專(zhuān)利名稱(chēng)：負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及膜法制氧裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)各行各業(yè)以煤、重油及天然氣為燃料的各種鍋爐、窯爐等各種熱工設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計(jì)有近百萬(wàn)臺(tái)；燃料的消耗數(shù)量龐大，同時(shí)我國(guó)的各種熱工設(shè)備如鍋爐或窯爐，其產(chǎn)能單耗比發(fā)達(dá)國(guó)家同行業(yè)同種熱供設(shè)備，都高出20%甚至更高；如火電行業(yè)鍋爐平均發(fā)電標(biāo)煤耗340g/KWh，發(fā)達(dá)國(guó)家小于320g/KWh ;水泥行業(yè)我國(guó)平均標(biāo)煤?jiǎn)魏?40KgCe/噸熟料，比國(guó)外先進(jìn)水平高出約30KgCe/噸熟料；玻璃行業(yè)我國(guó)平均重油單耗為130Kg/噸玻璃液，比國(guó)外先進(jìn)玻璃窯爐高約30Kg/噸玻璃液，等等。因此，我國(guó)工業(yè)高能耗行業(yè)，節(jié)能潛力和空間極大，開(kāi)發(fā)有效的節(jié)能技術(shù)和工藝，意義重大。空氣含氧20.9%，余下主要為氮?dú)猓瑸槿剂先紵磻?yīng)提供氧的空氣，大量的氮?dú)庠谌紵^(guò)程中，從環(huán)境溫度下被加熱到1400-1500°C，吸收了大量來(lái)自燃料的熱量；盡管煙氣排放有熱量回收系統(tǒng)(省煤器或空氣預(yù)熱器)，但是大量氮?dú)鈴目諝忸A(yù)熱器排出(130-150°C )，還是從爐內(nèi)帶走大量熱量。如果減少氮?dú)饬浚锤谎跞紵@然可以減少熱量損失；同時(shí)富氧燃燒，可以提高燃燒火焰溫度，增加爐內(nèi)輻射傳熱強(qiáng)度，而輻射傳熱強(qiáng)度與火焰溫度和爐內(nèi)受熱面溫度的四次方之差成正比。由于富氧燃燒具有這兩方面的原因，因而是有效的節(jié)能技術(shù)之一。市場(chǎng)上目前出現(xiàn)的膜法制氧技術(shù)，主要是以水環(huán)真空泵作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，存在的主要問(wèn)題是:第一是水環(huán)真空泵機(jī)械效率低，系統(tǒng)能耗高；第二是水環(huán)真空泵必須消耗大量水，如果水質(zhì)差，泵內(nèi)短時(shí)間由于水溫上升便出現(xiàn)結(jié)垢，維護(hù)極其不便；第三是系統(tǒng)必須加裝水汽分離裝置和設(shè)備，將富氧空氣和水以及水蒸氣分離以獲得干燥的富氧空氣；第四，同時(shí)富氧空氣需要預(yù)熱至少高于100°c，需另外設(shè)計(jì)加工空氣預(yù)熱器，對(duì)大多數(shù)鍋爐現(xiàn)場(chǎng)，將另一個(gè)大型空氣預(yù)熱器安裝在已有的鍋爐系統(tǒng)，非常困難，甚至不現(xiàn)實(shí)。另外，利用富氧膜制氧時(shí)，富氧膜所需原料空氣是必須的，但是，空氣中存在大量粉塵等機(jī)械雜質(zhì)，會(huì)影響富氧膜的使用壽命。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型提供一種維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置。本實(shí)用新型提供一種負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，包括風(fēng)機(jī)箱體、空氣過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)、膜組箱體、富氧膜組及機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵，所述風(fēng)機(jī)箱體和所述空氣過(guò)濾器組合一體，所述風(fēng)機(jī)設(shè)于所述風(fēng)機(jī)箱體的內(nèi)部，所述膜組箱體具有進(jìn)氣口和出氣口，所述富氧膜組設(shè)于所述膜組箱體的內(nèi)部并具有多個(gè)富氧膜元件，所述風(fēng)機(jī)的出口與所述膜組箱體的進(jìn)氣口連接，所述膜組箱體的出氣口與所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口連接。內(nèi)鉻有風(fēng)機(jī)的風(fēng)機(jī)箱體、內(nèi)鉻有富氧膜組的膜組箱體及機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵可直線連接，模塊化再組合，可容易地解決設(shè)備加工、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)安裝諸多不便，使得大規(guī)模氣量制氧裝置在使用場(chǎng)所，很方便、可靠地實(shí)現(xiàn)。所述風(fēng)機(jī)箱體是方形箱體，其具有四個(gè)立面，各所述立面均與其對(duì)應(yīng)的所述空氣過(guò)濾器組合一體而形成平面過(guò)濾。所述富氧膜元件是卷式富氧膜元件。富氧膜元件的數(shù)量決定制氧量；制氧量大與小，可以通過(guò)并聯(lián)更多數(shù)量的富氧膜組來(lái)實(shí)現(xiàn)大氣量制氧。制氧的驅(qū)動(dòng)力由機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵提供，即負(fù)壓流程。負(fù)壓范圍根據(jù)要求設(shè)計(jì)，如-0.03 -0.08MPa。各所述卷式富氧膜元件并聯(lián)設(shè)鉻，其均具有鏤空的中心管，各所述中心管平行，各所述中心管的底部封閉，各所述中心管的頂部與同一富氧空氣集氣管連接，所述富氧空氣集氣管與所述出氣口連接。所述膜組箱體是方形箱體，所述膜組箱體內(nèi)部的下端具有用于將空氣導(dǎo)入各所述卷式富氧膜元件的風(fēng)箱，所述風(fēng)箱與所述進(jìn)氣口連接。所述膜組箱體和風(fēng)機(jī)箱體的寬度和高度均相同。所述膜組箱體的出氣口和所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口的中心線高度相同；所述風(fēng)機(jī)的出口和所述膜組箱體的進(jìn)氣口同中心線。所述風(fēng)氣的出口與所述膜組箱體的進(jìn)氣口軟連接；所述膜組箱體的出氣口與所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口軟連接。本實(shí)用新型的有益效果是:機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵只需要少量水在泵活塞缸外做冷卻用，且可以循環(huán)使用，對(duì)水質(zhì)要求不高，而且不容易出現(xiàn)結(jié)垢，維護(hù)方便；富氧空氣出氣具有一定的溫度，可以不需要另外考慮加裝空氣預(yù)熱器，在使用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)富氧空氣輸送管道做普通保溫即可，進(jìn)而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)；風(fēng)機(jī)箱體和空氣過(guò)濾器組合一體，能夠有效過(guò)濾除塵，進(jìn)而有效保護(hù)富氧膜組，提高富氧膜組的使用壽命。

圖1是本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。一種負(fù)壓流程卷式制氧裝置，如圖1所示，包括風(fēng)機(jī)箱體1、空氣過(guò)濾器4、風(fēng)機(jī)5、膜組箱體2、富氧膜組10及機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵3，風(fēng)機(jī)箱體I與空氣過(guò)濾器4組合一體，風(fēng)機(jī)5設(shè)于風(fēng)機(jī)箱體I的內(nèi)部，富氧膜組10設(shè)于膜組箱體2的內(nèi)部并具有多個(gè)富氧膜元件15，風(fēng)機(jī)的出口 6和膜組箱體的進(jìn)氣口 7連接，膜組箱體的出氣口 11與機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口 12連接。風(fēng)機(jī)工作時(shí)，空氣經(jīng)過(guò)空氣過(guò)濾器4過(guò)濾后進(jìn)入風(fēng)機(jī)箱體I內(nèi)部，并通過(guò)風(fēng)機(jī)的出口 6、膜組箱體的進(jìn)氣口 7后進(jìn)入膜組箱體2的內(nèi)部，經(jīng)由富氧膜組10實(shí)現(xiàn)大氣量制氧，最后由機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵利用負(fù)壓抽出。富氧膜組可以包括多個(gè)卷式富氧膜元件，各卷式富氧膜元件可以并聯(lián)設(shè)鉻。一種負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，如圖1所示，包括風(fēng)機(jī)箱體1、空氣過(guò)濾器4、風(fēng)機(jī)5、膜組箱體2、富氧膜組10及機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵3。[0024]風(fēng)機(jī)箱體I是方形箱體，其具有四個(gè)立面，各立面均組合安裝有空氣過(guò)濾器4而形成平面過(guò)濾。各空氣過(guò)濾器可以被金屬門(mén)板框固定壓緊在各立面，固定方式可以滿(mǎn)足容易拆卸清除和更換的要求。每個(gè)立面均可以全面積安裝空氣過(guò)濾器。空氣過(guò)濾器如采用細(xì)絲棉或中孔發(fā)泡棉的平板狀結(jié)構(gòu)體。富氧膜組10設(shè)于膜組箱體的內(nèi)部，其包括并聯(lián)的多個(gè)卷式富氧膜元件15。由風(fēng)機(jī)出口 6送來(lái)的空氣進(jìn)入膜組箱體2內(nèi)部下端的風(fēng)箱8，具有一定壓力的空氣穿過(guò)各卷式富氧膜元件15的膜流道實(shí)現(xiàn)制氧；卷式富氧膜元件的中心管14與富氧空氣集氣管9連接，在機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵3的負(fù)壓抽力下，從膜組箱體的出氣口 11進(jìn)入真空泵，由真空泵的出口 13送出。各中心管14可以豎直平行放鉻，富氧空氣集氣管9可以水平放鉻。膜組箱體的進(jìn)氣口 7和風(fēng)機(jī)箱體的出口 6可以采用軟連接方式；膜組箱體的出氣口 11和真空泵的進(jìn)口 12可以采用軟連接，在該軟連接的硬管段可以加裝防震真空表；真空泵的出口 13可以加裝防震壓力表。風(fēng)機(jī)箱體和膜組箱體可以均為方形箱體，該兩個(gè)方形箱體的寬度和高度可以設(shè)計(jì)為相同尺寸。膜組箱體2的出氣口 11與真空泵的進(jìn)口 12的中心線高度可以相同，以保證制氧裝置整體諧調(diào)性。兩個(gè)方形箱體的寬度可以一致，安裝時(shí)需保持“箱寬”在同一直線上；因此，風(fēng)機(jī)箱體I的出口 6與膜組箱體2的進(jìn)氣口 7可以同中心線。按照本實(shí)用新型提出的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，首先是機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵、風(fēng)機(jī)和卷式富氧膜元件的選型，選型的原則如下:根據(jù)卷式富氧膜元件的工作曲線:流量一壓力曲線、真空泵的工作曲線:抽氣速率一真空度曲線，換算成可比單位和量綱并在同一坐標(biāo)系作圖，兩條曲線的交叉點(diǎn)即為設(shè)計(jì)的流量即為富氧氣量，按照每個(gè)富氧膜元件的產(chǎn)氣量，即知道富氧膜元件的數(shù)量。兩條曲線交叉點(diǎn) 對(duì)應(yīng)的流量即是真空泵的抽氣速率，由此可知真空泵的具體型號(hào)及配用功率等。兩條曲線交叉點(diǎn)對(duì)應(yīng)的壓力(或真空度)，即是制氧裝置的工作壓力(或真空度);該壓流程卷式膜法制氧裝置的最佳工作壓力點(diǎn)為:-0.075MPa。根據(jù)制氧氣量，選用風(fēng)機(jī)原則是:風(fēng)量彡5倍制氧氣量、風(fēng)壓彡2500Pa ;如風(fēng)機(jī)風(fēng)量為制氧氣量的5 10倍，風(fēng)壓為2500 5000Pa。卷式富氧膜元件的參數(shù)選型如下:工作壓力-0.075MPa、環(huán)境溫度5_35°C、海拔高度< 1000米的條件下，每只膜元件產(chǎn)氣量彡20Nm3/h，富氧濃度彡28%;膜元件尺寸C200X1000。風(fēng)機(jī)箱體和膜組箱體材料可以采用普通A3板材、厚度1-2毫米制作，板材需除銹、外表面做物理噴涂或烤漆。制氧裝置在確定了動(dòng)力負(fù)荷后，配鉻電氣控制。制氧裝置的操作條件:環(huán)境溫度5_35°C，操作壓力范圍:-0.05 -0.08MPa。制氧裝置的主要性能參數(shù):富氧濃度28-32% ;制氧量40-1200Nm3/單膜組；富氧空氣溫度彡120°C。對(duì)于膜法制氧裝置，其選用機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵，解決了現(xiàn)有水環(huán)真空泵存在的問(wèn)題。機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵只需要少量水在泵活塞缸外做冷卻用，且可以循環(huán)使用，對(duì)水質(zhì)要求不高；重要的是，富氧空氣出氣溫度可達(dá)到120-150°C，無(wú)需另外考慮加裝空氣預(yù)熱器，在使用現(xiàn)場(chǎng)對(duì)富氧空氣輸送管道做普通保溫即可；按照熱功當(dāng)量計(jì)算，相當(dāng)于制氧裝置系統(tǒng)能耗降低約30-40%。對(duì)于膜法制氧裝置，其采用氧氮分離系數(shù)為2的卷式富氧膜，由于其分離原理決定了必須提供足夠的“新鮮”空氣作為富氧膜的原料氣，即作用在膜的正面的氧分壓須恒定，不至于在膜表面發(fā)生“氧”、“氮”的濃差極化，影響滲透?jìng)?cè)的氧濃度；為此，在產(chǎn)品膜元件一卷式富氧膜元件，或膜組構(gòu)成的成套設(shè)備中，需要風(fēng)機(jī)提供足夠的風(fēng)量以及壓力，以保證克服膜元件內(nèi)流道阻力后膜表面的空氣各成分的分壓不變。對(duì)于膜法制氧裝置，其采用的空氣過(guò)濾方法是:將風(fēng)機(jī)整機(jī)設(shè)計(jì)在一個(gè)方形的箱體內(nèi)，利用方形箱體四個(gè)立面的較大面積，安裝空氣過(guò)濾器；由于過(guò)濾面積大，空氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器時(shí)流速低，過(guò)濾除塵效果好；同時(shí)便于安裝、濾材清洗和更換。本實(shí)用新型負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置可以應(yīng)用于鍋爐節(jié)能裝置中，如公告號(hào)為CN202274482U所公開(kāi)的節(jié)能裝置中，其也可以適應(yīng)于其它中小型鍋爐、窯爐或其它類(lèi)型的熱工設(shè)備節(jié)能改造；裝置設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了多種行業(yè)和不同爐型，便于運(yùn)輸和現(xiàn)場(chǎng)安裝。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換。
權(quán)利要求1.一種負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，包括風(fēng)機(jī)箱體、空氣過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)、膜組箱體、富氧膜組及機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵，所述風(fēng)機(jī)箱體和所述空氣過(guò)濾器組合一體，所述風(fēng)機(jī)設(shè)于所述風(fēng)機(jī)箱體的內(nèi)部，所述膜組箱體具有進(jìn)氣口和出氣口，所述富氧膜組設(shè)于所述膜組箱體的內(nèi)部并具有多個(gè)富氧膜元件，所述風(fēng)機(jī)的出口與所述膜組箱體的進(jìn)氣口連接，所述膜組箱體的出氣口與所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)箱體是方形箱體，其具有四個(gè)立面，各所述立面均與其對(duì)應(yīng)的所述空氣過(guò)濾器組合一體。
3.如權(quán)利要求2所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，所述富氧膜元件是卷式富氧膜元件。
4.如權(quán)利要求3所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，各所述卷式富氧膜元件并聯(lián)設(shè)鉻，其均具有鏤空的中心管，各所述中心管平行，各所述中心管的底部封閉，各所述中心管的頂部與同一富氧空氣集氣管連接，所述富氧空氣集氣管與所述出氣口連接。
5.如權(quán)利要求4所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，所述膜組箱體是方形箱體，所述膜組箱體內(nèi)部的下端具有用于將空氣導(dǎo)入各所述卷式富氧膜元件的風(fēng)箱，所述風(fēng)箱與所述進(jìn)氣口連接。
6.如權(quán)利要求5所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，所述膜組箱體和風(fēng)機(jī)箱體的寬度和高度均相同。
7.如權(quán)利要求1-6中任意一項(xiàng)所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，所述膜組箱體的出氣口和所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口的中心線高度相同；所述風(fēng)機(jī)的出口和所述膜組箱體的進(jìn)氣口同中心線。
8.如權(quán)利要求7所述的負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，其特征在于，所述風(fēng)氣的出口與所述膜組箱體的進(jìn)氣口軟連接；所述膜組箱體的出氣口與所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口軟連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種負(fù)壓流程卷式膜法制氧裝置，包括風(fēng)機(jī)箱體、空氣過(guò)濾器、風(fēng)機(jī)、膜組箱體、富氧膜組及機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵，所述風(fēng)機(jī)箱體和所述空氣過(guò)濾器組合一體，所述風(fēng)機(jī)設(shè)于所述風(fēng)機(jī)箱體的內(nèi)部，所述膜組箱體具有進(jìn)氣口和出氣口，所述富氧膜組設(shè)于所述膜組箱體的內(nèi)部并具有多個(gè)富氧膜元件，所述風(fēng)機(jī)的出口與所述膜組箱體的進(jìn)氣口連接，所述膜組箱體的出氣口與所述機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵的進(jìn)口連接。機(jī)械往復(fù)式無(wú)油真空泵只需要少量水在泵活塞缸外做冷卻用，且可以循環(huán)使用，對(duì)水質(zhì)要求不高，而且不容易出現(xiàn)結(jié)垢，維護(hù)方便。
文檔編號(hào)C01B13/02GK203159218SQ201320070069
公開(kāi)日2013年8月28日 申請(qǐng)日期2013年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月6日
發(fā)明者牛正東, 關(guān)有龍 申請(qǐng)人:深圳市長(zhǎng)隆能源股份有限公司