ZEITMOP循环实现燃烧室和ITM反应器集成

最初的循环（Yantovskyetal．，2004）包括氧传输膜（OTM）空气分离装置和一个独立的燃烧室。当燃烧温度为1200～1500℃，OTM装置操作温度为750～1000℃时，采用AspenPlusv.10仿真软件对该循环进行的详细模拟结果，由Yan-tovsky等人发表在2006年的ECOS会议上。在这里，我们将这种流程称为独立的ZEITMOP。

一个不同于以上循环的可能的设计即将燃烧室与空气分离装置整合起来。Foy和McGovern在2006年的ECOS会议上，基于一个简化的联合循环模型，当燃烧温度和OTM操作温度为1000℃和1400℃时，给出了初步的计算结果。

这种循环设计被称为联合的ZEITMOP。本节介绍一个详细的运行温度处于900～1500℃之间的联合的ZEITMOP的用AspenPlus仿真软件模拟结果（Foyetal．，2007）。

OTM温度会等于燃烧温度，而燃烧温度本来比OTM可达到的温度高。氧气通过膜后会被迅速消耗掉，以维持在膜燃烧侧低的氧气分压。

这些因素都将增加每单位膜面积的氧气流量。因此联合后的单元在体积上将要比原来设计（分开的）中的空气分离装置小很多，燃烧室将被取消。

这种电厂在尺寸甚至成本上的下降促使人们要进一步研究这种新设计对循环的影响规律。

燃烧发生的温度，将取决于OTM材料的限制。最近工业界已开始研究用于燃烧（vanHasseletal．，2005）的OTM材料。目前，这些材料可以承受的最高温度是1000℃，不过，这个温度未来还会提高的。(www.xing528.com)

Foy和McGovern（2006）的结论是，在高的燃烧温度时，联合的ZEITMOP循环的效率接近于独立的ZEITMOP循环的效率，但在燃烧温度低时，联合方案的效率比在燃烧温度高时的任一种方案的效率都低。

换言之，只要OTM/燃烧装置可以在高温下运行，联合方案就是值得的。它的流程如图6-6所示。

甲烷（D-CH₄-1）被压缩（D-CH₄-2）后，进入OTM装置，在这里，它在有CO₂存在的情况下和氧气燃烧。燃烧产物（E-PR-1）膨胀后（E-PR-2）在两个热交换器（E-PR-4）和冷却塔中被冷却，从而降低温度到30℃，导致水的凝结（E-PR-5）。然后液体水分离排出（F-H₂O），留下纯的CO₂（G-CO₂-1），然后CO₂被间接冷却（G-CO₂-6）压缩。

一部分燃烧产物被排出（G-CO₂-OUT），而剩下的在回到OTM装置（G-CO₂-9）之前被加热并且膨胀。空气（AIR-1）被压缩加热后进入OTM装置（AIR-3）。热的贫氧空气膨胀冷却后重新进入大气（AIR-7）中。