一種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明特別涉及一種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件，及其用于制作該中空纖維復(fù)合膜組件方法，尤其適用于制作用于捕集火電廠脫硫后排煙中水蒸氣的膜組件，屬于火力發(fā)電廠節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]火力發(fā)電廠既是電力生產(chǎn)大戶，同時(shí)也是耗能、耗水大戶。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，截至2013年底，我國發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)12.5億千瓦，首次躍居世界第一，其中火電8.63億千瓦，約占電力總裝機(jī)容量的69.04% ;我國水資源的總量約2.8X 104億立方米，居世界第六位，但人均占有量僅為世界人均占有量的30%左右；水資源的應(yīng)用領(lǐng)域包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活等方面，其中工業(yè)用水量約占水資源總消耗量的22%，而火力發(fā)電廠是工業(yè)用水大戶之一，其用水量占工業(yè)總用水量的40%以上，并且逐年增加。因此，水資源的回收再利用十分重要。目前，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)火電廠鍋爐排煙中蘊(yùn)含著大量的水蒸氣，以某300麗機(jī)組為例，其煙氣量達(dá)1.01X106 m3/h，煙氣中水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)10%，如果能將煙氣水分的20%回收利用，該機(jī)組將實(shí)現(xiàn)補(bǔ)水自足，如果能將40%回收利用，該機(jī)組還能為外界提供一定量的水。
[0003]目前，火電廠排煙溫度一般在110-120°C之間，若鍋爐排煙溫度在酸露點(diǎn)溫度以下，會造成鍋爐低溫受熱面和尾部煙道腐蝕，因此排煙溫度一直居高不下，排煙水分的存在既造成了水資源的浪費(fèi)，又造成了較大的排煙熱損失。近年來，國內(nèi)外開始研究能夠回收利用電廠排煙水分的技術(shù)，例如，利用換熱器來冷凝并捕集煙氣水分，但其捕集的水分水質(zhì)較差，甚至可能具有強(qiáng)腐蝕性；利用干燥除濕技術(shù)捕集煙氣水分的水質(zhì)同樣不好，而且干燥劑不能循環(huán)使用；而利用中空纖維復(fù)合膜捕集煙氣水分技術(shù)不僅可以獲得高純度的水，并且具有占地面積小、能耗少、無二次污染以及操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，但目前并沒有成熟的商業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。
[0004]復(fù)合膜具有獨(dú)特的優(yōu)良特性，已經(jīng)在天然氣、空氣脫濕方面得到了廣泛的應(yīng)用，國內(nèi)外學(xué)者在復(fù)合膜的制備工藝、水蒸氣在復(fù)合膜中的滲透特性及各參數(shù)對水蒸氣吸收過程的影響等方面進(jìn)行了大量的理論研究和實(shí)驗(yàn)探索。為了捕集煙氣水分，本研究優(yōu)先采用親水性復(fù)合膜，因?yàn)樗肿釉谟H水膜中比其他氣體分子具有更高的滲透速率，只須在膜的兩側(cè)施加一定的驅(qū)動力，就能實(shí)現(xiàn)水分與其他氣體的分離。近年來，雖然已有學(xué)者提出了許多有關(guān)制作膜組件方法的專利，但是用于捕集煙氣水分的中空纖維復(fù)合膜組件及其制作方法尚缺乏系統(tǒng)的研究。這種復(fù)合膜組件不僅可以用于捕集電廠實(shí)際煙氣中水蒸氣，還可以在保證較大復(fù)合膜面積的同時(shí)提高捕集水效率，并保證一定的強(qiáng)度來抵抗煙氣沖擊力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件及其制作方法，從而解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題及缺陷。
[0006]本發(fā)明采用以下兩種個技術(shù)方案。
[0007]—種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件，包括若干中空纖維膜絲和用于密封固定中空纖維膜組件的兩個端部的密封固定部件。所述密封固定部件包括頂部固定螺絲、頂部固定部件、底部固定部件、密封墊片、底部固定螺母。所述中空纖維膜束組件具有第一端和第二端，中空纖維膜組件第一端用灌封膠密封在頂部安裝部件內(nèi)，中空纖維膜組件第二端與底部固定部件用灌封膠密封連接，第二端底部每根膜絲開孔構(gòu)成所述中空纖維膜絲內(nèi)部通道。該中空纖維膜組件可裝配在所述煙道壁并可拆下。頂部固定螺絲裝配在煙道壁的外側(cè)上部以固定和密封中空纖維膜組件第一端。密封墊片和底部固定螺母裝配在煙道壁的外側(cè)下部以固定中空纖維膜組件第二端。灌封膠選用能夠長期在170°C的工作環(huán)境下保持密封特性、能夠抵御S02等酸性氣體的腐蝕的雙組份灌封用硅橡膠KE-1204。
[0008]—種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件的制作方法，按以下步驟進(jìn)行:1)將若干長度相同的中空纖維膜組件第一端用生料帶纏好，并將所有中空纖維膜組件第二端切齊至需要長度并且中空纖維膜絲底端開孔，組成中空纖維膜束；2)在容器中配置好灌封膠，放入注射器待用，將頂部安裝部件倒置后放入尺寸合適的薄紙片，再將中空纖維膜組件第一端豎直放入頂部安裝部件，然后將灌封膠緩緩注入頂部安裝部件與中空纖維膜組件第一端密封連接；3)待灌封膠固化后，將中空纖維膜組件第二端整齊穿入底部固定部件，再將灌封膠緩緩注入底部安裝部件與中空纖維膜組件第二端密封連接，然后切除中空纖維膜組件第二端底部多余部分，每根中空纖維膜組件第二端底部開孔與外部大氣連通；4)待灌封膠固化后，用頂部固定螺絲將中空纖維膜束上端與煙道壁連接，用密封墊片和底部固定螺母將中空纖維膜束下端與煙道壁連接，制得中空纖維膜組件。所述的生料帶選用耐高溫、耐腐蝕、無毒性的聚四氟乙烯帶。所述的薄紙片選用與頂部安裝部件內(nèi)孔徑相當(dāng)?shù)?、能防止灌封膠流入螺孔造成堵塞的紙片。所述注射器選用20毫升、塑料針筒的醫(yī)用注射器。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以用于捕集煙氣中水蒸氣，不僅可以獲得高純度的水，還能在一定程度上減輕煙道腐蝕和大氣污染，同時(shí)又能夠降低鍋爐排煙溫度，降低排煙熱損失，提高鍋爐熱效率。
【附圖說明】
[0010]圖1為中空纖維復(fù)合膜組件在煙道的結(jié)構(gòu)圖圖2為中空纖維復(fù)合膜組件第一端結(jié)構(gòu)剖面圖圖3為中空纖維復(fù)合膜組件第二端結(jié)構(gòu)剖面圖。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件，其特征在于，包括中空纖維膜組件，該中空纖維膜組件具有若干中空纖維膜絲和用于密封固定該組件兩個端部的密封固定部件；所述密封固定部件包括頂部固定螺絲、頂部固定部件、底部固定部件、密封墊片、底部固定螺母。2.如權(quán)利要求1所述的中空纖維復(fù)合膜組件，其特征在于，所述中空纖維膜束組件具有第一端和第二端，中空纖維膜組件第一端用灌封膠密封在頂部安裝部件內(nèi)，中空纖維膜組件第二端與底部固定部件用灌封膠密封連接，第二端底部每根膜絲開孔構(gòu)成所述中空纖維膜絲內(nèi)部通道。3.如權(quán)利要求1所述的中空纖維復(fù)合膜組件，其特征在于，所述中空纖維膜組件可裝配在所述煙道壁和從所述煙道壁拆下。4.如權(quán)利要求1所述的中空纖維復(fù)合膜組件，其特征在于，所述的頂部固定螺絲裝配在所述煙道壁的外側(cè)上部以固定和密封中空纖維膜組件第一端。5.如權(quán)利要求1所述的中空纖維復(fù)合膜組件，其特征在于，所述的密封墊片和底部固定螺母裝配在所述煙道壁的外側(cè)下部以固定中空纖維膜組件第二端。6.如權(quán)利要求2所述的中空纖維復(fù)合膜組件，其特征在于，其所采用的灌封膠選用能夠長期在170°C的工作環(huán)境下保持密封特性、能夠抵御S02等酸性氣體的腐蝕的雙組份灌封用硅橡膠KE-1204。7.一種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件的制作方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: 1)將若干長度相同的中空纖維膜組件第一端用生料帶纏好，并將所有中空纖維膜組件第二端切齊至需要長度并且中空纖維膜絲開孔，組成中空纖維膜束； 2)在容器中配置好灌封膠，放入注射器待用，將頂部安裝部件倒置后放入尺寸合適的薄紙片，再將中空纖維膜組件第一端豎直放入頂部安裝部件，然后將灌封膠緩緩注入頂部安裝部件與中空纖維膜組件第一端密封連接； 3)待灌封膠固化后，將中空纖維膜組件第二端整齊穿入底部固定部件，再將灌封膠緩緩注入底部安裝部件與中空纖維膜組件第二端密封連接，然后切除中空纖維膜組件第二端底部多余部分，第二端每根膜絲底部開孔與外部大氣連通； 4)待灌封膠固化后，用頂部固定螺絲將中空纖維膜組件第一端與煙道壁連接，用密封墊片和底部固定螺母將中空纖維膜組件第二端與煙道壁連接，制得中空纖維膜組件。8.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其所采用的生料帶選用耐高溫、耐腐蝕、無毒性的聚四氟乙烯帶。9.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，其所采用的薄紙片選用與頂部安裝部件內(nèi)孔徑相當(dāng)?shù)?、能防止灌封膠流入螺孔造成堵塞的紙片。10.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述注射器選用20毫升、塑料針筒的醫(yī)用注射器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于火電廠節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域的一種用于捕集煙氣水分的復(fù)合膜組件及其制作方法，提供了一種能夠降低鍋爐排煙熱損失、提高鍋爐熱效率的膜組件及其制作方法。該中空纖維復(fù)合膜組件（8）包括：若干中空纖維膜絲（4）和用于密封固定所述中空纖維膜組件（8）的兩個端部的密封固定部件。其密封固定部件包括頂部固定螺絲（1）、頂部固定部件（3）、底部固定部件（5）、密封墊片（6）、底部固定螺母（7）。中空纖維膜組件（8）可裝配在所述煙道壁（2）和從所述煙道壁（2）拆下。本發(fā)明應(yīng)用于捕集火電廠排煙水分，安裝簡便，膜填充面積大，能夠承受一定的煙氣沖擊，不僅可以獲得高純度的水，還能在有效減輕煙道腐蝕和大氣污染。
【IPC分類】B01D53/22, B01D63/02
【公開號】CN105478015
【申請?zhí)枴緾N201510116265
【發(fā)明人】陳海平, 仲雅娟, 付浩然, 周亞男, 孫見雨, 曹蘇恬
【申請人】華北電力大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年3月18日