一种膜式分离富氧的装置的制作方法

本技术涉及膜分离，具体为一种膜式分离富氧的装置。

背景技术：

1、富氧燃烧是以高于空气中氧气含量的富氧气体进行燃烧，从而使得燃料燃烧更加充分，火焰温度更高，废气排放减少，可有效延长炉龄，是一种高效的节能燃烧技术。目前广泛应用于燃煤锅炉、玻璃工业冶金工业及热能工程领域。普通空气只含氧20.9%，在燃烧过程中，近80%的不助燃的氮气吸收了大量的热能并于废气中排掉，同时在高温下生成氮氧化物，造成环境污染。采用富氧空气助燃能克服或减轻这些问题。如燃烧一公斤重油需要12.2nm3普通空气，如果采用30%浓度的富氧空气则只需要8.5 nm3，所产生的氮氧化物减少40%。 因此大大提高了燃烧效率，减轻了污染；同时，在高温熔炉中使用富氧空气，火焰温度升高，燃烧速度加快，火焰强度加大，提高了火焰辐射和对流传导，提高了燃烧质量，可提高产品质量和生产率。当前，许多燃气锅炉，在燃气进入炉膛和富氧空气混合时候存在气流倒流返混风险，是巨大的安全隐患；其次，富氧膜长期使用会出现堵塞的情况，影响富氧膜的膜通量，需要定期拆下富氧膜进行清理或更换，目前的富氧膜组件通过螺栓进行连接，其拆卸不方便、效率不高。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种膜式分离富氧的装置，用于解决富氧燃烧存在气流倒流返混的问题。

2、本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种膜式分离富氧的装置，包括富氧壳体和监测气路，所述监测气路用于串联所述富氧壳体与锅炉，所述富氧壳体内设置有膜分离组件，所述富氧壳体的两端分别设置有空气管和富氮空气管，所述富氧壳体的顶部设置有富氧空气管，所述膜分离组件包括中空安装筒和富氧膜，所述中空安装筒的侧壁沿自身圆周方向开设有多个富氧窗口，所述富氧窗口内设置有所述富氧膜，所述中空安装筒的侧壁沿自身圆周方向开设有矩形插孔，所述富氧壳体的内壁在对应所述矩形插孔的位置设置有限位锥，所述限位锥具有沿所述富氧壳体径向移动的自由度，所述限位锥的小直径端插入所述矩形插孔内；

3、所述监测气路包括富氧管路和进气管路，所述富氧管路的一端连接所述富氧空气管，另一端连接所述进气管路的一端，所述进气管路的另一端连接所述锅炉，所述富氧管路上沿富氧空气的流动方向依次设置有控制阀门、氧气监测仪和单向阀，所述氧气监测仪监测到气体倒流返混时切断所述控制阀门。

4、进一步地，所述富氧壳体在设置所述限位锥的位置开设有通孔，所述通孔包括大直径孔和小直径孔，所述大直径孔内适配有限位珠，所述限位锥滑动设置在所述小直径孔内，所述限位锥的大直径端连接所述限位珠，所述富氧壳体上转动套装有限位环，所述限位环的内壁沿自身圆周方向开设有多个梯形凹槽，多个所述梯形凹槽与多个所述通孔一一对应，当所述限位珠局部位于所述梯形凹槽内时，所述限位锥脱离所述矩形插孔，当所述限位环的内壁接触所述限位珠时，所述限位锥的小直径端插入所述矩形插孔内。

5、进一步地，所述限位环的内壁沿自身轴向设置有两组密封环，所述梯形凹槽位于两组所述密封环之间。

6、进一步地，所述控制阀门包括阀体和弧形阀板，所述阀体内设置有阀腔，所述阀体的一端设有连接所述富氧空气管的进气管，所述阀体的底部设有连接所述富氧管路的出气管，所述出气管的顶部延伸至所述阀腔内设置为弧形，所述弧形阀板接触配合在所述出气管的顶部，所述弧形阀板转动连接所述阀体，所述弧形阀板的转动轴线垂直于所述出气管的轴线。

7、进一步地，所述阀体远离所述进气管的一端连接有密封壳体，所述密封壳体内设置有电机，所述弧形阀板靠近所述电机的一端固定有驱动竖板，所述驱动竖板上固定有主轴，所述主轴与所述弧形阀板同轴设置，所述主轴延伸至所述密封壳体内并与所述电机的输出轴传动连接。

8、进一步地，所述阀体开设有供所述主轴穿出的安装孔，所述主轴通过轴承转动配合所述安装孔，所述主轴上套设有密封套，所述密封套过盈适配在所述安装孔内。

9、进一步地，所述阀体靠近所述密封壳体的一端开设有圆形槽，所述圆形槽与所述安装孔同轴设置，所述密封套为阶梯形状，所述密封套包括大直径段与小直径段，所述小直径段套装在所述主轴上，所述大直径段位于所述圆形槽内，所述密封壳体内设置有阶梯压盘，所述阶梯压盘通过螺钉连接所述阀体，所述阶梯压盘的小直径端伸入所述圆形槽内挤压所述大直径段产生形变。

10、进一步地，所述密封壳体与所述阀体之间通过法兰连接，所述密封壳体与阀体之间设置有密封圈。

11、进一步地，所述富氧膜为中空纤维膜，所述中空纤维膜采用聚酰亚胺膜材质制成。

12、进一步地，所述监测气路还包括甲烷管路，所述甲烷管路的一端连接甲烷储气瓶，另一端连接所述进气管路，所述甲烷管路上沿甲烷的流动方向依次设置有控制阀门a、甲烷监测仪和单向阀a，所述甲烷监测仪监测到气体倒流返混时切断所述控制阀门a，所述控制阀门a的结构与所述控制阀门的结构相同。

13、进一步地，所述进气管路连入有压力监测表和鼓风机，所述鼓风机用于将进气管路内的混合气体送入所述锅炉内。

14、本实用新型的有益效果是：

15、1、通过膜分离组件提高空气中的氧含量，提供稳定的气体供给，有利于燃烧过程的控制和稳定运行。

16、2、通过限位锥与矩形插孔的配合与分离实现中空安装筒的安装与拆卸，操作简单且拆装效率更高。

17、3、通过单向阀防止气体倒流与返混，通过氧气监测仪监测气体的流动情况，当出现气体倒流返混的现象，使控制阀门切断富氧管路与进气管路的连通，快速且有效的阻止气体倒流返混的问题，提高了使用安全性。

18、4、采用膜分离的方式富集氧气，设备小巧、规模灵活、操作方便、可以车载，更适合运用在一些空间有限的应用场景。

技术特征：

1.一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，包括富氧壳体（1）和监测气路，所述监测气路用于串联所述富氧壳体（1）与锅炉，所述富氧壳体（1）内设置有膜分离组件，所述富氧壳体（1）的两端分别设置有空气管（2）和富氮空气管（3），所述富氧壳体（1）的顶部设置有富氧空气管（4），所述膜分离组件包括中空安装筒（34）和富氧膜（35），所述中空安装筒（34）的侧壁沿自身圆周方向开设有多个富氧窗口（36），所述富氧窗口（36）内设置有所述富氧膜（35），所述中空安装筒（34）的侧壁沿自身圆周方向开设有矩形插孔（37），所述富氧壳体（1）的内壁在对应所述矩形插孔（37）的位置设置有限位锥（38），所述限位锥（38）具有沿所述富氧壳体（1）径向移动的自由度，所述限位锥（38）的小直径端插入所述矩形插孔（37）内；

2.根据权利要求1所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述富氧壳体（1）在设置所述限位锥（38）的位置开设有通孔（39），所述通孔（39）包括大直径孔（40）和小直径孔（41），所述大直径孔（40）内适配有限位珠（42），所述限位锥（38）滑动设置在所述小直径孔（41）内，所述限位锥（38）的大直径端连接所述限位珠（42），所述富氧壳体（1）上转动套装有限位环（43），所述限位环（43）的内壁沿自身圆周方向开设有多个梯形凹槽（44），多个所述梯形凹槽（44）与多个所述通孔（39）一一对应，当所述限位珠（42）局部位于所述梯形凹槽（44）内时，所述限位锥（38）脱离所述矩形插孔（37），当所述限位环（43）的内壁接触所述限位珠（42）时，所述限位锥（38）的小直径端插入所述矩形插孔（37）内。

3.根据权利要求2所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述限位环（43）的内壁沿自身轴向设置有两组密封环（45），所述梯形凹槽（44）位于两组所述密封环（45）之间。

4.根据权利要求1所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述控制阀门（7）包括阀体（10）和弧形阀板（11），所述阀体（10）内设置有阀腔（12），所述阀体（10）的一端设有连接所述富氧空气管（4）的进气管（13），所述阀体（10）的底部设有连接所述富氧管路（5）的出气管（14），所述出气管（14）的顶部延伸至所述阀腔（12）内设置为弧形，所述弧形阀板（11）接触配合在所述出气管（14）的顶部，所述弧形阀板（11）转动连接所述阀体（10），所述弧形阀板（11）的转动轴线垂直于所述出气管（14）的轴线。

5.根据权利要求4所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述阀体（10）远离所述进气管（13）的一端连接有密封壳体（15），所述密封壳体（15）内设置有电机（16），所述弧形阀板（11）靠近所述电机（16）的一端固定有驱动竖板（17），所述驱动竖板（17）上固定有主轴（18），所述主轴（18）与所述弧形阀板（11）同轴设置，所述主轴（18）延伸至所述密封壳体（15）内并与所述电机（16）的输出轴传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述阀体（10）开设有供所述主轴（18）穿出的安装孔（19），所述主轴（18）通过轴承（20）转动配合所述安装孔（19），所述主轴（18）上套设有密封套（21），所述密封套（21）过盈适配在所述安装孔（19）内。

7.根据权利要求6所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述阀体（10）靠近所述密封壳体（15）的一端开设有圆形槽（22），所述圆形槽（22）与所述安装孔（19）同轴设置，所述密封套（21）为阶梯形状，所述密封套（21）包括大直径段（23）与小直径段（24），所述小直径段（24）套装在所述主轴（18）上，所述大直径段（23）位于所述圆形槽（22）内，所述密封壳体（15）内设置有阶梯压盘（25），所述阶梯压盘（25）通过螺钉连接所述阀体（10），所述阶梯压盘（25）的小直径端伸入所述圆形槽（22）内挤压所述大直径段（23）产生形变，所述密封壳体（15）与所述阀体（10）之间通过法兰连接，所述密封壳体（15）与阀体（10）之间设置有密封圈（26）。

8.根据权利要求1所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述富氧膜（35）为中空纤维膜，所述中空纤维膜采用聚酰亚胺膜材质制成。

9.根据权利要求1所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述监测气路还包括甲烷管路（28），所述甲烷管路（28）的一端连接甲烷储气瓶，另一端连接所述进气管路（6），所述甲烷管路（28）上沿甲烷的流动方向依次设置有控制阀门a（29）、甲烷监测仪（30）和单向阀a（31），所述甲烷监测仪（30）监测到气体倒流返混时切断所述控制阀门a（29），所述控制阀门a（29）的结构与所述控制阀门（7）的结构相同。

10.根据权利要求1所述的一种膜式分离富氧的装置，其特征在于，所述进气管路（6）连入有压力监测表（32）和鼓风机（33），所述鼓风机（33）用于将进气管路（6）内的混合气体送入所述锅炉内。

技术总结本技术涉及膜分离技术领域，并公开了一种膜式分离富氧的装置，包括富氧壳体和监测气路，监测气路用于串联富氧壳体与锅炉，富氧壳体内设置有膜分离组件，富氧壳体的两端分别设置有空气管和富氮空气管，富氧壳体的顶部设置有富氧空气管，监测气路包括富氧管路和进气管路，富氧管路的一端连接富氧空气管，另一端连接进气管路的一端，进气管路的另一端连接锅炉，进气管路上沿富氧空气的流动方向依次设置有控制阀门、氧气监测仪和单向阀；通过单向阀防止气体倒流与返混，氧气监测仪监测气体的流动情况，当出现气体倒流返混的现象，使控制阀门切断富氧管路与进气管路的连通，快速且有效的阻止气体倒流返混的问题。技术研发人员：张华,周明宇,刘改焕,张政,兰林,曹文浩,谢晓玲,刘文广,王海兰,胡锦,曾文,廖家友,高成云,谢军,翟智超,岳峰受保护的技术使用者：四川星秦能源科技有限责任公司技术研发日：20240815技术公布日：2024/9/19