李雅清 黄 虎 张忠斌 吴未立 王 慧

(1南京师范大学能源与机械工程学院 南京 210042;2南京碳环生物质科技有限公司 南京 211162)

垃圾填埋气、沼气、石油伴生气等生物质气体中通常含有水蒸汽、硫化氢、硅氧烷等微量成分［1］。在燃气轮机中，硅氧烷通常附着在喷嘴和叶片上，造成对涡轮叶片的腐蚀，降低了运行效率;燃烧过程后形成的一些有机硅化合物会使发动机润滑油中毒，因此需要更频繁地更换发动机润滑油［2－4］。采用深冷技术脱除硅氧烷是一种高效、经济并可投入商业化的途径。文献［5］中，Albertsen等人采用深冷装置在－30℃条件下得到沼气(1700 m3/h，7 ～15 mg，Si/m3)中的硅氧烷脱除率为80% ～90%［5］。Wheless和Jeffrey等人在压力为2.5 MPa，温度为－4℃时得到垃圾填埋气中硅氧烷脱除率为32%;－29℃时为95%［5］。

虽然已有文献证明深冷脱硅氧烷技术的可行性，但在国内，对于这类系统装置的研究却很少。一种冷冻脱除硅氧烷的系统［6］，在开机启动和切换除霜的过程都有一个较长的非稳态缓冲期，在这个阶段内，不能将生物气处理到要求温度，硅氧烷脱除率低。为了分析在缓冲期内各因素对系统的影响，采用了两组实验进行对比研究。

1 实验系统原理及方案

1.1 实验系统原理介绍

如图1所示，冷冻脱硅氧烷系统由制冷剂循环系统和生物质气循环系统组成。考虑到严重结霜温区为0～3℃［7］，生物气先进入预冷器被预冷至3℃左右，然后进入蒸发器被进一步冷却至－28℃，再回流至预冷器冷却来流生物气，最后排出收集。在开机和除霜的过程中(具体过程可参考文献［6］)，系统开始运行到进入稳定运行状态(预冷器和蒸发器中生物气进出口温度不再随时间变化)需要一段较长的动态缓冲时间。……