什么是富氧燃燒技術(shù)？

【專家解說】：　　用比通?？諝猓ê?1%）含氧濃度高的富氧空氣進行燃燒，稱為富氧燃燒。它是一項高效節(jié)能的燃燒技術(shù)，在玻璃工業(yè)、冶金工業(yè)及熱能工程領(lǐng)域均有應用。(From Baidu) 　　富氧燃燒的形式大致可分為：微富氧燃燒(Air Enrichment)、氧氣噴槍(O2 Lancing)、純氧燃燒(Oxygen-fuel Combustion)及空-氧燃燒(Air-oxygen/Fuel Combustion)四大類。 　　與用普通空氣燃燒有以下優(yōu)點： 　　1.高火焰溫度和黑度。 　　輻射換熱是鍋爐換熱主要的方式之一，按氣體輻射特點，只有三原子和多原子氣體具有輻射能力，原子氣體幾乎無輻射能力。所以在常規(guī)空氣助燃的情況下，無輻射能力的氮氣所占比例很高，因此煙氣的黑度很低，影響了煙氣對鍋爐輻射換熱面的傳熱。富氧助燃技術(shù)因氮氣量減少，空氣量及煙氣量均顯著減少，故火焰溫度和黑度隨著燃燒空氣中氧氣比例的增加而顯著提高，進而提高火焰輻射強度和強化輻射傳熱。一般富氧濃度在26％～3l％時最佳。 　　2.加快燃燒速度，促進燃燒安全。 　　燃料在空氣中和在純氧中的燃燒速度相差甚大，如氫氣在純氧中的燃燒速度是在空氣中的4．2倍，天然氣則達到10．7倍左右。故用富氧空氣助燃后，不僅使火焰變短，提高燃燒強度，加快燃燒速度，獲得較好的熱傳導，同時由于溫度提高了，將有利于燃燒反應完全。 　　3.降低燃料的燃點溫度和減少燃盡時間。 　　燃料的燃點溫度隨燃燒條件變化而變化。燃料的燃點溫度不是一個常數(shù)，如CO在空氣中為609℃，在純氧中僅388℃，所以用富氧助燃能提高火焰強度、增加釋放熱量等。 　　4.減少燃燒后的煙氣量，減小鍋爐體積。 　　隨著富氧空氣中含氧量的增加，理論空氣需要量減少，煙氣量減少。采用純氧燃燒時煙氣量減少近80%，故可以采用體積更小的鍋爐和輔助設(shè)備，減少工程造價。 　　5.減少污染物排放。 　　富氧燃燒煙氣量減少，使燃燒廢氣中的污染物濃度增加，可使廢氣處理更有效率。同時N2減少可減少熱力型NOx生成量。 　　6.有利于CO2的捕獲。 　　目前CO2捕獲主要有3種技術(shù)路徑：燃燒前捕捉、富氧燃燒捕捉和燃燒后捕捉。燃燒前捕捉主要通過IGCC來實現(xiàn)，其原理是通過化學反應將煤或石油殘渣等富碳燃料轉(zhuǎn)化為合成氣，由于將現(xiàn)有煤粉鍋爐改建為IGCC電廠幾乎不可能，因此IGCC技術(shù)僅適用于新電廠的建設(shè)。富氧燃燒捕捉：富氧燃燒技術(shù)的原理是用純氧燃燒同體燃料，由二氧化碳循環(huán)流控制燃燒。富氧燃燒產(chǎn)生的煙氣主要由水和二氧化碳組成，采用水分離技術(shù)在后端能比較容易地捕集到二氧化碳。富氧燃燒技術(shù)適用于新機組，也可應用于某些改造機組。燃燒后捕捉：這種技術(shù)目前相對簡便，能夠適應大型燃煤和燃氣機組，通過捕集裝置將電廠煙氣中的二氧化碳有選擇地去除。因此，富氧燃燒是很有前途的CO2分離方法。 　　但同時富氧燃燒還面臨很多問題： 　　1. 運行方面 　　由于富氧燃燒，爐膛溫度很高，需要采取措施(如煙氣再循環(huán))降低爐膛溫度。 　　需要進一步了解富氧燃燒點火，火焰穩(wěn)定性，耐腐蝕，傳熱的問題。 　　2. 污染物控制方面 　　由于燃燒環(huán)境變化，將改變污染物的形成，因此需要更多相關(guān)研究。 　　污染物的變化將影響現(xiàn)有污染物控制裝置。 　　在CO2捕捉與封存之前需要對其他污染物進行脫除。 　　3. CCS的成本問題 　　超臨界和超超臨界機組采用CCS，會使電廠效率降低11%-12%。 　　氧氣的分離和凈化需要消耗大量的能量。 　　在限制碳排放的國際大背景下，如何更高效、穩(wěn)定和持續(xù)地利用有限的能源，是世界各國一直努力研究的課題?？偨Y(jié)富氧燃燒的優(yōu)缺點，鑒于富氧燃燒降低污染、節(jié)約能源及二氧化碳捕集等效益，只要能進一步降低富氧燃燒的成本和相關(guān)技術(shù)的成熟性，在環(huán)境污染問題和溫室效應日益嚴重的未來，富氧燃燒必然會有很好的發(fā)展前景。 　　近年來，富氧燃燒已成為各國積極研究發(fā)展之項目之一，根據(jù)中油公司研究，富氧燃燒技術(shù)未來研發(fā)重點如下： 　　1、加熱爐與燃燒器的設(shè)計開發(fā) 　　使用富氧燃燒所產(chǎn)生的溫度極高，需要大量回流煙道器以降低溫度避免損害爐體，但也因此增加了操作成本。目前國外公司已著手研發(fā)高性能鍋爐，希望耐熱溫度可達1500℃，無需回流煙道氣，并提高發(fā)電效率。 　　2、氧氣產(chǎn)生 　　目前氧氣分離技術(shù)之成本仍高，不利應用。 　　3、高濃度CO2煙道氣回流及壓縮 　　4、工廠整體熱整合操作及安全 　　截至2009年11月，全球CCS試行與設(shè)計包括捕集、封存、捕集及封存共192件，主要分布于北美洲、歐洲以及澳洲。然而，國內(nèi)目前尚處于技術(shù)研發(fā)及封存潛能評估階段，富氧燃燒技術(shù)研究成果相當有限。由于研究經(jīng)費龐大，單一單位執(zhí)行不易，未來還有賴政府主導以整合各單位技術(shù)及資源，以收事半功倍之效。