目前,氣候變化已成為人類面臨的最嚴峻、最深遠的挑戰之一,溫室效應的增速大大超過了地球生態警戒線。在各種溫室氣體中,CO2以其較長的壽命及超高的生成量而對溫室效應的貢獻最大。面對我國目前嚴峻的CO2排放形勢,實施CO2減排技術迫在眉睫。
富氧燃燒技術是一種燃燒中的CO2捕集及封存利用(CCUS)技術,在現有的傳統空氣氣氛電站鍋爐系統上,利用氧氣和部分再循環煙氣混合取代空氣作為氧化劑,提高尾部煙氣中CO2濃度,以實現CO2捕集的目的。
利用空氣分離裝置制取高純度的氧氣(一般達到95%以上),同時利用再循環風機從尾部煙道引回一部分煙氣(稱為再循環煙氣);將氧氣和再循環煙氣以一定的比例混合后通入爐膛,鍋爐可以是煤粉爐或者循環流化床鍋爐;鍋爐燃燒后尾部排出的煙氣中含有高濃度的CO2和H2O,以及少量的O2和SO2、NOx等污染物;除了返回爐膛的部分煙氣,其余部分煙氣通過干燥和純化處理,便能得到高濃度的CO2,再經過壓縮后就可以進行運輸、利用或填埋,最終達到CO2捕集和封存的目的。
循環流化床富氧燃燒技術是將循環流化床燃燒技術和富氧燃燒技術有機結合的新型潔凈燃燒技術,它充分發揮兩者的優勢,不但燃料適應性廣、燃燒強度大和脫硫成本低,同時燃燒產生的煙氣中CO2濃度高,容易實現CO2的捕集與封存,是控制CO2生成的有效途徑之一。與煤粉爐富氧燃燒技術相比,循環流化床富氧燃燒技術還可以采用外置床換熱器,實現更高氧氣濃度的富氧燃燒,降低鍋爐尺寸,并減少生成的煙氣量,降低循環流化床富氧燃燒的建設和運行成本。由于循環流化床富氧燃燒技術所擁有的這些優點,該技術已經成為國內外研究的熱點。
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