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富氧燃烧技术及其对环境的影响概述

摘要：本文简要介绍了富氧燃烧技术的基础知识，阐述了富氧技术关键因素之一是富氧空气的制取方法，并对运用富氧技术对环境造成的影响作了简要分析，得出富氧燃烧技术是一项非常有效的降低CO2排放的技术路径。最后我们对富氧技术提出了新的问题，即如何降低氧气制备和CO2回收处理技术的成本。

关键词：富氧燃烧；CO2排放；环境保护

Abstract：Thispaperbrieflyintroducesthebasicknowledgeofoxygen-enrichedcombustiontechnology，elaboratesthatoneofthedecisivefactorsofoxygen-enrichedcombustiontechnologyisthepreparationmethodforoxygen-enrichedair,andsimplyanalyzestheimpactonenvironmentifweappliedtheoxygen-enrichmenttechnology,drawingtheconclusionthattheoxygen-enrichedcombustiontechnologyisaveryeffectivewaytoreducetheemissionofCO2．Additionally,weputsforwardsomenewquestions：howtoreducethecostofoxygenpreparationandCO2recyclingtechnology．

Keywords:oxygen-enrichedcombustion；CO2emissions；environmentalprotection

1.前言

燃烧是能源利用的一种主要形式。随着经济的日益发展，社会对能源的需求日益加剧。但大量燃烧导致能源利用过程中存在严重的环境问题[1]。其中温室气体CO2导致的气候变暖已经成为一项全球性的环境问题。降低CO2排放是我们人类面临的重大课题。

在燃料能量转化过程中，主要有3种方法可减少CO2排放[2]：

(1)提高电站能量转化的效率，如利用超临界或超临界发电技术；

(2)利用可再生能源或核能代替常规的化石燃料，如生物质能、风能和核能；

(3)通过CO2捕集封存技术进行碳排放管理，例如富氧燃烧技术。

由于在未来很长一段时间内化石燃料燃烧的发电量仍将占全球发电量的主要份额,因此有必要针对化石燃料燃烧的CO2减排技术开展深入研究。富氧燃烧技术不仅能实现CO2的大规模捕集和SO2的方便处理,而且能大幅度降低NOx排放,是一种清洁的燃煤发电技术,具有广阔的发展前景。

2.富氧燃烧技术理论基础

富氧燃烧（简称OEC，Oxygen-EnhancedCom-bustion）是通过提高助燃空气中的氧气比例强化燃烧，达到高效节能的目的。富氧燃烧是把含氧量大于21%的气体用于供给锅炉的强化燃烧。富氧燃烧技术首先是由Horne和Steinburg于1981年提出的[3]，利用空气分离系统获得富氧甚至纯氧，与燃烧后产生的部分烟气混合后送入炉膛与燃料混合燃烧(如图1)。

在采用富氧燃烧技术的电站系统中，通过空气分离制得的氧气与再循环的烟气混合形成的O2/CO2混合气作为助燃气体进入锅炉炉膛,最后对燃烧后烟气中的CO2进行液化处理，以便进行利用或封存。

其燃烧系统的主要特点：(1)通过空气分离器制取氧气，目前也有研究者提出利用膜分离的方法[4]制取氧气，以降低氧气制备的成本；(2)采用烟气再循环,以烟气中的CO2来代替助燃空气中的N2与O2一起参与燃烧，中和炉内高温,避免水冷壁膜态沸腾。燃烧过程中可以通过调整再循环烟气的比例来调整炉膛内的氧气浓度,形成富氧燃烧。燃烧过程中可以通过调整再循环烟气的比例来调整炉膛内的氧气浓度,形成富氧燃烧。

传统燃煤过程中的CO2排放浓度基本在15%以内，回收分离的费用很高。O2/CO2燃烧过程中，CO2排放浓度可以达到90%以上[5-6]，脱水后甚至到95%以上[7-9]，不必分离即可将大部分烟气直接液化处理，方便了CO2的回收利用。

图1富氧燃烧技术原理图

富氧助燃是近代燃烧的节能技术之一。富氧助燃技术能够降低燃料的燃点，加快燃烧速度、促进燃烧完全、提高火焰温度、减少燃烧后的烟气量、提高热量利用率和降低过量空气系数，被发达国家称为“资源创造性技术”。国内外对富氧助燃技术的机理都有一定的认识，在实际工程中也进行了一定的实践研究。富氧助燃技术在应用过程中关键因素之一是富氧空气的制取，这