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产品系列

富氧燃烧器

与用普通空气燃烧相比,富氧燃烧有以下优点:
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。

 
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