富氧燃烧技术在电站锅炉的应用与挑战

"电站锅炉富氧燃烧技术研究和应用现状综述" 富氧燃烧技术作为一种有效的二氧化碳（CO2）减排手段，近年来受到了全球关注。这项技术因其减排成本相对较低，适应新建和现有锅炉改造的特点，已在多个国家得到了深入研究，并在一些试验机组中得到应用。本文将探讨富氧燃烧技术的主要研究成果和当前的应用状况，并指出为了实现大规模工业化应用，还需要进一步解决的关键问题。 富氧燃烧技术的发展背景源于应对全球气候变化的需求。根据政府间气候变化专业委员会（IPCC）的报告，人类活动导致的温室气体排放，尤其是CO2，是造成气候变暖的主要原因。CO2占人类活动引起的所有辐射效应的63%，且电力行业是CO2排放的重要源头。因此，寻求减少燃煤电厂CO2排放的方法变得至关重要。富氧燃烧技术，也称为O2/CO2燃烧技术，是一种有望实现大规模碳捕集和储存（CCS）的途径，因为它能产生高浓度的CO2，便于后续捕集和储存。 该技术由Horne和Steinburg在1981年首次提出，主要包含三个步骤：空气分离以获取O2和CO2；使用O2和CO2进行燃烧和发电；然后通过压缩和脱水，使烟气中的CO2浓度达到95%，便于进一步处理。富氧燃烧技术有以下几个显著特点： 1. 减少理论空气需求量，降低了辅助设备的投资，同时减少了烟气量，减小了烟气处理设备的体积。 2. 燃烧产生的烟气中含有更多的三原子气体，理论上提高了燃烧温度，降低了炉膛出口温度，有利于锅炉设计的小型化，以及防止煤的着火和结渣。 3. 氮氧化物（NOx）排放显著降低，这得益于烟气循环过程中NOx的还原，减少的烟气排放量，以及高浓度CO2环境下的NOx还原反应。 4. 由于排烟温度和烟气量的降低，锅炉热效率得以提高。例如，在1025t/h的锅炉中，采用O2/CO2燃烧技术，热效率可提升约5%。 5. 该技术对现有锅炉的改造需求较小，根据美国阿贡国家实验室的研究，只需要添加空气分离设备即可进行改造。 尽管富氧燃烧技术在节能减排上具有显著优势，但要实现大规模应用，还需克服若干挑战，如空气分离过程的能量消耗、烟气中其他污染物的控制、以及经济性等。未来的研究工作应集中于优化技术，降低成本，确保安全运行，并探索与碳捕集和储存系统的有效集成。 富氧燃烧技术作为应对气候变化、降低燃煤电厂CO2排放的战略选择，正在不断发展中。随着技术的进步和环保要求的提高，这一技术有望在未来电力行业中扮演重要角色。