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O2/CO2混合富氧燃烧技术能够同时实现SO2,NO,CO2等污染物的减排,是一种污染物综合排放低的环境友好型燃烧方式。该技术主要优越性在于:① 采用烟气再循环,以烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气,与氧气一起参与燃烧,这样能使排烟中CO2体积分数大于95%,可直接回收CO2;② 与常规空气燃烧相比,SO2、NO排放量低;③ 烟气再循环使得燃烧装置的排烟量仅为传统方式1/4,从而大大减少排烟损失,由此锅炉热效率得以显著提高;④ 通过调整CO2的循环比例有可能实现燃烧、传热的优化设计。
三、O2/CO2混合富氧燃烧技术的应用现状
目前,国内外对富氧燃烧技术的研究主要集中在煤粉炉上。在对O2/CO2气氛下煤的燃烧特性、循环烟气下污染物的释放特性、O2/CO2混合富氧燃烧经济性和对锅炉热效率的影响等方面进行了研究。日本北海道工业研究所、荷兰Delft科技大学、波兰Czestochowa科技大学、加拿大Ottawa能源科技中心、芬兰Lappeenranta科技大学、美国ALSTOM 以及国内的浙江大学、华北电力学院等机构对流化床富氧燃烧技术进行了相关的研究,研究重点主要是流化床富氧燃烧的机理、NO和SO2的排放特性以及氧气浓度对循环流化床(CFB)锅炉设计的影响等,特别是华北电力学院在循环流化床在O2/CO2燃烧方式的研究结果表明NOx 的释放量比在常规空气气氛下燃烧减少1 /3,其中温度和氧气浓度以及烟气中的CO浓度对NOx 都有很大影响。图2为温度对NOx 产生的影响。
目前O2/CO2混合富氧燃烧技术的专利近百,论文上千,在不同的角度上、论点上论证了它的可行性、可靠性、先进性。由于O2/CO2混合富氧燃烧有实验理论研究的支持,已逐步走向中试规模工业应用阶段,而且部分独立组件已实现商业化运行。在循环流化床上推广O2/CO2混合富氧燃烧技术方案是可行的,适合我国国情,可大范围推广应用。
在1990年一1995年,EC Joule Thermie项目完成了第一座大型35 MWe富氧燃煤燃烧器改造测试。自此,O2/CO2混合富氧燃烧技术得到了快速发展。由表1可以看出,自2007年后,O2/CO2混合富氧燃烧中试规模和有CCS(CO2的捕集与封存技术)的示范电站相继启动。预计在2014年~2018年前后完成50~300 MWe的完整规模示范电站,并在2020年使O2/CO2混合富氧燃烧达到商业化运行。详见表3。
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