Effective Air Separation Applied to Low Emission Energy System

有效空气分离应用于低排放能源系统

基本信息

  • 批准号:
    12305014
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 28.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Improvement of a cryogenic air separation system combined with O_2/CO_2 combustion process are Studied. An improved air separation process for O_2/CO_2 combustion plant is proposed and simulated.A conventional cryogenic air separation plant loses much exergy in the air compression process. One of the methods to reduce energy consumption in the air compression process is to adopt a single rectification column instead of a double rectification column. The single column process is possible to operate at lower pressure. In result, the energy consumption for O_2 production is reduced by 14% compared with the double column process.One of the other methods to reduce the energy consumption for air separation is utilizing cold exergy of LNG for the air separation process in a LNG fired power plant. We proposed a novel process to utilize the LNG cold exergy for the air separation, and simulated. The low temperature compression of air is performed to reduce the energy consumption. The LNG cold exergy is utilized at low temperature to increase the efficiency of cold exergy. The energy consumption for O_2 production is reduced by 40.7% compared with the conventional one, and the efficiency of LNG cold exergy becomes 57.3%.Improvement of performance in a cryogenic heat exchanger is necessary to reduce the energy consumption. A fibrous media heat exchanger in proposed, which has large heat transfer area. Experiments and numerical simulations are performed to estimate the performance of the heat exchanger in cryogenic operation. The fibrous media heat exchanger has higher thermal efficiency than conventional packed beds regenerators, when the heat exchanger length is short. Effect of frost deposition caused by water vapor in the air is estimated for continuous operation. The frost deposition occurs where the temperature gradient is large, and the amount of frost increases linearly to the operating time.
研究了结合O_2/CO_2燃烧过程的低温空气分离系统的改进。提出并模拟了一种改进的O_2/CO_2燃烧装置空气分离工艺。传统的低温空气分离装置在空气压缩过程中损失了很多火用。降低空气压缩过程能耗的方法之一是采用单精馏塔代替双精馏塔。单塔工艺可以在较低压力下操作。结果,与双塔工艺相比,O_2生产的能耗降低了14%。降低空分能耗的其他方法之一是在LNG火力发电厂中利用LNG的冷火用进行空分过程。我们提出了一种利用液化天然气冷火用进行空气分离的新工艺,并进行了模拟。对空气进行低温压缩,降低能耗。 LNG冷火用在低温下利用,提高冷火用效率。 O_2生产能耗比常规能耗降低40.7%,LNG冷火用效率达到57.3%。提高低温换热器性能是降低能耗的必要条件。提出了一种具有大传热面积的纤维介质换热器。进行实验和数值模拟来评估热交换器在低温操作中的性能。当换热器长度较短时,纤维介质换热器比传统的填充床蓄热器具有更高的热效率。估计连续运行时空气中水蒸气引起的霜沉积的影响。结霜发生在温度梯度大的地方,结霜量随运行时间线性增加。

项目成果

期刊论文数量(35)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
円山重直, 垣尾忠秀, 酒井清吾: "繊維媒体を用いた蓄冷式熱交換器の低温性能評価"低温工学学会誌. (投稿中). (2003)
Shigenao Maruyama、Tadahide Kakio、Seigo Sakai:“使用纤维介质的蓄热器热交换器的低温性能评估”《低温工程学会杂志》(目前已提交)(2003 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S.Maruyama, T.Aoki, K.Igarashi, S.Sakai: "Development of High Efficiency Radiation Converter Using Spiral Heat Exchanger"Proc. of 3rd International Symposium on Advanced Energy Conversion Systems and Related Technologies (RAN2001), Nagoya. 2C6 (2001)
S.Maruyama,T.Aoki,K.Igarashi,S.Sakai:“使用螺旋换热器开发高效辐射转换器”Proc。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
圓山重直: "繊維媒体全熱交換器を用いた空気分離システムの提案と伝熱解析"東北大学流体科学研究所報告. (in press). (2001)
Shigenao Maruyama:“使用纤维介质全热交换器的空气分离系统的建议和传热分析”来自东北大学流体科学研究所的报告(2001 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
S. Maruyama, T. Aoki, K. Igarashi, S. Sakai: "Development of High Efficiency Radiation Converter Using Spiral Heat Exchanger"Proc. of 3rd International Symposium on Advanced Energy Conversion Systems and Related Technologies(RAN2001),Nagoya. 2C6. 2001-201
S. Maruyama,T. Aoki,K. Igarashi,S. Sakai:“使用螺旋换热器开发高效辐射转换器”Proc。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T. Kakio, S. Maruyama, S. Sakai: "An improvement of the cryogenic air separation process for a CO_2 recovery power plant with O_2/CO_2 combustion"The seventh international conference on energy for a clean environment, Lisbon, Portugal. (accepted). (2003)
T. Kakio、S. Maruyama、S. Sakai:“An Improve of the Crescent Air Separation Process for a CO_2 Recovery Power Plant with O_2/CO_2 Combustion”第七届清洁环境能源国际会议,葡萄牙里斯本。
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