走氧气。图5-1 带有独立燃烧室和ITMR的ZEITMOP循环1—空气压缩机 2—同步电机 3—热交换器(回热器) 4—ITM反应器 5—废气透平 6—CO2+H2O透平 7—燃烧室 8—液体灰渣和碱排除装置 9—CO2透平 10—再热器 11—CO2压缩机 12—水分分离器 13—冷却塔 14—CO2排放

独立ITMR的燃煤ZEITMOP循环技术

图5-1显示的是动力循环的原理图,与燃气类型相似,参考第2章的图2-14。环境中的空气在压缩机1中压缩之后进入热交换器3,由汽轮机6出口的烟气加热到800~900℃。加压后的热空气进入ITM反应器4氧陶瓷中,被分为一股相对高压的贫氧空气流和一股纯净的氧气流。氧气流和CO2流成为进入燃烧室7的燃料气体的氧化剂。从反应器4中出来的加压后的热贫氧空气流在排入大气之前在透平5中膨胀做功。从燃烧室7出来的CO2和H2O混合燃料气体(1300~1600℃)在低压透平6中膨胀做功,然后在热交换器3、回热器10和冷却塔13中进行冷却。在环境温度下,当CO2是气体时,在混合燃料气体中的水是以液体形式存在的。因此,大量的水在12中被排出到这个循环之外。大多数纯净的CO2进入多级间冷式压缩机11,部分高压(200~300bar)超临界或者是液体的CO2在14中被分离出整个循环。大部分的CO2在10中被加热后进入高压透平9中膨胀做功降到15~40bar。做功之后的CO2进入4的扩散侧带走氧气。

为了防止透平6和热交换器腐蚀,可采用一种脱除液体灰渣和碱的系统(VGBPowerTechnology2001,No.9),这已被Fo¨rster等(2001)证实。一个类似的系统可以用于残渣油的燃烧。

ITM空气分离装置(ASU)不会偏离空气化工产品(AirProducts)有限公司所预期的性能。该公司设定目标是在不久的将来每天生产50吨氧气。下面介绍了一个空气化工产品有限公司从来没有提出过的新的零排放动力循环系统的膜分离单元

下面是一个单独的ITM ASU计算的一些结果(Yantovsky et al.,2003a):

膜厚度为20mm;电导率为1/Ω×m;温度为1193K;氧气生产速率为4kg/s;空气流量率为25kg/s;空气压力为25bar;燃料中氧气分压力为5.25bar;燃料中氮气分压力为19.76bar。

反应器里的空气侧:质量流率为21kg/s;总压力为21.4bar;N2压力为19.76bar;O2压力为1.63bar;消耗氧气的百分比为68.8%。(www.xing528.com)

反应器里的渗入侧:O2压力为1bar;氧气分压力比为1.63;(因此,ln1.63=0.49);O2通量为0.0522g/m2×s;需要的表面积为76700m2;需要的体积为7.2×7.2×7.2m3=373.2m3

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图5-1 带有独立燃烧室和ITMR的ZEITMOP循环(使用煤粉)

1—空气压缩机 2—同步电机 3—热交换器(回热器) 4—ITM反应器 5—废气透平 6—CO2+H2O透平 7—燃烧室 8—液体灰渣和碱排除装置 9—CO2透平 10—再热器 11—CO2压缩机 12—水分分离器 13—冷却塔 14—CO2排放

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