什么是富氧燃烧技术？

【专家解说】：　　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。它是一项高效节能的燃烧技术，在玻璃工业、冶金工业及热能工程领域均有应用。(From Baidu) 　　富氧燃烧的形式大致可分为：微富氧燃烧(Air Enrichment)、氧气喷枪(O2 Lancing)、纯氧燃烧(Oxygen-fuel Combustion)及空-氧燃烧(Air-oxygen/Fuel Combustion)四大类。 　　与用普通空气燃烧有以下优点： 　　1.高火焰温度和黑度。 　　辐射换热是锅炉换热主要的方式之一，按气体辐射特点，只有三原子和多原子气体具有辐射能力，原子气体几乎无辐射能力。所以在常规空气助燃的情况下，无辐射能力的氮气所占比例很高，因此烟气的黑度很低，影响了烟气对锅炉辐射换热面的传热。富氧助燃技术因氮气量减少，空气量及烟气量均显著减少，故火焰温度和黑度随着燃烧空气中氧气比例的增加而显著提高，进而提高火焰辐射强度和强化辐射传热。一般富氧浓度在26％～3l％时最佳。 　　2.加快燃烧速度，促进燃烧安全。 　　燃料在空气中和在纯氧中的燃烧速度相差甚大，如氢气在纯氧中的燃烧速度是在空气中的4．2倍，天然气则达到10．7倍左右。故用富氧空气助燃后，不仅使火焰变短，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。 　　3.降低燃料的燃点温度和减少燃尽时间。 　　燃料的燃点温度随燃烧条件变化而变化。燃料的燃点温度不是一个常数，如CO在空气中为609℃，在纯氧中仅388℃，所以用富氧助燃能提高火焰强度、增加释放热量等。 　　4.减少燃烧后的烟气量，减小锅炉体积。 　　随着富氧空气中含氧量的增加，理论空气需要量减少，烟气量减少。采用纯氧燃烧时烟气量减少近80%，故可以采用体积更小的锅炉和辅助设备，减少工程造价。 　　5.减少污染物排放。 　　富氧燃烧烟气量减少，使燃烧废气中的污染物浓度增加，可使废气处理更有效率。同时N2减少可减少热力型NOx生成量。 　　6.有利于CO2的捕获。 　　目前CO2捕获主要有3种技术路径：燃烧前捕捉、富氧燃烧捕捉和燃烧后捕捉。燃烧前捕捉主要通过IGCC来实现，其原理是通过化学反应将煤或石油残渣等富碳燃料转化为合成气，由于将现有煤粉锅炉改建为IGCC电厂几乎不可能，因此IGCC技术仅适用于新电厂的建设。富氧燃烧捕捉：富氧燃烧技术的原理是用纯氧燃烧同体燃料，由二氧化碳循环流控制燃烧。富氧燃烧产生的烟气主要由水和二氧化碳组成，采用水分离技术在后端能比较容易地捕集到二氧化碳。富氧燃烧技术适用于新机组，也可应用于某些改造机组。燃烧后捕捉：这种技术目前相对简便，能够适应大型燃煤和燃气机组，通过捕集装置将电厂烟气中的二氧化碳有选择地去除。因此，富氧燃烧是很有前途的CO2分离方法。 　　但同时富氧燃烧还面临很多问题： 　　1. 运行方面 　　由于富氧燃烧，炉膛温度很高，需要采取措施(如烟气再循环)降低炉膛温度。 　　需要进一步了解富氧燃烧点火，火焰稳定性，耐腐蚀，传热的问题。 　　2. 污染物控制方面 　　由于燃烧环境变化，将改变污染物的形成，因此需要更多相关研究。 　　污染物的变化将影响现有污染物控制装置。 　　在CO2捕捉与封存之前需要对其他污染物进行脱除。 　　3. CCS的成本问题 　　超临界和超超临界机组采用CCS，会使电厂效率降低11%-12%。 　　氧气的分离和净化需要消耗大量的能量。 　　在限制碳排放的国际大背景下，如何更高效、稳定和持续地利用有限的能源，是世界各国一直努力研究的课题。总结富氧燃烧的优缺点，鉴于富氧燃烧降低污染、节约能源及二氧化碳捕集等效益，只要能进一步降低富氧燃烧的成本和相关技术的成熟性，在环境污染问题和温室效应日益严重的未来，富氧燃烧必然会有很好的发展前景。 　　近年来，富氧燃烧已成为各国积极研究发展之项目之一，根据中油公司研究，富氧燃烧技术未来研发重点如下： 　　1、加热炉与燃烧器的设计开发 　　使用富氧燃烧所产生的温度极高，需要大量回流烟道器以降低温度避免损害炉体，但也因此增加了操作成本。目前国外公司已着手研发高性能锅炉，希望耐热温度可达1500℃，无需回流烟道气，并提高发电效率。 　　2、氧气产生 　　目前氧气分离技术之成本仍高，不利应用。 　　3、高浓度CO2烟道气回流及压缩 　　4、工厂整体热整合操作及安全 　　截至2009年11月，全球CCS试行与设计包括捕集、封存、捕集及封存共192件，主要分布于北美洲、欧洲以及澳洲。然而，国内目前尚处于技术研发及封存潜能评估阶段，富氧燃烧技术研究成果相当有限。由于研究经费庞大，单一单位执行不易，未来还有赖政府主导以整合各单位技术及资源，以收事半功倍之效。