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循环流化床富氧燃烧技术
 

  气候变化已成为人类面临的最严峻、最深远的挑战之一,温室效应的增速大大超过了地球生态警戒线。在各种温室气体中,CO2以其较长的寿命及超高的生成量而对温室效应的贡献最大。面对我国目前严峻的CO2排放形势,实施CO2减排技术迫在眉睫。 

  富氧燃烧技术是一种燃烧中的CO2捕集及封存利用(CCUS)技术,在现有的传统空气气氛电站锅炉系统上,利用氧气和部分再循环烟气混合取代空气作为氧化剂,提高尾部烟气中CO2浓度,以实现CO2捕集的目的。利用空气分离装置制取高纯度的氧气(一般达到95%以上),同时利用再循环风机从尾部烟道引回一部分烟气(称为再循环烟气);将氧气和再循环烟气以一定的比例混合后通入炉膛,锅炉可以是煤粉炉或者循环流化床锅炉;锅炉燃烧后尾部排出的烟气中含有高浓度的CO2H2O,以及少量的O2SO2NOx等污染物;除了返回炉膛的部分烟气,其余部分烟气通过干燥和纯化处理,便能得到高浓度的CO2,再经过压缩后就可以进行运输、利用或填埋,最终达到CO2捕集和封存的目的。富氧燃烧技术具有成本低、易规模化、可改造存量锅炉机组等诸多优势,被认为是最有可能大规模推广和商业化的CCUS技术之一。 

  循环流化床富氧燃烧技术是将循环流化床燃烧技术和富氧燃烧技术有机结合的新型洁净燃烧技术,它充分发挥两者的优势,不但燃料适应性广、燃烧强度大和脱硫成本低,同时燃烧产生的烟气中CO2浓度高,容易实现CO2的捕集与封存,是控制CO2生成的有效途径之一。与煤粉炉富氧燃烧技术相比,循环流化床富氧燃烧技术还可以采用外置床换热器,实现更高氧气浓度的富氧燃烧,降低锅炉尺寸,并减少生成的烟气量,降低循环流化床富氧燃烧的建设和运行成本。由于循环流化床富氧燃烧技术所拥有的这些优点,该技术已经成为国内外研究的热点。 

  研究所从2008年开始进行循环流化床富氧燃烧试验,先后搭建了5 kW鼓泡床富氧燃烧试验系统50 kW循环流化床富氧燃烧试验系统、0.1 MW循环流化床富氧燃烧试验系统和1 MW全流程循环流化床富氧燃烧试中试装置,完成了从小型试验台到中试装置的建设工作,针对循环流化床富氧燃烧技术传热特性、燃烧特性和污染物排放特性等进行详细的研究。其中1 MW全流程循环流化床富氧燃烧中试装置为国内热功率最大,国际上氧气浓度最高(50%以上)的中试装置。研究成果在FuelApplied EnergyEnergy&Fuels和《中国电机工程学报》等国内外知名期刊上发表。