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二、O2/CO2混合富氧燃烧技术的减排原理
国内外的研究成果表明富氧燃烧技术,目前有三种技术,分别是深冷空分技术、变压吸附制氧技术、膜法制氧技术。深冷空分技术始于1903年,高炉炼钢主要采用(深冷法)富氧喷煤技术,已有将近一个世纪的历史,综合节能效益非常显著。至今是钢铁厂标配的主流工艺技术,现建钢厂必建制氧车间。变压吸附制氧技术发明于1958年,上世纪70年代应用在燃烧领域。20世纪90年代我国把高炉富氧喷煤作为发展钢铁工业节能降耗的重点改造项目,在冶金行业推广使用。
实践表明,膜法制氧是成熟的技术,特别是对循环流化床锅炉需要大流量富氧空气,膜法制氧是最安全、投资量少,且安装简单,操作方便灵活,使用寿命长,维修费用低,为我国循环流化床锅炉应用膜法制氧开辟出一条全新的道路。
O2/CO2混合富氧燃烧技术能够同时实现SO2,NO,CO2等污染物的减排,是一种污染物综合排放低的环境友好型燃烧方式。该技术主要优越性在于:① 采用烟气再循环,以烟气中的CO2替代助燃空气中的氮气,与氧气一起参与燃烧,这样能使排烟中CO2体积分数大于95%,可直接回收CO2;② 与常规空气燃烧相比,SO2、NO排放量低;③ 烟气再循环使得燃烧装置的排烟量仅为传统方式1/4,从而大大减少排烟损失,由此锅炉热效率得以显著提高;④ 通过调整CO2的循环比例有可能实现燃烧、传热的优化设计。
三、O2/CO2混合富氧燃烧技术的应用现状
目前,国内外对富氧燃烧技术的研究主要集中在煤粉炉上。在对O2/CO2气氛下煤的燃烧特性、循环烟气下污染物的释放特性、O2/CO2混合富氧燃烧经济性和对锅炉热效率的影响等方面进行了研究。日本北海道工业研究所、荷兰Delft科技大学、波兰Czestochowa科技大学、加拿大Ottawa能源科技中心、芬兰Lappeenranta科技大学、美国ALSTOM 以及国内的浙江大学、华北电力学院等机构对流化床富氧燃烧技术进行了相关的研究,研究重点主要是流化床富氧燃烧的机理、NO和SO2的排放特性以及氧气浓度对循环流化床(CFB)锅炉设计的影响等,特别是华北电力学院在循环流化床在O2/CO2燃烧方式的研究结果表明NOx 的释放量比在常规空气气氛下燃烧减少1 /3,其中温度和氧气浓度以及烟气中的CO浓度对NOx 都有很大影响。图2为温度对NOx 产生的影响。
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