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摘要
将平均孔径5、20和50 nm的管式陶瓷外膜制成膜冷凝器,并搭建膜面积0.3 m2的膜冷凝中试实验装置,开展陶瓷膜冷凝器在烟气水、余热资源回收及脱白烟领域的中试研究。对比采用不同排布方式的两级陶瓷膜冷凝器的水、热回收效果,考察进气相对湿度、进气温度、进气线速度等操作条件和不同孔径陶瓷膜的排布方式对膜冷凝器水通量及水回收率的影响。研究表明,在两级膜冷凝器中,烟气、冷却水均为串联流动时,可得到更高的水、热通量及回收率。过程水通量随进气相对湿度、进气温度、进气线速度的增加而增加;水回收率随进气相对湿度、进气温度的增加而增加,随着进气线速度的增加而降低。在三级膜冷凝器中,采用每级均填充平均孔径50 nm的管式陶瓷外膜的排布方式时,可获得最佳的水、热回收效果;不同孔径陶瓷膜的排布方式对膜冷凝器水回收效果影响明显,对热回收效果影响不大。在各实验工况下,三级膜冷凝器水通量及水回收率最高分别可达38.5 kg·m-2·h-1和50.6%。与传统换热器相比,陶瓷膜冷凝器不仅可实现水、余热的同时回收,且其总传热系数为415 W·m-2·℃-1,换热效果更佳,并能明显缓解"白色烟羽"等视觉污染。基于陶瓷膜的膜冷凝技术在中试实验阶段展现出良好的回收效果,在资源回收及脱白烟过程有广阔的应用前景。
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单位中国石油化工股份有限公司; 材料化学工程国家重点实验室; 南京工业大学
