流化床富氧燃烧技术的研究进展

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第2 3卷第 2期 20 0 7年 3月文章编号： 10 -0 X 2 0 )20 0 -4 0 50 6 (0 70 -0 40

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流化床富氧燃烧技术的研究进展重庆大学动力工程学院张清陈继辉卢啸风刘汉周

摘 要：流化床富氧燃烧技术可以更有效地收集 C 2 0-还能减少 N x o捧放-是一种很有潜力的综合控制燃烧污染物捧放的新型洁净燃烧技术。介绍了国内外对流化床富氧燃烧的燃烧机理、经济性以及氧气浓度对 C B锅炉设计影响的研究现状 .指出了存在的问题-并 F对下一步工作给出了建议.

关键词：流化床；富氧燃烧；O/ O 2 2 C中图分类号：T 6 KI文献标识码：A

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Z HANG Qig CHE J—u, U iofn, I nz o n, N i iL X a -e g L U Ha -h u hAb t a t s r c:Ox g n e nc e y e - n h d CFB n to l n b e mo e e f in o c p u o n y e a l r f ce tt a t r C l e b taS a o rNOx e s i n u l h s a l we O miso, wh c 0 e t l e t p la o u t n tc n l g a a v r l c n r l o l tn se s i n. tito u e e ih i a p tn i w e c e n c mb si h o o y t t n o e al o to l a t mi o I r d c d t s an y o e h c p u n h c re t d v l p n f su y o o u to h r ce i is a d e o o c n e / u r n e eo me to t d n c mb si n c a a trs c n n mis u d r O2 t c CO2 a mo p e e o ic l i g t s h r n cr ua n t

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f fudz db d a dt ee e to x g n c n e tain o B olrd sg, ihp itdo t ee i e tp o lmso n h c e h t to y e -n c e x g n e r h dCF a dp e e t d s mea v c st u t e i Bn r s n e o d i e of r rwo k . h rs Ke ywo d: u d z d b d o y e - rc e mb s i n O2CO2 r s f i ie ; x g n e i h c l e n d o ut;/ o

为减轻化石燃料电站锅炉产生的C 2 O引起的温室效应， 可以对其排烟中的C 2 O进行分离收集处理。然而，在常规燃煤电站锅炉排烟中C 2 O浓度一般为3%~ 1%, 5在较低的压力下从以氮气为主要成分的混合气体中分离较低浓度的C O2气体难度较大，从而导致分离设备复杂，成本较高。富氧燃烧就是在这一背景下提出来的，它是以O/ O混合物为基本 2 2 C燃烧气体的燃烧过程。富氧燃烧技术 ( -rc Po s)又 N2f rc s e e

作费用就相对于煤粉炉富氧燃烧低叼 F还具有对燃料适；C B应性广的优势【。 4】国内外对富氧燃烧技术的研究主要集中在煤粉炉上，而目前仅有日本北海道工业研究所、荷兰D l科技大学、 ef t波兰 C c o h w科技大学、加拿大O t a zs co a t t w能源科技中心、芬兰 a L p cna t技大学、美国AL T a p erna科 S OM以及国内的浙江大学

等几个国家和机构对流化床富氧燃烧技术进行了相关的研究，究重点主要是流化床富氧燃烧的燃烧机理、 I O 研 No和S 2的排放特性以及氧气浓度对C B F锅炉设计的影响等。了推为广流化床富氧燃烧这一新技术在国内的研究应用，详细介绍了此项技术的国内外研究现状，指出了存在的问题，并给出

称od o2 c燃烧技术，或者空气分离/气再循环技术，其原烟理图见图 l。富氧燃烧技术的燃烧产物中C的含量达到 O2 9%,可不必分离而将大部分的烟气直接液化回收处理，从 5而达到了降低回收C成本的目的。该技术首先由Ho和 O2 me

S ib r e t n ug于 18年提出，经美国A曙0国家实验室的研究 91肌e证明只需要将常规锅炉进行适当的改造就可以采用此技术。

了下一步的工作建议。

l流

化床富氧燃烧的机理研究现状11结焦性的研究 .

Alo t s m在内径为 l . m的鼓泡床上进行了空气和不 O1 c 6图 l富氧燃烧技术原理示意图 流化床富氧燃烧技术是将流化床洁净燃烧技术和富氧燃烧技术结合在一起的新型洁净燃烧技术，包括鼓泡床、循环床和加压流化床，它可以充分发挥两者的优势，是近期内 控制由CO引起的温室效应的有效途径之一，它所运用的技 2术都已商业化 (如利用低温空气分离技术生产氧气和气体的

同氧气浓度的 O2 O2/的对比燃烧试验。试验发现当氧气浓 C度超过 3%时，床层颜色从桔黄色变为亮白色。 0在氧气含量在 5%,正常的流化风风速为 05/ 0在 .2m s时发现了结焦。当风速增加为 08 s .5 m/时，结焦现象消失【。C B富氧燃烧的 I F】流化风量和燃烧用风量与常规 C B空气燃烧必然会有所不 F同。

处理)【】 l。与煤粉炉富氧燃烧技术相比，流化床富氧燃烧技 2术在C 2 O分离收集的某些方面更有优势。比如在一定高的氧气浓度下， F富氧燃烧的烟气再循环系统的建设费用和操 CB收稿日期：0 60 -3 2 0 -91张清(9 1) 18-.男 .硕士研究生 .重庆 .4 0 3 00 0 庆市自然科学基金计划项￣(06 B 2 4重 20B 62)

12传热 .

富氧燃烧系统的烟气流量比空气燃烧的烟气流量小，并且锅炉结构更加紧凑，所以在炉膛内部和对流烟道中传递的热量更少。这就要求外置式换热器所吸收的热量必须在整个热负荷中占有更大的比例，如图 2所示，空气燃烧系统和 O含量为 7%的富氧燃烧系统热负荷分配图。 2 0

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第 2期

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清等：流化床富氧燃烧技术的研究进展

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在空气燃烧时，烟气中 C 2 O的浓度一般低于 2%,石 0灰石将在 ( 6℃)左右发生煅烧反应，这个温度刚好低于 70 C B常规燃烧温度约 8 5 0 F 1￣9 0℃。然而，在富氧燃烧中， c 2 o浓度一般高于 7%,为了保证煅烧反应的顺利进行，这 0

就要求炉膛温度在约 9 0℃以上。这样就有两个问题必须 0注意：

()对某些燃料而言， 1在如此高的操作温度下就必须考虑灰

熔点和脱硫效率。空嗽 嗽

()当灰冷却到煅烧温度以下时，如果 C O暴露在高 2 a C浓度下，再碳酸化反应就会发生，l: O2 l pC O+ O2" a O3Q a C -CC+ -

图 2空气燃烧系统和 O含量为 7%的 2 0

富氧燃烧系统热负荷分配图除了热负荷分配的不同，在 C B富氧燃烧锅炉设计时 F

在那些温度低于煅烧温度的地方，诸如，外置式换热器和烟道，就必须考虑再碳酸化反应对传热的影响了。 AL T M和 C ai SO zk￣m都发现 C O颗粒的表面积和孔隙 a率取决于它的煅烧条件。C O的脱硫效率随着 Co浓度的 a 2增加而增加。

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