富氧燃烧技术-PPT文档资料
富氧燃烧法
富氧燃烧法富氧燃烧法是一种节能环保的高效燃烧技术，它的出现符合当今世界对于环境保护和能源效率的追求。
相比传统燃烧方式，富氧燃烧法有着明显的优势，不仅可以提高燃烧效率、减少环境污染，还可以减少燃料消耗、降低能源成本和二氧化碳排放。
富氧燃烧法的原理是利用氧气替代空气，为燃烧提供更加充足的氧气，改善燃烧的条件，从而达到高效、低污染的目的。
这种燃烧方式需要专门的设备和系统来实现，主要包括氧气供应系统、燃烧设备和废气处理设备。
在氧气供应系统中，氧气通过高效过滤和预处理后输送至燃烧设备中，从而实现富氧燃烧。
燃烧设备通常采用直接燃烧器和间接热风炉等形式，可以应用于不同的燃烧工艺和领域，如工业炉、锅炉、电站等。
废气处理设备则负责对燃烧后的废气进行处理，包括去除有害物质、降低排放浓度、回收能量等。
相比传统燃烧方式，富氧燃烧法具有以下优点：1. 提高燃烧效率。
采用富氧燃烧技术，可提高氧气浓度，使燃料得到更充分的燃烧，从而提高燃烧效率和热效率，减少能源浪费。
2. 减少环境污染。
富氧气的使用可以减少氧气占比，降低了氮氧化物和二氧化硫的生成，减少燃烧产生的有害气体和颗粒物的排放，保护环境。
3. 减少燃料消耗。
利用氧气替代空气，可以减少燃料消耗，从而降低企业能源成本，提高竞争力。
4. 降低二氧化碳排放。
通过提高燃烧效率和能量利用率，富氧燃烧法可以减少燃料的消耗，从而降低二氧化碳的排放量，符合可持续发展的要求。
总的来说，富氧燃烧法是一种优秀的节能环保技术，具有广阔的应用前景。
在实践应用中，需要根据不同的燃烧工艺和领域，设计合适的系统和设备，并加强废气处理和监管，做到绿色发展。
富氧燃烧工艺(建工)
二、富氧燃烧技术概况
富氧燃烧定义
燃烧是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出光和热的过程。 富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度 （根据实际情况可采用局部富氧和整体富氧），直至纯氧燃烧。
富氧燃烧技术介绍
目录
一
背景能源利用现状
二
富氧燃烧技术概况
三 富氧燃烧技术节能机理
四
SOx的析出特性
五
的析出特性
一、背景——我国能源利用现状
中国能源消费总量及煤炭比重趋势图
一、背景——我国能源利用现状
年底，全国发电总装机容量达到 亿千瓦，同比增长 。其中煤电共 亿千瓦，
年底，全国发电装机容量亿千瓦，同比增长， 首次超越美国位居世界第一。其中火电亿千瓦。
很有前景，储量 丰燃烧技术概况
、富氧燃烧技术研究热点
热传递评价
在相同绝热火焰温度情况下，辐射换热增强，对流换热 减弱，需要对锅炉部分改造或操作条件优化，保证满意 的能量平衡。
焦炭燃尽率
着火特性与 火焰稳定性
高气氛下，反应。低温下（如℃℃，）可忽略，因其反 应速率远低于反应。高温下，碳粒边界层存在明显的产 物。
谢谢！
本上都是由于加入氧气后火焰温度得到了提高。
三、富氧燃烧技术节能机理
、降低过量空气系数，减少燃烧后烟气量 使用含氧量为的富氧空气燃烧与氧浓度为的空气 燃烧比较,过量空气系数α时,则烟气体积减少, 排烟热损失也相应减少而节能。
烟气量的减少会提高、、等气体的体积浓度， 这就有利于它们的回收利用，减少它们对环境的污染。
（）采用燃烧技术减少了烟气量，简化了烟气处理系统。 燃烧温度可以由再循环的烟气量来控制。
富氧燃烧技术
富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用一、概述通常空气中氧的含量为20.93％、氮为78.1％及少量惰性气体等，在昆明地区空气中氧的含量约为20.8％,在燃烧过程中只占有空气总量的1／5左右的氧参与燃烧，而占空气总量约4／5的氮和其他惰性气体非但不助燃，反而将随烟气带走大量的热能。
人们把含氧量大于20.93％的空气叫做富氧空气。
富氧空气参与燃烧给燃烧提供了足够的氧气，使可燃物充分燃烧，减少了固体不完全燃烧的排放，减少了氮和其他惰性气体随烟气带走的热能。
将具有明显的节能和环保效应。
目前富氧可以通过深冷分离法、变压吸附法及膜分离法获得。
膜法富氧技术是近年发展的非常适合各种锅炉、窖炉做助燃用途的高新技术，它具有流程简单、体积小、自身能耗低、使用寿命长、投资较少等特点，被工业发达国家称之为“资源的创造性技术”。
二、膜法富氧原理膜法富氧是利用空气中各组分透过富氧膜时的渗透速率不同，在压力差驱使下，使空气中的氧气优先通过而得到富氧空气。
膜法富氧助燃系统包括空气过滤器、鼓风机、富氧膜组件、水环真空泵、真空表、调节阀、气水分离器、除湿增压电控系统、富氧预热器和喷嘴。
三、富氧燃烧分析助燃空气中氧浓度越高，燃料燃烧越完全，但富氧浓度太高，会导致火焰温度太高而降低炉膛受热面的寿命，同时制氧投资等费用增高，综合效益反而下降，因此国内外研究均表明，助燃空气富氧浓度一般在26～30％时为最佳。
1、据测试氧含量增加4－5%，火焰温度可升高200－300℃。
火焰温度的升高，促进整个炉膛温度的上升，炉堂受热物质更容易获得热量，热效率大幅提高。
2、燃料在空气中燃烧与在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在空气中的燃烧速度最大为280cm/s，在纯氧中为1175cm/s，是在空气中的4.2倍，天然气则高达10.7倍。
富氧助燃，可以使燃烧强度提高、燃烧速度加快，从而获得较好的热传导，使燃料燃烧的更完全。
3、燃料的燃点温度不是一个常数，它与燃烧状况、受热速度、富氧用量、环境温度等密切相关，如CO在空气中为609℃，在纯氧中仅388℃，所以用富氧助燃能降低燃料燃点，提高火焰强度、减小火焰尺寸、增加释放热量等。
富氧燃烧技术简介
富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
3、富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用情况 3.4 在中国的应用情况
1998年,我国中科院大连化物所在江苏阜宁化肥厂的 WGC20/3.82- 1型燃煤蒸汽锅炉安装了一台富氧膜法装置 进行助燃，通过检测部门的检测发现，富氧设备性能稳定， 炉膛温度提高90℃，平均节能大于11%，最高达16.2%。
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富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
2、OEC对燃煤锅炉燃烧特性的影响
2.1 理论空气量
目前的锅炉理论空气计算是以空气中氧量20.93%作为前提的，在富氧条 件下，一般含氧量会升高到27%～30%。理论计算表明：当富氧空气中氧含 量到27%时，理论空气量减少到原来的78%。
2.2 过量空气系数
在富氧条件下，由于氧气浓度的升高，在其他条件相同的情况下，同样 的锅炉空气系数对于燃烧的作用不同，后者会激化燃烧过程，所以可以采用 较低的锅炉空气系数。
6.富氧燃烧技术在电站锅炉的发展展望 6.2 将在稳定燃烧、提高锅炉效率方面发挥重要 作用
富氧燃烧技术在点火阶段的应用只是该技术的初级阶 段，该技术完全可以在以下领域发挥更大的作用
(1)在锅炉低负荷稳燃方面 对于煤质较差而且煤源不稳定，煤的配比缺乏科学手 段造成燃烧不稳定的问题，也可以通过富氧局部助燃技术 得到弥补，满足稳定燃烧的要求。 如果将锅炉B、C、D某层或者某两层主燃烧器改造为 富氧燃烧器，将可以在锅炉燃烧不稳定时，起到快速稳燃 的作用。其投入稳燃的速度比等离子点火、微油点火都快 速得多。只需打开富氧燃烧器前的阀门即可稳燃。
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富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
3、富氧燃烧技术在工业锅炉上的应用情况 3.4 在中国的应用情况
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富氧燃烧(OEC)技术综述及展望
富氧燃烧——节能新技术
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它是利 用 高分子薄腆 对 载气 氮 气选 择性 透 过 的 特性 即 进 过 的载气 多 氮气少
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制 作卷 式 富 暇膜 组 件 时 在 两 张 复 合 膜 之 间 夹 入 一 隔 网 以形 成 许 多 通 道
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称为称腆 的透气性 这 是高分子薄膜 ! 要 的物 理 特性
度 就 高 透 气 系数 大 则 透 过 薄 膜 的 氧 气 流 量 就 越 大 薄 膜越 薄 透 过 的气 体 量 就 越 多 二 膜 , 暇发 生 器 装 里 该 装 置 是 一 种 由复 合 加 工 而 成 的 卷 式 组 件 结 构
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4 % 氮占 7 9 8
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9 % 因 此 在 嫩烧 0
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各种撼 烧护 窑 把招料 转换 成热 能 来 实 现 的 因 此 如 何 改善 和 提 高姗烧 水平 将 直 接 关 系到 工 业 炉 窑 的 节 能 技术
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在均质膜中 气体透过 的孔是 由 于 高分子的热 振 动产生的 一般 说 来 温 度 高 些 的 气 体透 气速 度 就 高
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作 为 富 氧 透 气的 薄膜 要 求 它 具 有 大 的 氧 气 透 过
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造成热 报 失 浪 费 能 稼 造成大气 污染
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同 时 在 高 温 下 生 成氮 氧 化 物
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采 用 比 空 气 中含氧 t 高的 空 气 来 助 燃 叫做富氧然 烧 这 种撼烧方法能克服或减轻 上述 问题 并具有 重要
天然气富氧燃烧技术
天然气富氧燃烧技术哎呀，这题目听起来有点专业啊，天然气富氧燃烧技术，听起来就像是那种在实验室里，穿着白大褂，戴着护目镜的科学家们才会研究的东西。
不过，既然要我写，那就得用点大白话，咱们就聊聊这个技术，不过得用点轻松幽默的方式。
首先，咱们得说说天然气，这东西大家都不陌生，家里做饭、洗澡都得用它。
但是，天然气燃烧的时候，如果氧气不够，那可就糟了，不仅浪费能源，还会产生一氧化碳，那玩意儿可不好，闻多了会中毒的。
所以，科学家们就想出了个办法，让天然气和氧气来个“相亲”，让它们俩能更亲密地接触，这就有了富氧燃烧技术。
这技术听起来挺高大上的，其实就是让天然气在燃烧的时候，多吸点氧气，这样燃烧就更充分，效率更高，还更环保。
我记得有一次，我去参观了一个天然气发电厂，那地方可真是大啊，一排排的机器，轰隆隆地响。
我跟着工程师走了一圈，他给我介绍了他们的富氧燃烧技术。
他说，他们用了一个特别的设备，能把氧气从空气中分离出来，然后和天然气混合，这样燃烧的时候就更高效了。
他还给我看了一个实验，就是把一个普通的天然气火焰和一个富氧燃烧的火焰放在一起比较。
普通的火焰看起来黄黄的，有点弱不禁风的样子。
而富氧燃烧的火焰，那叫一个旺盛，蓝蓝的，就像是火焰里的“健身教练”，看起来就很有劲儿。
工程师还告诉我，这种技术不仅能提高燃烧效率，还能减少污染物的排放，对环境更友好。
他说，他们厂子里用上这个技术后，不仅节省了成本，还得到了环保部门的表扬。
我问他，这技术听起来挺复杂的，普通人能懂吗？他笑了笑，说：“其实原理挺简单的，就像你做饭的时候，火不够旺，就多加点柴火一样。
”我听了，觉得这比喻挺形象的，心里也有点佩服这些科学家们，他们能把这么复杂的东西，用这么简单的话解释清楚。
最后，我问他，这技术将来会普及吗？他说，这是肯定的，随着技术的发展，成本的降低，富氧燃烧技术会越来越普及，到时候，不仅发电厂，就连我们家里的燃气灶，可能都会用上这个技术。
所以，你看，天然气富氧燃烧技术，听起来挺高深的，但其实它就是让我们的天然气燃烧得更高效，更环保的一种方式。
富氧燃烧技术及工业应用
一．富氧简介及方式富氧是应用物理或化学方法将空气中的氧气进行收集，使收集后气体中的富氧含量≥21%。
现有的富氧方式主要有：(1)增压增氧方式增压增氧主要用在飞机上,通过增加机舱内的压力,使空气密度增加,由于空气中含氧量的比例是一定的(氧在空气中的体积比为20 95%),空气密度增加后,空气中氧的绝对质量也增加,从而达到增加氧的目的。
(2)制氧机制氧方式制氧机制氧广泛用在各个领域,制氧机有3大类:第一是利用空气为原料,通过物理的方法,把氧气从空气里分离出来。
在1个大气压下,液态氧的沸点是-183℃,而液态氮的沸点是-196℃,当控制液态空气的沸点在-183℃以下高于-196℃时,液态氮首先蒸发,留下来的是液态氧,这种方法可制得纯度很高的氧气,再用很大的压力(一般150个大气压)压入钢瓶贮存起来,供工厂、医院使用,贮存在钢瓶的氧气还可向氧气袋充氧,供个人或旅行者使用。
平时我们所见的氧气瓶供氧、氧气袋供氧都是使用这种方法制出的氧气。
第二种是常压(或叫低压)制氧方法,所需压缩空气的压力在1ＭＰａ以内,这是近十几年发展起来的制氧方法,也叫膜制氧方法。
膜制氧方法的原理可参见文献。
第三种是ＰＳＡ分子筛制氧方法,ＰＳＡ分子筛制氧是使用一种变压吸附制氧设备,这种设备主要由空气净化系统,ＰＳＡ氧氮分离系统,氧气缓冲、检测系统等组成。
(3)化学制氧方式化学制氧是利用含氧化合物为原料,通过与催化剂的反应,制出氧气。
使用的含氧化合物必须具备两个条件:一是这种含氧化合物是较不稳定的,在加热时容易分解放出氧气;二是这种含氧化合物里含氧的百分比是比较高的,能分解放出较多的氧气。
一般用氯酸钾(分子式是ＫＣｌＯ3),它含氧的百分比达40%,在氯酸钾里加入少量黑色的二氧化锰(ＭｎＯ2)粉末,氯酸钾会迅速分解,有多量的氧气放出。
氯酸钾分解放出的氧气常用“排水集气法”收集,供试验、呼吸等使用。
氧立得就是利用这种原理制氧的。
二．富氧燃烧用比通常空气（含氧21%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。
富氧燃烧节能技术
富氧燃烧节能技术
富氧燃烧是国家推广的一项节能技术。
富氧燃烧是指助燃空气中氧气含量大于空气中的氧气含量(20.93%)，氧气含量一般控制在30%左右。
1、富氧燃烧技术节能机理
富氧空气参与燃烧给燃烧提供了足够的氧气，使燃料与氧气混合充分，降低燃料的燃点温度，有助于提高火焰温度、加快燃烧速度、使可燃物充分燃烧，减少了不完全燃烧热损失，也减少了氮和其他惰性气体随烟气带走的热能。
因此具有明显的节能和环保效果。
2、膜法富氧技术
在常温、低压下，空气从膜高压侧流向低压侧时，空气中氧和氮分子在压力差的驱动下透过富氧膜。
由于富氧膜的特性是有选择地让氧分子比氮分子透过率大，结果在膜低压一侧收集到的空气中氧气浓度增加，使空气中含氧浓度从20.9%富集到30%左右。
2、富氧燃烧技术优点
使排烟热损失大幅度降低，提高热能利用辜。
富氧燃烧加快了燃烧速度，减少不完全燃烧热损失。
降低燃料的燃点温度，提高火焰温度，使辐射转热量大大增加，强化对工质的传热效果。
3、应用范围
工业燃煤锅炉，垃圾焚烧炉。
富氧燃烧
富氧燃烧————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：ﻩ富氧燃烧技术综述1. 富氧燃烧发展背景及意义燃烧目前仍然是人类利用能源获取能量的主要方式。
目前化石燃料的大量使用给环境带来了很多不利的影响（例如排放出大量温室气体、氮氧化合物、硫化物等）。
同时,石油煤炭等化石燃料的储量毕竟有限，但现代工业的发展使得能源消耗的速度剧增,因此迫切需要一种节能燃烧技术。
富氧燃烧就是这样一种既能提高燃烧效率,又能降低污染物排放的燃烧技术。
富氧燃烧在上世纪50年代被提出用于炼钢，高氧浓度助燃气体能提高火焰温度同时更好的将铁中的碳氧化分离。
后又被运用于玻璃熔炉，来提高熔化玻璃的能力。
而在21世纪初国内高校开始了对电站燃煤锅炉富氧燃烧的实验。
2. 富氧燃烧简介使用比普通空气含氧浓度(2１%)高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧（oxyg ｅｎ e ｎr ｉc ｈed combustion ）,简称OE Ｃ。
助燃空气中氧气的浓度可以从22%直到使用纯氧助燃。
在实际运用中,一般将氧气与再循环的烟气混合进行燃烧防止火焰的温度过高。
燃烧过程示意图如图 1所示 [1］3. 制氧方法简介富氧燃烧技术的前提是氧气的制取。
目前，氧气的制取主要有三种方法。
错误!未定义书签。
精馏（深冷)法：即利用空气所含组分沸点的区别,将净化空气 氮气 氧气燃料锅炉烟气烟气再循图 1 燃烧过程示意图的空气压缩、冷却、液化,再多次蒸发、多次冷凝，精馏分离得到氧气。
这种方法需要将空气低温冷冻，工业上称为深度冷冻,因此又称深冷法。
这种方法因为设备费用大，边际成本低，适用于大规模生产氧气，得到的氧气纯度高（可达９9%)。
错误!变压吸附（PSA)法：这种方法利用了吸附剂对不同气体的吸附和脱吸附能力不同的特点,将空气加压吸附于吸附剂上，再在不同压强下将空气中不同组分脱吸附出来。
富氧燃烧
1.富氧燃烧机的特性一般燃烧过程所用的助燃空气均在自然状态下，亦即氧浓度为21％，如果用比自然状态下含氧量高的空气做助燃空气，则该燃烧称为「富氧燃烧」，而富氧燃烧的极限状态为「纯氧燃烧」。
富氧燃烧火焰与普通燃烧火焰相比有如下特点：一、富氧燃烧机理论空气量少随着富氧空气中含氧量的增加，理论空气需要量减少，例如含氧量21％时，燃烧1立方公尺的CH4所需之理论空气量为9.52立方公尺，而含氧量28％时，燃烧1立方公尺的CH4所需之理论空气量为7.14立方公尺；空气量降低25％，从而改变燃烧特性，使燃烧容易在接近理论空气需要量下进行。
二、富氧燃烧机火焰温度高火焰温度和空气中的氧浓度有关，一般来说，火焰温度随空气中含氧浓度增加而升高，当含氧浓度小于30％时，火焰温度会随着氧浓度上升而急速增加，但当含氧浓度大于30％时，火焰温度增加就趋缓。
三、富氧燃烧机排烟量降低空气中仅有21％的氧参与燃烧反应，其余79％空气并没有作用，反而带走大量的热能，增加能源耗损。
故当空气中的含氧量越高，燃烧所需之空气供应量就可降低，烟气产生量也越少，同时排烟损失的能量也可大幅降低。
四、富氧燃烧机分解热增加随着燃烧温度升高，尤其是温度超过2000℃时，燃烧产物吸收了分解热而产生解离，当遇到低温表面时，这些解离的成分将会放出分解热，增加了热传效果。
五、富氧燃烧机节约能源由于富氧燃烧火焰温度高，火焰与被加热物之间的温差增大，使炉内辐射热传增加，提高了炉内热量利用率。
同时由于排烟量减少，排烟热损失也相对降低，因此提高了设备热效率，减少燃料使用量。
六、富氧燃烧机降低污染排放由于富氧燃烧可使排烟量降低，因此可降低包含CO、CO2等污染物的排放总量。
此外，由于富氧燃烧所使用的空气中不反应物N2降低，使燃烧废气中的CO、CO2、SOx、NOx浓度增加，可使CO2捕捉、排烟脱硝、排烟脱硫等废气处理程序更有效率，降低废气处理设备维修及购置成本。
2.富氧燃烧技术一、富氧燃烧可以提高燃烧区的火焰温度。
富氧燃烧技术-PPT
谢谢！
• 我国环境容量上限为二氧化硫1620 万吨,氮氧化物1880 万吨。如不采取有效措施, 预计到2020 年, SO2 和NOx 的排放量将分别达到4000 万吨和3500 万吨。
• 深入研究煤炭高效洁净化利用, 开发高效、洁净的燃煤发 电技术, 是保障国民经济持续健康快速发展和保护环境的 迫切需要。
二、富氧燃烧技术概况 2、富氧燃烧技术
富氧燃烧技术,又称为空气分离/烟气再循环技术或氧燃料燃烧技 术。
采用烟气再循环的方式,使燃烧炉内CO2浓度提高。O2与烟 气中CO2以一定比例混合,作为燃烧的氧化剂,使燃料烧可 保持燃烧温度,最终得到了与空气燃烧方式一样的热能。
二、富氧燃烧技术概况
富氧燃烧技术主要由3 个基本步骤组成：空气分离、O2/ CO2 燃烧和烟气压缩与脱水。
二、富氧燃烧技术概况
1富氧燃烧定义
燃烧是空气中的氧参与燃料氧化并同时发出光和热的过程。 富氧燃烧是指助燃用的氧化剂中的氧浓度高于空气中的氧浓度 （根据实际情况可采用局部富氧和整体富氧），直至纯氧燃烧。
富氧燃烧对所有燃料（包括气体、液体和固体）和工业锅炉均适用， 既能提高劣质燃料的应用范围，又能充分发挥优质燃料的性能，广 义上讲凡是用空气参与反应的均可用富氧代替。
co 当前最容易为工业界所接受的 2减排技术
二、富氧燃烧技术概况
•6、富氧燃烧的瓶颈问题存在问题：
•（1）氧气的生产设备以及CO2压缩设备增加了电耗。
（2）空气分离产生的大量副产品氮气还需要找到合适的 处理利用途径。
（3）循环烟气中CO2的比热容较空气高且水蒸汽的含量也高， 使燃烧推迟，需要对燃烧器进行改进研究。
富氧燃烧-1
富氧燃烧概况
3 富氧制备
3.1 低温ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ馏法
深冷法是是先将空气压缩、冷却 ,并使空气液化 ,利用氧、氮组分的沸点的不同(在 大气压下氧沸点为 90 K ,氮沸点为 77 K) ,在精馏塔板上使气、液接触 ,进行质、 热交换 ,高沸点的氧组分不断从蒸气中冷凝成液体 ,低沸点的氮组分不断地转入蒸 气之中 ,使上升的蒸气中含氮量不断地提高 ,而下流液体中氧量越来越高 ,从而使氧 、氮分离 ,这就是空气精馏。此法无论是空气液化或是精馏 ,都是在 120 K以下的 温度条件下进行的 ,故又称为低温法空气分离。
富氧燃烧概况
1 概念和分类
氧气喷枪
利用氧气喷枪在燃烧室内局部注 入氧气。 这也是一种低浓度的富氧燃烧方 法。特点是不必改造现有空气助 燃系统，属于分段燃烧的一种形 式，能降低氮氧化物排放。 向火焰和物料之间吹氧能使火焰 向物料方向靠近，有提高传热率， 减少燃烧器、烧嘴砖以及燃烧室 耐火材料过热的可能性。应用时 通常采用从火焰下方吹入氧气。
3
加快燃烧速度 燃料在空气中和在纯 氧中的燃烧速度相差 甚大。用富氧助燃,不 仅能提高燃烧强度,加 快燃烧速度,获得较好 的热传导,同时由于温 度提高了,将有利于燃 烧反应完全,从而从根 本上消除污染。
4
降低污染排放 由于富氧燃烧烟气量 减少，可降低包含CO、 CO2等污染物的排放 总量。同时使燃烧废 气中的CO、CO2、 SOx、NOx浓度增加， 可使CO2捕捉、排烟 脱硝等废气处理更有 效率。
富氧燃烧
郭凯凯 21027004
热能工程
富氧燃烧概况
1 概念和分类
富氧燃烧即采用比空气中含氧量高的空气来进行助燃的技 术
富氧燃烧
微富氧燃烧（空气增氧燃烧） 氧气喷枪（吹氧燃烧） 纯氧燃烧（全氧燃烧） 空-氧燃烧（空气-氧气双助燃剂燃烧）
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2.2 富氧燃烧动力学特性
李庆钊等研究发现煤粉在O2 / CO2 气氛下燃烧反应的动力学参数与空气气氛下燃 烧时有明显不同，随着煤质的提高,反应活化能均明显增加。 唐强等研究发现煤粉燃烧反应低温段的活化能和频率因子较高温段低,反应级数较 小。
但骆仲泱等研究发现CO2 的存在没有构成对煤焦反应动力学的影响。
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3.1.2 SOx的析出规律
研究发现：在O2/CO2气氛下，烟煤燃烧的SO2总生成量比在同等O2 浓度的空 气气氛下小。 原因： 1）气氛中增加的CO造成的还原性气氛
2）煤灰自脱硫
3.2 喷钙脱硫特性
陈传敏等研究发现O2/CO2气氛下的硫化速度高于空气气氛。 原因： （1）高CO2浓度使石灰石燃烧反应减慢 （2）在CaO/CaCO3界面上CO2的产生使CaSO4产物层扩散阻力降低
张永春等用x 射线光电子能谱(XPS)研究发现大同煤中的碳主要以芳香碳和 脂肪碳的形式存在，燃烧气氛中CO2 的存在，加快了芳香碳和脂肪碳的减少， 促进了酚碳、羰基和羧基的形成。
2.1 富氧燃烧规律
研究者对O2 /CO2 气氛下煤粉燃烧特性的研究主要包括： 着火特性、燃烧速率、燃尽特性、火焰传播速率等
3 富氧燃烧污染物析出特性
3.1 SOx的析出特性
3.1.1 SOx的析出过程
Croiset E等研究发现在O2 / CO2 气氛下SO2 的转化率由空气气氛下的91% 下 降为约64%。
段伦博等在常压热重分析 仪上进行了烟煤在模拟空气和 不同O2/CO2 浓度下的燃烧试验 并通过傅里叶变换红外光谱仪 对S的释放进行测量。
研究发现O2/CO2气氛下CaO孔结构受烧结影响的程度要比空气气氛下轻微。
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影响喷钙脱硫因素：
（1）温度 （2）停留时间 （3）CO2浓度
刘现卓和陈传敏等研究发现CaO的比孔容积和比表面积均随着气氛中CO2 浓度的增加而下降。
炉内喷钙能够具有高脱硫效率的机理是： 1）均相反应。炉内在高CO2 气氛下产生的较高浓度的CO，进而产生较高的COS， 在煤中化铝的催化作用下COS 与SO2 发生反应生成单质硫：
Kimura N发现O2 / CO2 燃烧方式下NOx的排放大约只有常规燃烧方式下的1/ 3 左右。
陈传敏等研究发现O2 /CO2 气氛下NOx 的生成量均小于空气气氛下，原因如下： 1）避免了热力型NOx 和快速型NOx 的生成 2）燃料N向NO的转化率降低 3）还原气氛下已生成的NOx 被还原为N2 ；另一方面，由于再循环烟气致使 NOx的停留时间大为增加
研究发现与空气气氛相同O2浓度的O2/CO2 气氛下煤粉着火及燃尽延迟，燃烧速 率较低，燃尽温度高。
CO2直接取代N2不可行
影响因素： （1）O2浓度：
李庆钊等研究发现提高O2 浓度对O2/CO2 气氛下煤粉的燃烧特性的影响主要表 现在对残焦燃尽过程的改善。 Liu H、Klas A等研究发现将氧体积浓度提高至30%左右可获得与空气气氛下相 当的燃烧特性。
1981年Horne和Steinburg提出 美国阿贡国家实验室(ANL) 研究证明只需对常规锅炉进行适当 的改造就可以采用此技术。
富氧燃烧技术主要由3 个基本步骤组成：空气分离、O2/ CO2 燃烧和电力产生、 烟气压缩与脱水。
图1 富氧燃烧示意图
优点： （1）燃烧效率高；锅炉效率也提高了。 （2）燃烧产物中CO2的含量将达到95%左右，回收的费用更 低。 （3）在液化处理以CO2为主的烟气时，SO2同时也被液化回 收，可省去烟气脱硫设备。 （4）在O2/CO2的气氛下，NOx的生成将会减少，如果再结合 低NOx燃烧技术，则有可能不用或少用脱氮设备。 （5）采用O2/CO2燃烧技术减少了烟气量，简化了烟气处理 系统。燃烧温度可以由再循环的烟气量来控制。
存在问题：
（1）氧气的生产设备以及CO2压缩设备增加了电耗。 （2）空气分离产生的大量副产品氮气还需要找到合适的处理 利用途径。 （3）循环烟气中CO2的比热容较空气高且水蒸汽的含量也高， 使燃烧推迟，需要对燃烧器进行改进研究。 （4）其他待研究的内容（如灰渣、换热、除尘）。
2 富氧燃烧煤燃烧特性
富氧燃烧技术
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内容提要
1
富氧燃烧技术简介
2
富氧燃烧煤燃烧特性
3
富氧燃烧污染物析出特性
4
应用
5
1 富氧燃烧技术简介
1.1 背景
我国能源消费中占据最重要的位置是煤 煤燃烧产生的有害排放物引起越来越多的重视
酸雨、臭氧层、温室效应
1.2 富氧技术简介
用比通常空气含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。 O2/CO2燃烧技术/空气分离/烟气再循环
Kimura N用小型试验台研究发现O2/CO2气氛下煤粉火焰不稳定且颜色发黑。 Kiga T在微重力燃烧试验台上进行了煤粉火焰传播速度的测试，发现O2/CO2气 氛下火焰的传播速度明显低于在 O2/N2、O2/Ar 气氛下，提高O2浓度可使其有所 改善。 Toshiyuki Suda等认为CO2的体积比热容较N2的高,造成O2/ CO2气氛中煤粉的火焰 传播速度比相同氧含量的O2/N2气氛中下降1/3～1/5左右。
（2）煤粉密度：
吴乐等研究发现在O2/CO2气氛下，随煤粉密度增加，燃尽温度升高，燃尽时间 增加，煤样较难燃尽，提高氧气浓度可降低燃尽温度。
（3）挥发份：
段伦博等发现由于挥发分的脱除, 相同O2 浓度下煤焦的失重开始时间和失重终止 时间比烟煤滞后, 最大失重率小于烟煤。
（4）温度：
杨海平等研究发现CO2 对煤焦的气化反应是吸热反应, 随着温度的升高, 气化反 应的速率提高, 对煤焦的燃尽产生不利影响。 但李庆钊等研究发现在高温条件下CO2 对煤焦的气化反应加剧，加快了煤粒的反 应速率，使得燃尽程度增加。
2）非均相反应。炉内高浓度的CO2 抑制了碳酸钙的分解，导致了碳酸钙的直接脱 硫反应，使得脱硫剂不易烧结：
3）分解的碳酸钙在高CO2 气氛下，再次生成碳酸钙，具有很好的空隙结构，更容 易脱硫。 4）烟气循环会增加SO2 停留时间，提高SO2的浓度，从而提高了脱硫效率。
3.3 NO的析出特性
3.3.1 NO的析出规律