富氧燃烧技术介绍.
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富氧燃烧技术介绍
目录
一
二 三 四 五 背景-能源利用现状
富氧燃烧技术概况
富氧燃烧技术节能机理
SOx的析出特性
NOx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
2012年底，全国发电总装机容量达到 11.4亿千瓦，同比增长 7.8%。其中煤电共 7.6亿千瓦， 2013年底，全国发电装机容量12.47亿千瓦，同比增长9.3%， 首次超越美国位居世界第一。其中火电8.6亿千瓦。 可预见的未来几十年内，煤炭仍将是我国主要的一次能源， 这决定了在我国的电力工业中，燃煤火力发电将长期占据主 导地位。
焦炭燃尽率
着火特性与 火焰稳定性
气体排放控制
二、富氧燃烧技术概况
CO2：试验室试验，烟气中CO2浓度可达95%；中试试验， 浓度为80%-92%。
气 体 排 放 控 制
NOx：NOx排放较空气气氛下减少2/3以上：热力型NOx减 少，循环烟气中NOx的还原。
SO2：试验表明，排放量减少，浓度增大，S转化率 91%→64%。 亚微米级颗粒：难熔氧化物气化，导致数量明显增加；高浓 度CO2改变氧化物中CO/CO2比例，影响气化。 痕量元素：气相中，汞、硒、砷含量较空气下高。
二、富氧燃烧技术概况
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。
2、富氧燃烧技术
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,使燃料燃烧可 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。
95%以上 70%的CO2 其余为水
CO2 concentration: 95% SO2 removal by limestone: 40%-90% Thermal efficiency increase: 3% NOx reduction: 30%-70%
70% ~ 75%烟 气 95% CO2
二、富氧燃烧技术概况
11
一、富氧燃烧技术概况
4、富氧燃烧技术研究进展
富氧燃烧的概念在1981年由Home和Steinburg首次提出,并得 到美国阿贡国家实验室的验证。研究表明常规锅炉进行适当的改 造即可采用此技术。 随着人们对全球气候变化与温室效应的认识,这项技术的研究与 应用也得到了极大的重视和发展。美国、日本、加拿大、英国、 德国、荷兰、法国、瑞典、挪威、俄罗斯等国家都开展了富氧燃 烧技术试验及技术经济性研究。 国内浙江大学、华中科技大学、东南大学、华北电力大学和清华 大学等高校的研究人员近年来也开展了对该项技术的积极研究， 已逐渐在各领域广泛推广应用。
二、富氧燃烧技术概况
5、富氧燃烧技术的应用及优势 （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，SOx、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。
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）。
三、富氧燃烧技术节能机理
1
火焰温度
2
燃烧速度
燃烧特性
3
烟气量
4
燃点温度
CO2利用方式 EOR BCBM
Enhanced Coal Bed Methane.获 取不可开采的煤 层中的天然气。 CBM应用广泛， 而BCBM很少。
Ocean Storage
Deep Saline Aquifer
Enhanced Oil Recovery.美国应 用最为广泛， 2003年世界有84 个工程应用项目。
（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。
当前最容易为工业界所接受的
co2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
一、背景——我国能源利用现状
• 1990年全世界二氧化碳的排放量为206.88亿吨，到 2005年这一数据增加至266.2亿吨。目前，世界二氧化碳 排放总量仍在迅速上升，中国已成为世界第一碳排放国。 • 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。
海洋是一个自然 的碳汇，存储量 巨大。但CO2深 海储藏的技术还 未完全掌握。
很有前景，储量 丰富，靠近CO2 产生地。但目前 还未见大规模工 程示范。
源自文库
二、富氧燃烧技术概况
3、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。 高CO2气氛下，char-CO2反应。低温下（如400℃900℃，）可忽略，因其反应速率远低于char-O2反应； 高温下，碳粒边界层存在明显的CO产物。 微重力设备中进行试验，保证煤粉均相布置，防止自然 对流。CO2高热容，导致火焰传播速度慢，着火延迟，影 响火焰稳定性。 CO2，NOx，SO2，亚微米级飞灰颗粒，痕量元素
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。
目录
一
二 三 四 五 背景-能源利用现状
富氧燃烧技术概况
富氧燃烧技术节能机理
SOx的析出特性
NOx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
2012年底，全国发电总装机容量达到 11.4亿千瓦，同比增长 7.8%。其中煤电共 7.6亿千瓦， 2013年底，全国发电装机容量12.47亿千瓦，同比增长9.3%， 首次超越美国位居世界第一。其中火电8.6亿千瓦。 可预见的未来几十年内，煤炭仍将是我国主要的一次能源， 这决定了在我国的电力工业中，燃煤火力发电将长期占据主 导地位。
焦炭燃尽率
着火特性与 火焰稳定性
气体排放控制
二、富氧燃烧技术概况
CO2：试验室试验，烟气中CO2浓度可达95%；中试试验， 浓度为80%-92%。
气 体 排 放 控 制
NOx：NOx排放较空气气氛下减少2/3以上：热力型NOx减 少，循环烟气中NOx的还原。
SO2：试验表明，排放量减少，浓度增大，S转化率 91%→64%。 亚微米级颗粒：难熔氧化物气化，导致数量明显增加；高浓 度CO2改变氧化物中CO/CO2比例，影响气化。 痕量元素：气相中，汞、硒、砷含量较空气下高。
二、富氧燃烧技术概况
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。
2、富氧燃烧技术
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,使燃料燃烧可 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。
95%以上 70%的CO2 其余为水
CO2 concentration: 95% SO2 removal by limestone: 40%-90% Thermal efficiency increase: 3% NOx reduction: 30%-70%
70% ~ 75%烟 气 95% CO2
二、富氧燃烧技术概况
11
一、富氧燃烧技术概况
4、富氧燃烧技术研究进展
富氧燃烧的概念在1981年由Home和Steinburg首次提出,并得 到美国阿贡国家实验室的验证。研究表明常规锅炉进行适当的改 造即可采用此技术。 随着人们对全球气候变化与温室效应的认识,这项技术的研究与 应用也得到了极大的重视和发展。美国、日本、加拿大、英国、 德国、荷兰、法国、瑞典、挪威、俄罗斯等国家都开展了富氧燃 烧技术试验及技术经济性研究。 国内浙江大学、华中科技大学、东南大学、华北电力大学和清华 大学等高校的研究人员近年来也开展了对该项技术的积极研究， 已逐渐在各领域广泛推广应用。
二、富氧燃烧技术概况
5、富氧燃烧技术的应用及优势 （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，SOx、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。
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）。
三、富氧燃烧技术节能机理
1
火焰温度
2
燃烧速度
燃烧特性
3
烟气量
4
燃点温度
CO2利用方式 EOR BCBM
Enhanced Coal Bed Methane.获 取不可开采的煤 层中的天然气。 CBM应用广泛， 而BCBM很少。
Ocean Storage
Deep Saline Aquifer
Enhanced Oil Recovery.美国应 用最为广泛， 2003年世界有84 个工程应用项目。
（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。
当前最容易为工业界所接受的
co2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
一、背景——我国能源利用现状
• 1990年全世界二氧化碳的排放量为206.88亿吨，到 2005年这一数据增加至266.2亿吨。目前，世界二氧化碳 排放总量仍在迅速上升，中国已成为世界第一碳排放国。 • 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。
海洋是一个自然 的碳汇，存储量 巨大。但CO2深 海储藏的技术还 未完全掌握。
很有前景，储量 丰富，靠近CO2 产生地。但目前 还未见大规模工 程示范。
源自文库
二、富氧燃烧技术概况
3、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。 高CO2气氛下，char-CO2反应。低温下（如400℃900℃，）可忽略，因其反应速率远低于char-O2反应； 高温下，碳粒边界层存在明显的CO产物。 微重力设备中进行试验，保证煤粉均相布置，防止自然 对流。CO2高热容，导致火焰传播速度慢，着火延迟，影 响火焰稳定性。 CO2，NOx，SO2，亚微米级飞灰颗粒，痕量元素
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。