ICS13.020.01CCSF2344广东省地方标准DB44/TXXXX—XXXX火电厂膜分离法捕集二氧化碳系统运行技术规范Technicalspecificationforoperationofcarbondioxidecapturesystembymembraneseparation（送审稿）2023年1月3日在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施广东省市场监督管理局发布DB44/TXXXX—XXXX目次前言............................................................................II1范围.................................................................................12规范性引用文件.......................................................................13术语和定义...........................................................................14膜分离法捕集二氧化碳系统.............................................................14.1膜组成结构.......................................................................14.2系统工艺流程.....................................................................24.3系统投运前检查与准备.............................................................24.4系统投运.........................................................................34.5系统运行监视与调整...............................................................34.6系统停运.........................................................................44.7启停注意事项.....................................................................4附录A（资料性）膜分离系统技术参数表.........................................5附录B（规范性）启动步序表...................................................8附录C（规范性）捕集性能测试评价指标........................................10附录D（资料性）故障排除....................................................11D.1故障分析及排除..................................................................11D.2膜分离法系统跳闸................................................................11D.3膜分离法风机故障及处理..........................................................11D.4膜分离法真空泵故障处理..........................................................12IDB44/TXXXX—XXXX前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件的某些内容可能涉及专利，本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由广东省生态环境厅提出并归口。本文件起草单位：深圳市深汕特别合作区华润电力有限公司、广东润碳科技有限公司、广东省粤科标准化科学研究有限公司、中国矿业大学。本文件主要起草人：王恩泽、姜鸿起、陈阿小、景强、胡黎明、张铁刚、郑宝旭、张茅、黄振杰、赵欣雷、曾冬苗、陆诗建、吴巧。IIDB44/TXXXX—XXXX火电厂膜分离法捕集二氧化系统运行技术规范1范围文件规定了火电厂膜法捕集二氧化碳系统运行的系统工艺流程、设备规范、系统投运前检查与准备、系统投运、系统运行监控与调整和系统停运操作规范。本文件适用于火电厂膜法捕集二氧化碳运行人员对该系统的运行、监控和事故处理。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1膜分离法捕集二氧化碳系统membranecarbondioxidecapturesystem采用膜分离原理技术捕集二氧化碳的装置系统。4膜分离法捕集二氧化碳系统4.1膜组成结构4.1.1膜捕集工艺应用中，将膜结合到膜组件上。这些膜组件包含围绕中心收集管的膜信封。网状垫层材料形成供原料气和渗透气穿过的通道。当含有氮气和二氧化碳的原料气流穿过膜表面时，二氧化碳优先穿过膜并进入渗透通道。渗透气通过渗透通道向内流到中央收集管。4.1.2主要流程：经过预处理后的烟气达到要求后可进入膜组件进行气体分离。经过膜分离后，在膜的渗透测，最终产品气进入压缩提纯系统。未透过膜组件的渗余气体返回烟囱。可根据不同的膜分离性能和所要求的二氧化碳产品纯度采用不同的级数。本规范以最高三级论述。4.1.3烟气在接近环境压力的情况下进入系统，并被送至膜分离法风机C1提压至40KpaG~50KpaG，可以物流通过膜容器和管道。离开膜分离法风机C1后，烟气物流通过换热器使温度降至35℃~40℃，然后烟气进入第一级膜压力容器。该膜将原料烟气分离成富CO2渗透相和富氮气的渗余相，富氮气的渗余相将作为处理后的烟气离开系统。CO2渗透相分离的驱动力由渗透侧真空泵提供。离开真空泵VP1后，富含CO2的渗透相物流将被送至第二级膜进一步分离富集，第二级膜分离富集同样由真空泵驱动，并再次富集的渗透相物流，其中含有约60wt％的CO2，而渗余相被循环回到第一级以提高CO2的回收率和纯度。富含CO2的渗透相物流将被送至第三级膜进一步分离富集。第三级膜分离富集同样由真空泵驱动，并产生含有约90wt％CO2的浓缩渗透相物流，该物流中的水再被冷凝并干燥以产生95wt％CO2。渗余物流进入另一组膜。第二组膜的渗余相再循环回到第二级膜，同时第二组膜的渗透相再循环回到第三级膜。循环利用上述流程将再次提高CO2回收率和纯度。可根据不同的膜分离性能和所要求的二氧化碳产品纯度采用不同的级数。本标准以最高级数论述。4.1.4膜容器中的膜组件是由高分子材料制成，它的耐压性能有一定的限制，过高的温度和压差会造1DB44/TXXXX—XXXX成封头的破坏和丝膜失效。因此，检测与自控就显得非常重要。本装置的自控系统采用DCS自动控制，对系统压力，过滤器液位，加热温度等均实行自控操作，同时对超液位、超压、超温等实行自动报警与联锁停运，停运后膜分离装置可自动进入自我保护状态。4.2系统工艺流程主要工艺流程图如图1所示，相关技术参数见附录A。标引号说明：1——分离器S1；2——膜分离法风机C1；3——冷却器E1；4——分离器S2；5——真空泵VP1；6——膜分离法风机C2；7——冷却器E2；8——分离器S3；9——分离器S4；10——冷却器E3；11——膜分离法风机C3；12——真空泵VP2；13——真空泵VP3。图1膜分离法捕集系统图4.3系统投运前检查与准备4.3.1工艺管道和仪表空气供气管道都应连接在橇块上，并正常工作。4.3.2系统启动前，用空气吹扫系统。2DB44/TXXXX—XXXX4.3.3仪表空气压力调至设定压力。4.3.4MCC和DCS之间线路连接正确并通过测试。确认膜分离法风机/电机和真空泵/电机状态正确。4.3.5系统所需的公用工程就位（循环冷却水、除盐水、电等）。4.3.6确保过滤器、聚结器、除雾垫和过滤器都已正确安装。4.3.7确保所有“8”字盲板安装正确。4.3.8确保电机中润滑脂/润滑剂正常。4.3.9确认安全阀在正确的位置。4.3.10确保底盘、电机、电器和仪表接地正常。4.3.11所有电机进行试启状态正常。4.3.12电动机起动器和断路器处于空闲位置。4.3.13检查膜分离法风机和真空泵正常状态。4.3.14检查所有控制阀处于正常状态。4.3.15验证控制回路正常。控制回路进行传动试验。4.3.16检查冷水机组就地控制柜带电正常，控制方式为远程。4.4系统投运4.4.1膜分离法系统设备、阀门、仪表正常带电，使系统进入空闲模式。橇块上仪表、面板带电。4.4.2复位警报及故障。4.4.3DCS启动膜分离法冷水机组。4.4.4确认系统在空闲状态，DCS启动膜分离法启动步序按附录B要求。4.4.5确认烟气入口关断阀关闭，打开空气入口关断阀。4.4.6DCS按照膜分离法启动步序为：启动真空泵水泵P-1→膜分离法风机C-1→真空泵VP-1→膜分离法风机C-2→真空泵VP-2→膜分离法风机C-3→真空泵VP-3。送入烟气之前，系统采用空气进行测试。4.4.7满足所有许可，烟气入口关断阀将打开，空气入口关断阀将关闭。烟气将进入系统，富氮尾气和富二氧化碳产品气将在膜组件内实现分离。4.4.8通过调整膜分离法出口烟气控制阀和风机真空泵回流阀使系统升压，对烟气流量进行调整，将三台真空泵入口压力调整至50KpaG~80KpaG。4.4.9保持所有分离器和膜分离法水箱液位在自动状态。4.4.10系统处于正常运行模式。二氧化碳和氮气将被回收。系统连续运行，直到发生警报停运或启动手动关闭。4.5系统运行监视与调整4.5.1膜前后压力由真空泵和风机提供，风机出口压力应维持在设计值，真空泵入口真空度应维持在-75KpaG左右。4.5.2膜组件前后压差应保持在100KpaG~500KpaG之间，压差过小影响CO2气体通过率，压差过大导致膜损坏。4.5.3膜分离法风机的运行中轴承箱油位保持在2/3以上，轴承温度控制在20℃~65℃之间，风机振动应保持在11.4mm/s以下，风机出口气气温度控制在20℃~40℃。4.5.4泵的密封冷却水供水温度应控制在20℃以下，保持真空泵的供水良好，维持真空泵内部真空在正常范围内。4.5.5膜分离法真空泵分离器的液位及膜分离法水箱液位控制在设定值。4.5.6膜分离法入口应保持稳定的烟气流量和压力。3DB44/TXXXX—XXXX4.5.7膜分离法出口的气体纯度控制在90%以上，捕集率应保持在50%以上。4.6系统停运4.6.1系统启停步序按照附录B表B.1启停步序表中步序顺控进行。4.6.2通过按下就地控制柜紧急停运按钮或从DCS启动停运。如果按下就地紧急停运按钮，系统按照附录B直接进入停运3，紧急停运后故障判断请参见附录D。4.6.3正常停运期间，系统按照附录B中停运1。原料气进料阀关闭，空气进气阀打开。为了用空气吹扫系统，系统将连续运行一段预定时间。4.6.4预设时间之后，系统将按照附录B停运2，所有膜分离法风机和真空泵将停止。4.6.5所有排污阀和放空阀将打开并释放系统压力。4.6.6在预设时间之后，系统将按照附录B停运3。真空泵供水泵将停机，空气进气阀将关闭。4.6.7系统自动切换到空闲模式。4.6.8在开启管道或压力容器进行维护之前，确认系统已减压。4.6.9对于长期停运，系统应维持在10KpaG~50KpaG压力下进行氮封。4.7启停注意事项4.7.1C-1膜分离法风机启动条件：膜分离法空气入口关断阀开到位、膜分离法风机的出入口压差ΔP<5Kpa；4.7.2P-1膜分离法真空泵冷却水泵启动条件：膜分离法水箱T-1的液位不低于低低值（该值应由泵的汽蚀余量决定）；4.7.3T-1膜分离法水箱的液位低于40%时，冷却水箱补水电磁阀自动打开进行补水，当液位达到80%时，补水电磁阀关闭；4.7.4膜分离法真空泵VP-1、VP-2、VP-3启动条件：真空泵远方控制、无电气保护、无综合故障；4.7.5C-2膜分离法风机的启动条件：真空泵VP-1的运行信号来1min、膜分离法风机的出入口压差ΔP<5Kpa；4.7.6C-3膜分离法风机的启动条件：真空泵VP-2的运行信号来1min、膜分离法风机的出入口压差ΔP<5Kpa；4.7.7膜分离法空气入口关断阀关闭条件：膜分离法烟气入口关断阀开到位信号来；4.7.8膜分离法系统排放阀关闭条件：CO2产品出口关断阀的开到位信号来；4.7.9膜分离法风机、真空泵空载启动，启动前确保膜分离法风机、真空泵回流阀全开，等到系统所有动设备均启动后，再调整回流阀以达到合适的系统流量、风机出口压力以及真空泵入口真空度。3号真空泵VP3的回流阀应当首先调整（VP3设备在二层，位置较VP1、VP2要高，先调整VP3真空度有利于该真空泵的密封冷却水供水）。4.7.10在“启动操作5”中，操作人员将缓慢调整C1膜分离法风机回流阀，将系统的流量调整至6000Kg/h左右；4.7.11当停运2、停运3条件触发，膜分离法系统烟气旁路电动挡板自动开；4.7.12在“停运1”中，膜分离法系统排放阀开到位信号来后关闭膜分离法CO2产品出口关断阀，产品关断阀的关到位信号来后开膜分离法空气入口关断阀，膜分离法空气入口关断阀开到位信号到后关闭膜分离法烟气入口关断阀；4.7.13“停运3”中，“手动CV=0%”为阀门超迟关。4DB44/TXXXX—XXXXAA附录A（资料性）膜分离系统技术参数表表A.1给出了膜分离系统技术参数。表A.1膜分离系统技术参数表序号项目名称单位技术参数膜组件一3HD-125RHSⅢ（膜分离法风机）C1膜分离法风机191-1551.1规格型号m3/min200L-4Kpa镍磷镀+316L1.2风量--196.81.3出口压力（绝压）A110kw1.4电动机型号3HD-127RHSⅢ（膜分离法风机）C2膜分离法风机231.5材料-1501.6电机额定电流m3/min200L-4Kpa镍磷镀+316L1.7电机额定功率--56.63A30kw2.1规格型号3HE-250RHSⅢ（膜分离法风机）C3膜分离法风机922.2风量-149.8252.3出口压力（绝压）m3/min351S-4Kpa镍磷镀+316L2.4电动机型号--56.62.5材料A30kw2.4电机额定电流真空泵VP1LRA303（真空泵）-452.7电机额定功率10m3/min3KpaG（G）315S-6镍磷镀+316L3.1规格型号--3.2风量3.3出口压力（绝压）3.4电动机型号3.5材料3.6电机额定电流3.7电机额定功率44.1规格型号4.2工作气量4.3出口压力4.4电机型号4.5材料5表A.1膜分离系统技术参数表(续）DB44/TXXXX—XXXX序号项目名称单位技术参数电机额定电流295.74.6电机额定功率A1604.7kw5规格型号真空泵VP2LRC400（真空泵）5.1工作气量-96.35.2出口压力m3/min55.3电机型号KpaG（G）5.4-315L2-65.5材料-镍磷镀+316L5.6电机额定电流A5.7电机额定功率kw244.46真空泵VP31326.1规格型号6.2工作气量m3/minLRC420（真空泵）6.3出口压力KpaG（G）1206.4电机型号56.5电机功率-6.6kw355M-66.7材料-1606.8电机额定电流A7电机额定功率kw镍磷镀+316L7.1膜组件压力容器143.48规格型号-758.11#、2#、3#换热器8.2设计温度℃30-36inch8.3换热面积（1#、2#、3#）㎡9MPa1509.1试验压力真空泵密封冷却水冷却器85/16/189.2kw9.3功率℃2.19.4进出水温度℃10㎡4.810.1工作温度膜分离法水箱15/10冷却面积m³≤100容积32表A.1膜分离系统技术参数表(续）2序号项目名称单位技术参数11额定流量P1真空泵供水泵5011.1m³/h6DB44/TXXXX—XXXX11.2扬程m2011.3电机额定电流A10.97DB44/TXXXX—XXXXBB附录B（规范性）启动步序表膜分离系统启动步序应符合表B.1的要求。表B.1启动步序表停运1停运2停运3预备（空启动操启动操启动操启动操启动操（点项目运行（30s后（紧急闲模式）作1作2作3作4作5“NEXT”去停运3）停运）至停运2）膜分离法烟气入口关断阀关关关关关开开关（4）关关膜分离法空气入口关断阀关开开开开关关开（3）开关膜分离法出口烟气压力控制阀手动缓慢升压力控自动手动手动CV=0%自动自动自动自动制在SP=3KPaCV=0%CV=0%34KPa压至SP=3KPaSP=3KPaSP=3KPaSP=3KPa34KPa膜分离法系统排放阀关开开开开开关开（1）开开膜分离法CO2产品出口关断阀关关关关关关开关（2）关关膜分离法分离器S1排液电磁阀自动自动自动自动自动自动自动自动自动关膜分离法分离器S2排液电磁阀自动自动自动自动自动自动自动自动自动关膜分离法分离器S3排液电磁阀自动自动自动自动自动自动自动自动自动关膜分离法分离器S4排液电磁阀自动自动自动自动自动自动自动自动自动关膜分离法真空泵冷却水泵P1停启启启启启启启启停膜分离法冷却水箱T1疏水电磁手动自动自动自动自动自动自动自动自动自动阀、补水电磁阀CV=0%膜分离法真空泵冷却水泵再循环关开开开开开开开开开电磁阀停（40s膜分离法真空泵VP1停停启启启启启启停后）膜分离法真空泵VP1分离器疏水自动自动自动自动自动自动自动自动自动手动阀SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%CV=0%膜分离法真空泵VP1回流阀全开全开全开全开全开部分开部分开部分开部分开部分开停（20s膜分离法真空泵VP2停停停启启启启启停后）膜分离法真空泵VP2分离器疏水自动自动自动自动自动自动自动自动自动手动阀SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%CV=0%膜分离法真空泵VP2回流阀全开全开全开全开全开部分开部分开部分开部分开部分开膜分离法真空泵VP3停停停停启启启启停（0s后）停膜分离法真空泵VP3分离器疏水自动自动自动自动自动自动自动自动自动手动阀SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%SP=50%CV=0%膜分离法真空泵VP3回流阀全开全开全开全开全开部分开部分开部分开部分开部分开8DB44/TXXXX—XXXX停运1停运2停运3预备（空启动操启动操启动操启动操启动操（点闲模式）作1作2作3作4作5项目运行（30s后（紧急膜分离法风机C1“NEXT”膜分离法风机C1回流阀去停运3）停运）膜分离法风机C2膜分离法风机C2回流阀至停运2）膜分离法风机C3停（50s膜分离法风机C3回流阀停启启启启启启启停后）全开全开全开全开全开部分开部分开部分开部分开部分开停（30s停停启启启启启启停后）全开全开全开部分开部分开部分开部分开部分开部分开部分开停（10s停停停启启启启启停后）全开全开全开全开全开部分开部分开部分开部分开部分开C9DB44/TXXXX—XXXX附录C（规范性）捕集性能测试评价指标膜分离系统捕集性能测试评价指标应符合表C.1的参数。表C.1捕集性能测试评价指标序号性能指标12效率CO2捕集率%3纯度CO2产品纯度%（干基）4水电能耗指标m3/tCO25循环冷却水m3/tCO2脱盐水电耗kWh/tCO210DB44/TXXXX—XXXXCD附录D（资料性）故障排除膜分离系统故障排除参考以下内容。D.1故障分析及排除膜分离法捕集二氧化碳系统运行过程中如果出现了故障，根据以往运行过程积累的排故经验，对其原因和处理方法进行了分析说明。其中“膜分离法烟气旁路电动挡板门自动开”和“膜分离法真空泵密封冷却水温度高”会有导致膜分离法系统跳机。膜分离法风机作为系统的关键部件，对其排故需要严格按照D.2中的原因和处理方法进行，以保证排故的效率和正确性。针对膜分离法系统运行过程中出现的其他故障问题，应作相应的排故记录。D.2膜分离法系统跳闸表D.1膜分离法系统跳闸序号故障原因处理11.膜分离法系统跳闸后停运压缩提纯风机，关闭2膜分离法烟气旁路系统内液位、温度、压力等达到跳闸条膜分离法产品气至压缩提纯气动门；电动挡板门自动开件，引起系统跳闸2.查明跳闸原因，排除故障后重新启动膜分离法系统，并入系统运行。1.系统内液位、温度、压力等达到跳闸1.查明膜分离法冷水机组跳闸原因，若跳闸原因条件，引起系统跳闸；为防冻保护动作，联系专业修改相关参数后重新膜分离法真空泵密2.真空泵密封冷却水温度持续升高，达启动系统；封冷却水温度高到36℃膜分离法系统跳闸；2.若为其他原因，联系检修处理，排除故障后重3.膜分离法冷水机组跳闸。新启动。D.3膜分离法风机故障及处理表D.2膜分离法风机故障及处理序号故障原因处理1.风机叶轮间隙增大1.修复间隙1风量不足2.皮带过松打滑2.张紧皮带3.密封环损坏3.更换密封环1.过滤器或管道堵塞1.清除堵塞物或障碍物2电机超载2.风机叶轮与叶轮、墙板或机壳摩擦2.检查原因，修复间隙1.主油箱内润滑油过多1.调整油位3过热2.升压增大2.减小系统阻力，降低升压3.叶轮磨损，间隙过大3.修复间隙11序号故障原因DB44/TXXXX—XXXX4.水冷油箱冷却不良4敲击声1.可调整齿轮和叶轮的位置失常处理4.确保冷却水畅通，并满足使用要求5轴承、齿轮严重损伤2.装配不良3.异常压力上升1.重新调整位置6轴、叶轮损坏4.超载或润滑不良造成齿轮损伤2.重新装配7振动加剧1.润滑油不良3.查明压力上升原因并排除2.润滑油不足4.更换同步齿轮8泄压阀限压失灵1.更换润滑油1.超负荷2.补充润滑油9压力表失灵2.系统气体回流1.风机叶轮平衡破坏1.查明超载原因，降低负荷2.轴承磨损或损坏2.查明气体回流原因，采取措施3.齿轮损坏1.检查排除4.紧固螺栓松动2.更换轴承5.橡胶隔振器老化、损坏3.更换齿轮1.压力调整有误4.检查后拧紧5.更换隔振器2.弹簧失效1.重新调整1.压力表损坏2.更换弹簧1.更换压力表D.4膜分离法真空泵故障处理表D.3膜分离法真空泵故障处理序号故障原因处理1.起动时真空泵内水位过高1.按规定水位起动2.填料压盖压的太紧2.放松填料压盖1起动困难，电机跳闸或超电流3.胶带拉的过紧3.适当放松胶带4.内部机件生锈4.用力扳动转子，并供水冲洗5.排出压力增高5.检查排气管路及阀门口径是否过小1.可松开前、后盖螺栓，转动叶轮并用1.新管路有焊渣、铁屑等异物被气体带试车或者运转过程中出现卡水清洗，待转动灵活后才紧固螺栓。如2入泵体内死现象不能排除，须拆开检查2.结垢严重2.拆卸清除或酸洗1.胶带打滑而引起转速下降1.拉紧胶带2.供水量不足或水温过高2.调节供水量，检查供水管路是否堵塞3.系统有泄漏3.检查管路连接的密封性4.介质有腐蚀或带入物料腐蚀，使内部4.净化介质，防止固体物料吸入泵体内，3吸气量明显下降真空度降低机件间隙加大更换磨损零件5.填料密封泄漏5.稍拧紧填料压盖6.内部结垢严重6.清除水垢7.机件腐蚀7.更换零件12DB44/TXXXX—XXXX序号故障原因处理8.修配后，轴向间隙不符合要求8.重新调整轴向间隙9.柔性阀板破损9.更换阀板1.拉紧胶带1.胶带松弛2.把排气口引出室外2.气体冲刷或喷射4运转声音异常3.采用管壁较厚的气管3.吸、排气管壁太薄4.采用较低温度的工作水，或在吸入侧4.泵在高真空下运行发生汽蚀补充气体，也可配上喷射器1.用混凝土填充底座空隙，拧紧地脚螺1.机座与基础接触不良，地脚螺栓松动5振动大栓2.对中不好2.重新对中和锁紧1.胶带拉得过紧1.适当放松胶带2.电机、真空泵不对中2.重新对中6轴承部位发热3.润滑不良，油脂干涸或太多3.改善润滑条件4.轴承安装不当4.重新调整轴承位置5.轴承锈蚀、磨蚀、滚道被划伤5.更换轴承13DB44/TXXXX—XXXX参考文献[1]GB1886.228食品安全国家标准食品添加剂二氧化碳[2]GB/T6052工业液体二氧化碳[3]GB8978污水综合排放标准[4]GB12348工业企业厂界环境噪声排放标准[5]GB13223火电厂大气污染物排放标准14