00富氧方法和技术.doc

火力发电CO2减排技术应用和分析——富氧燃烧 膜法富氧技术 Modern Oxyfuel coal-fired Power Plant with CO2 Emission and Capture —Oxygen enrichment Membrane and 富氧燃烧技术被称为“资源节约技术”，富氧助燃属于节能环保的开发领域，是世界发达国家燃烧技术节能研究热点之一，已经在燃烧的各个领域开始应用CO2排放和高效分离提纯方法。 通常空气中氧的含量为20.93%、氮为78.1%少量惰性气体等占空气总量约4／5的氮和其他惰性气体非但不助燃，反而将随烟气带走大量的热能。含氧量大于20.93%。富氧空气参与燃烧给燃烧提供了足够的氧气，使可燃物充分燃烧，减少了固体不完全燃烧的排放，减少了氮和其他惰性气体随烟气带走的热能在富氧燃烧系统中，由于二氧化碳浓度较高，因此捕获分离的成本较低将具有明显的节能和环保效应。富氧燃烧技术也称为O2/燃烧技术，或空气分离/烟气再循环技术。富氧燃烧技术不仅能使分离收集和处理SO2容易进行，还能减少NOX排放，是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型洁净燃烧技术。 图1 富氧燃烧系统 2004年国家发改委就发出《关于组织实施“节能和新增能源关键技术”国家重大技术开发专项通知》，在通知中将富氧空气助燃技术列为节能环保的关键技术之一。只有富氧燃烧才能实现燃料的充分燃烧，才有节能减排的两种功效。CCS）是温室气体减排的重要技术途径，目前全世界正在大力研究开发及推广应用二氧化碳的捕集与埋存技术。富氧燃烧后捕获是一种先进的富二氧化碳捕集技术。 全球发电所排放的二氧化碳占全球二氧化碳总排放量的40%。到2030年，全球的发电量将比现在增加一倍，若不采取有效措施，二氧化碳排放量也将随之增加2/3。中国是世界第二大电力生产和消费大国，煤炭是中国的主要能源资源，在较长时期内中国的电源结构将继续维持煤电为主的基本格局。2008年世界上第一座热输入为30MW的示范机组已在德国投入运行，世界各国正在发展更大规模的示范项目。 煤炭燃烧产生大量二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物和粉尘等污染物电厂污染治理经历了除尘、脱硫、脱硝三个阶段，目前粉尘污染已经得到较好控制。而温室效应对地球的危害日渐显著，温室气体的排放控制亦必将成为火电工业环保之又一重担。燃煤每发1度电要排放出1kg二氧化碳和7g硫，火电工业被迫从脱硫时代进入脱硫脱碳的双脱时代。富氧燃烧环保特性 空气中助燃的氧仅占体积的21%，不助燃的氮氩占79%。氩、氮鼓进燃烧区后会吸热升温，导致燃烧区温度降低；氮在燃烧区会耗氧，化合反应后生成一系列的氮氧化物；燃烧后的废气，带走大量的热能浪费排入大气中的污染物增加；燃烧区内耗氧和降温导致燃料不能充分燃烧，使得一部分燃料变成烟尘又要污染大气。 传统的燃煤锅炉采用空气燃烧，产生的烟气中的二氧化碳被氮气稀释，使得二氧化碳的富集分离相当困难。富氧燃烧技术采用高纯度的氧气和循环烟气的混合气与燃料一起燃烧，产生的烟气组成以二氧化碳和水蒸气为主，通过冷凝水即可得到高浓度的二氧化碳气体，有利于捕获、利用和埋存。常规煤粉炉烟气中 CO2 浓度为14%-16%，富氧燃烧的烟气经干燥脱水后其中的 CO2 体积浓度可达95%以上，在液化处理以CO2为主的烟气时，SO2 同时也被液化回收，可省去烟气脱硫设备。1.2富氧燃烧减少硫化物的排放??煤是我国最主要的能源之一，在一次能源消费量中占75%。但是煤直接燃烧产生的是引起酸雨的主要原因。含硫化合物主要指SO2、SO3和H2S等，其中SO2的来源广、数量最大，是影响和破坏全世界范围大气质量的最主要的气态污染物，而工业生产和生活中的煤燃烧是最大的SO2排放源。1995年我国超过美国成为世界第一大排放国，每年由于酸雨造成的损失超过1000亿元人民币。如何清洁高效的利用煤已成为我国面临的主要问题。在煤的燃烧过程中，95%以上的硫转化成。控制烟气中硫的排放量可采用燃料预先脱硫、燃烧中控制脱硫和烟气脱硫三种措施。富氧助燃在提高炉温、促进反应完全、降低能耗的同时，还起到了“燃烧中控制脱硫”的功效，烟气中浓度降低，有利于减少与控制污染物的排放，因此具有显著的经济效益和效益??在燃煤锅炉上采用富氧助燃过程能有效的提高火焰温度、促进反应完全、提高热量利用率、减少烟气排放量。与此同时富氧的加入也改变了燃料煤燃烧的方式和条件，对硫化物的形成也有很大的影响。在煤燃烧时，温度大约在1400左右，煤中所含的S和H2S被氧化，生成SO2同时煤中还含有大量的Mg2+和Ca2+离子化合物，在1400和C作催化剂的条件下将发生反应：SO2+Ca2++O2 CaSO4 ,采用富氧燃烧增加了氧浓度，促使反应向右进行，降低了烟气中的SO2浓度，起到了