升级：整合ITM燃烧室的锅炉技术升级方案

在这里，图5-8作出了一些修改以整合锅炉和ITM燃烧室。与图5-2所示的ITM燃烧室相比，这是类似于一个普通的壳管式热交换器，如图5-8所示的结构，提出在渗透管内嵌入锅炉管的方式集成锅炉和ITM燃烧室，并能调节了燃料流量和氧化剂量。

为清晰起见，只有一个锅炉管画在ITM管中，全部由一管壳包裹。它只是膜式锅炉（简称Memboiler）的一个模块。在实际中，这种系统应该包含多个模块。该交叉模块的外壳部分可能不是圆形的，而是图5-8所描述的方形或六边形。一束这样的锅炉和膜管的六边形管形成蜂窝状结构，类似于蜂窝风洞。

图5-8 Memboiler的构想（Yantovsky，未发表的工作）

1—空气回热式换热器 2—壳 3—膜管 4—锅炉管 5—燃料气加热器 6—冷却塔 7—水分离器 8—CO₂压缩机 9—CO₂冷凝器 10—蒸汽回热器 11—汽轮机 12—蒸汽冷凝器 13—供给泵

燃料气甲烷被通过陶瓷膜扩散的氧气氧化，同时释放出热能。但是这种能量的释放，不会导致烟气温度上升。相反，热量立即被通过锅炉管壁的蒸汽吸收。事实上，管作为一个直流锅炉而工作。由于来自渗透侧的烟道气体传热速率将大大超过壳侧的传热速率，应安装一些带状结构或挡板。挡板可以是螺旋形状的，以增加燃料和渗透侧气体流动的路径长度。增加这一路径长度的方式将有助于燃料完全燃烧。螺旋折流板也可用在壳侧。挡板应采用不锈钢并且有足够的柔韧性（如半圆形或“C”形截面）来抵御任何由于加热引起的陶瓷变形。(www.xing528.com)

Praxair公司已获得一个稍微不同于Memboiler系统的专利。在这模型中，蒸汽管不设在陶瓷膜管内，而布置成一排，（分散开）火焰流穿过管束。

空气供给系统不需要压缩机。来自系统的热的贫氧空气可以用在其他地方。CO₂（总流量）被水洗、液化，并封存或用于其他地方。图5-9中提出了一种在Memboiler中带ITM管的机动车循环AMSTWEG（见图2-24）。

图5-9 AMSTWEG循环（无废气排放的集成ITM的机动车汽轮机）

1—风机 2—热交换器 3—壳 4—ITM管 5—钢管（锅炉） 6—给水泵 7—蒸汽冷凝器 8—汽轮机 9—到变速箱的联轴器 10—CO₂＋H₂O冷却器 11—CO₂＋H₂O压缩机 12—CO₂冷凝器 13—CO₂燃料罐 14—滑动挡板