一种用于捕集烟气水分的复合膜组件及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明特别涉及一种用于捕集烟气水分的复合膜组件，及其用于制作该中空纤维复合膜组件方法，尤其适用于制作用于捕集火电厂脱硫后排烟中水蒸气的膜组件，属于火力发电厂节能技术领域。
【背景技术】
[0002]火力发电厂既是电力生产大户，同时也是耗能、耗水大户。统计数据表明，截至2013年底，我国发电总装机容量达12.5亿千瓦，首次跃居世界第一，其中火电8.63亿千瓦，约占电力总装机容量的69.04% ;我国水资源的总量约2.8X 104亿立方米，居世界第六位，但人均占有量仅为世界人均占有量的30%左右；水资源的应用领域包括农业、工业和生活等方面，其中工业用水量约占水资源总消耗量的22%，而火力发电厂是工业用水大户之一，其用水量占工业总用水量的40%以上，并且逐年增加。因此，水资源的回收再利用十分重要。目前，研究人员已经发现火电厂锅炉排烟中蕴含着大量的水蒸气，以某300丽机组为例，其烟气量达1.01X106 m3/h，烟气中水蒸气的体积分数达10%，如果能将烟气水分的20%回收利用，该机组将实现补水自足，如果能将40%回收利用，该机组还能为外界提供一定量的水。
[0003]目前，火电厂排烟温度一般在110-120°C之间，若锅炉排烟温度在酸露点温度以下，会造成锅炉低温受热面和尾部烟道腐蚀，因此排烟温度一直居高不下，排烟水分的存在既造成了水资源的浪费，又造成了较大的排烟热损失。近年来，国内外开始研究能够回收利用电厂排烟水分的技术，例如，利用换热器来冷凝并捕集烟气水分，但其捕集的水分水质较差，甚至可能具有强腐蚀性；利用干燥除湿技术捕集烟气水分的水质同样不好，而且干燥剂不能循环使用；而利用中空纤维复合膜捕集烟气水分技术不仅可以获得高纯度的水，并且具有占地面积小、能耗少、无二次污染以及操作简单等优点，但目前并没有成熟的商业化经验。
[0004]复合膜具有独特的优良特性，已经在天然气、空气脱湿方面得到了广泛的应用，国内外学者在复合膜的制备工艺、水蒸气在复合膜中的渗透特性及各参数对水蒸气吸收过程的影响等方面进行了大量的理论研究和实验探索。为了捕集烟气水分，本研究优先采用亲水性复合膜，因为水分子在亲水膜中比其他气体分子具有更高的渗透速率，只须在膜的两侧施加一定的驱动力，就能实现水分与其他气体的分离。近年来，虽然已有学者提出了许多有关制作膜组件方法的专利，但是用于捕集烟气水分的中空纤维复合膜组件及其制作方法尚缺乏系统的研究。这种复合膜组件不仅可以用于捕集电厂实际烟气中水蒸气，还可以在保证较大复合膜面积的同时提高捕集水效率，并保证一定的强度来抵抗烟气冲击力。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提出一种用于捕集烟气水分的复合膜组件及其制作方法，从而解决现有技术中存在的问题及缺陷。
[0006]本发明采用以下两种个技术方案。
[0007]—种用于捕集烟气水分的复合膜组件，包括若干中空纤维膜丝和用于密封固定中空纤维膜组件的两个端部的密封固定部件。所述密封固定部件包括顶部固定螺丝、顶部固定部件、底部固定部件、密封垫片、底部固定螺母。所述中空纤维膜束组件具有第一端和第二端，中空纤维膜组件第一端用灌封胶密封在顶部安装部件内，中空纤维膜组件第二端与底部固定部件用灌封胶密封连接，第二端底部每根膜丝开孔构成所述中空纤维膜丝内部通道。该中空纤维膜组件可装配在所述烟道壁并可拆下。顶部固定螺丝装配在烟道壁的外侧上部以固定和密封中空纤维膜组件第一端。密封垫片和底部固定螺母装配在烟道壁的外侧下部以固定中空纤维膜组件第二端。灌封胶选用能够长期在170°C的工作环境下保持密封特性、能够抵御S02等酸性气体的腐蚀的双组份灌封用硅橡胶KE-1204。
[0008]—种用于捕集烟气水分的复合膜组件的制作方法，按以下步骤进行:1)将若干长度相同的中空纤维膜组件第一端用生料带缠好，并将所有中空纤维膜组件第二端切齐至需要长度并且中空纤维膜丝底端开孔，组成中空纤维膜束；2)在容器中配置好灌封胶，放入注射器待用，将顶部安装部件倒置后放入尺寸合适的薄纸片，再将中空纤维膜组件第一端竖直放入顶部安装部件，然后将灌封胶缓缓注入顶部安装部件与中空纤维膜组件第一端密封连接；3)待灌封胶固化后，将中空纤维膜组件第二端整齐穿入底部固定部件，再将灌封胶缓缓注入底部安装部件与中空纤维膜组件第二端密封连接，然后切除中空纤维膜组件第二端底部多余部分，每根中空纤维膜组件第二端底部开孔与外部大气连通；4)待灌封胶固化后，用顶部固定螺丝将中空纤维膜束上端与烟道壁连接，用密封垫片和底部固定螺母将中空纤维膜束下端与烟道壁连接，制得中空纤维膜组件。所述的生料带选用耐高温、耐腐蚀、无毒性的聚四氟乙烯带。所述的薄纸片选用与顶部安装部件内孔径相当的、能防止灌封胶流入螺孔造成堵塞的纸片。所述注射器选用20毫升、塑料针筒的医用注射器。
[0009]本发明的有益效果是:本发明可以用于捕集烟气中水蒸气，不仅可以获得高纯度的水，还能在一定程度上减轻烟道腐蚀和大气污染，同时又能够降低锅炉排烟温度，降低排烟热损失，提高锅炉热效率。
【附图说明】
[0010]图1为中空纤维复合膜组件在烟道的结构图图2为中空纤维复合膜组件第一端结构剖面图图3为中空纤维复合膜组件第二端结构剖面图。
【主权项】
1.一种用于捕集烟气水分的复合膜组件，其特征在于，包括中空纤维膜组件，该中空纤维膜组件具有若干中空纤维膜丝和用于密封固定该组件两个端部的密封固定部件；所述密封固定部件包括顶部固定螺丝、顶部固定部件、底部固定部件、密封垫片、底部固定螺母。2.如权利要求1所述的中空纤维复合膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜束组件具有第一端和第二端，中空纤维膜组件第一端用灌封胶密封在顶部安装部件内，中空纤维膜组件第二端与底部固定部件用灌封胶密封连接，第二端底部每根膜丝开孔构成所述中空纤维膜丝内部通道。3.如权利要求1所述的中空纤维复合膜组件，其特征在于，所述中空纤维膜组件可装配在所述烟道壁和从所述烟道壁拆下。4.如权利要求1所述的中空纤维复合膜组件，其特征在于，所述的顶部固定螺丝装配在所述烟道壁的外侧上部以固定和密封中空纤维膜组件第一端。5.如权利要求1所述的中空纤维复合膜组件，其特征在于，所述的密封垫片和底部固定螺母装配在所述烟道壁的外侧下部以固定中空纤维膜组件第二端。6.如权利要求2所述的中空纤维复合膜组件，其特征在于，其所采用的灌封胶选用能够长期在170°C的工作环境下保持密封特性、能够抵御S02等酸性气体的腐蚀的双组份灌封用硅橡胶KE-1204。7.一种用于捕集烟气水分的复合膜组件的制作方法，其特征在于按以下步骤进行: 1)将若干长度相同的中空纤维膜组件第一端用生料带缠好，并将所有中空纤维膜组件第二端切齐至需要长度并且中空纤维膜丝开孔，组成中空纤维膜束； 2)在容器中配置好灌封胶，放入注射器待用，将顶部安装部件倒置后放入尺寸合适的薄纸片，再将中空纤维膜组件第一端竖直放入顶部安装部件，然后将灌封胶缓缓注入顶部安装部件与中空纤维膜组件第一端密封连接； 3)待灌封胶固化后，将中空纤维膜组件第二端整齐穿入底部固定部件，再将灌封胶缓缓注入底部安装部件与中空纤维膜组件第二端密封连接，然后切除中空纤维膜组件第二端底部多余部分，第二端每根膜丝底部开孔与外部大气连通； 4)待灌封胶固化后，用顶部固定螺丝将中空纤维膜组件第一端与烟道壁连接，用密封垫片和底部固定螺母将中空纤维膜组件第二端与烟道壁连接，制得中空纤维膜组件。8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其所采用的生料带选用耐高温、耐腐蚀、无毒性的聚四氟乙烯带。9.如权利要求2所述的方法，其特征在于，其所采用的薄纸片选用与顶部安装部件内孔径相当的、能防止灌封胶流入螺孔造成堵塞的纸片。10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述注射器选用20毫升、塑料针筒的医用注射器。
【专利摘要】本发明公开了属于火电厂节能技术领域的一种用于捕集烟气水分的复合膜组件及其制作方法，提供了一种能够降低锅炉排烟热损失、提高锅炉热效率的膜组件及其制作方法。该中空纤维复合膜组件（8）包括：若干中空纤维膜丝（4）和用于密封固定所述中空纤维膜组件（8）的两个端部的密封固定部件。其密封固定部件包括顶部固定螺丝（1）、顶部固定部件（3）、底部固定部件（5）、密封垫片（6）、底部固定螺母（7）。中空纤维膜组件（8）可装配在所述烟道壁（2）和从所述烟道壁（2）拆下。本发明应用于捕集火电厂排烟水分，安装简便，膜填充面积大，能够承受一定的烟气冲击，不仅可以获得高纯度的水，还能在有效减轻烟道腐蚀和大气污染。
【IPC分类】B01D53/22, B01D63/02
【公开号】CN105478015
【申请号】CN201510116265
【发明人】陈海平, 仲雅娟, 付浩然, 周亚男, 孙见雨, 曹苏恬
【申请人】华北电力大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年3月18日