温室效应与CO2减排

气候变暖、温室效应、温室气体、二氧化碳已成为互联网和国际社会普遍关注的词语，究其所在，只因其关系到我们赖以生存的自然环境，关系到人类社会的可持续发展。本文在对温室气体和中国能源结构进行阐述的基础上，按照煤炭燃烧的顺序列举了国际和国内开展降低二氧化碳排放的技术和试验研究现状，其中整体式煤气化燃气一蒸汽联合循环（IGCC）是燃烧前脱除CO2的成熟技术，CO2／O2循环燃烧是有待工业试验的燃烧中脱除技术，碳捕捉及封存技术（CCS）是极具开发的燃烧后脱除技术。若将“碳捕捉及封存技术（CCS）”与“整体煤气化联合循环技术（IGCC）”二者结合，将实现二氧化碳的零排放，实现绿色电力，是当前最具开发潜力的洁净燃烧技术。     

燃煤O2/CO2循环燃烧过程中SO2与NOx协同脱除的中试研究

由于温室气体影响导致的全球变暖和气候变化日趋严重,温室气体CO2的捕集和封存作为一个缓解气候变化潜在的技术越来越引起全世界的关注。O2/CO2循环燃烧被认为是一种效率高、风险小的CO2捕集方式。该文采用高硫(2.235%)的贫煤,在0.3 MW中试台架上,对O2/CO2、O2/CO2喷钙和O2/CO2循环燃烧喷钙等3种工况进行了SO2和NOx协同脱除的研究。以空气气氛下的燃烧排放作为基准。研究表明：在高CO2气氛下,喷钙脱硫的效率得以显著提高,同时NOx的脱除效率也有明显提高;在O2/CO2 循环燃烧喷钙的工况下,脱硫效率达96%,脱硝效率达89%,尾部烟气中SO2、NOx排放满足国家火电厂大气污染物排放标准的要求。     

O2/CO2与空气对燃煤汞形态分布的影响

为研究O2/CO2和空气燃烧方式对汞形态分布影响的差异,借助管式试验炉,对空气和O2/CO2 2种气氛下对4个煤种分别在600、800、1 000 ℃下进行了堆燃。燃烧过程中烟气的汞排放,采用Ontario Hydro方法进行吸收测试,比较了O2/CO2和空气气氛下的汞形态分布特点。试验结果表明,在相同温度下,与空气燃煤相比,煤粉在O2/CO2气氛下燃烧单质汞含量升高,二价汞含量降低。随着反应温度的升高,这两种气氛下单质汞的含量均逐渐降低,而二价汞的含量逐渐升高。同时在相同温度和反应气氛下,不同煤种汞形态分布不同,含硫量高的煤燃烧烟气中二价汞的含量比低硫量的煤高,而单质汞的含量比含硫量低的煤要低。而煤粉充分燃烧时,温度和煤种对于4种燃烧气氛下灰分中残留汞元素含量产生较小影响。     

O2/CO2燃煤锅炉机组与传统燃煤锅炉机组的差异

为了减少燃煤电厂的CO2排放量,由此发展了O2/CO2燃烧技术。该技术建立在常规燃煤锅炉基础上,但是与常规锅炉在燃烧特性及设备要求上又有所不同。本文从O2/CO2锅炉添加的设备、传热特性及对机组设备的要求等方面简要介绍了2种燃烧技术的差异。     

中加合作燃煤锅炉CO2减排项目总结会在北京召开

2006年4月13日，由西安热工研究院和加拿大自然资源部能源技术中心（CANMET）共同主办的“降低中国燃煤锅炉CO2排放项目（REMCO）”总结暨技术交流会在北京召开。国家商务部、国家发改委气候办、国家科技部有关领导应邀到会并讲话。     

O2/CO2燃烧技术研究进展1:燃烧与传热特性

O2/CO2燃烧技术不仅能实现CO2的大规模捕集,而且能大幅度降低NOx排放,并使得SO2的处理更加容易,被认为是一种接近于零排放的洁净煤燃烧技术.介绍了O2/CO2燃烧技术的研究进展,描述了O2/CO2燃烧技术在燃烧特性和传热特性方面的研究现状及存在问题,并在此基础上总结了该技术尚待进一步解决的问题,以及今后的研究方向.     

O2/CO2燃烧对电除尘器运行的影响

通过分析空气分离/烟气再循环燃烧特性,建立了O2/CO2条件下烟气中CO2,SO2,H2O,N2,O2成分的数学模型。通过与空气条件下的燃烧对比得出:采用空气分离/烟气再循环燃烧,烟气中水蒸气、二氧化硫和二氧化碳的含量增大较多,起晕电压略有增加,火花电压提高较多,这些变化有利于电除尘器的运行。     

新型高效O2/CO2煤粉燃烧技术

论述了CO2分离回收技术的研究现状,在介绍O2/CO2燃烧的原理及降低NOx、SO2方面研究进展的基础上,指出O2/CO2燃烧方式不仅易于分离和收集CO2,同时可有效地控制SO2和NOx排放,是一种能够综合控制燃煤污染物排放的新型高效洁净煤燃烧技术.并从模式系统选择、电厂布局、燃料类型的选择、制氧厂规模及发电效率等方面...     

O2/CO2燃烧方式的锅炉热力计算方法研究与分析

对常规热力计算方法进行改变,使其适用于O2/CO2燃烧技术。将该方法应用于煤粉在不同比例O2/CO2气氛下燃烧中,计算结果与实验结论相吻合,由于各参数改变有严格理论指导,可用于O2/CO2燃烧方式热力计算;并将结果与煤粉在常规空气中燃烧所得结果进行了对照分析,表明在O2/CO2=30/70时所得参数与空气中燃烧相似。     

O2/CO2气氛下燃煤SO2排放特性的实验研究

在沉降炉实验台上通过在线烟气分析仪考查了燃煤烟气的组成以及燃烧气氛、CO2浓度、温度和燃料/氧气化学当量比对SO2的排放规律。结果表明,相同操作条件下O2/CO2燃烧可获得高达80%左右的CO2浓度,但烟气中CO含量明显高于O2/N2气氛下燃烧时的情况。高浓度CO2的存在使得SO2的排放较常规燃烧方式下有所降低,并且随着气氛中CO2浓度的增加呈递减趋势,但随着燃烧温度的升高,煤粉燃尽程度的增加以及其余含硫物相向SO2的转化使得其排放浓度逐步增加。在2种气氛下,SO2的释放浓度在贫燃料区随燃料/氧气化学当量比f的增加而增加,而在f大于1.2的富燃料区随燃料/氧气化学当量比的增加而降低。     

O2/CO2气氛下痕量元素的赋存和迁移特性

在管式炉中进行徐州烟煤的燃烧实验。通过改变燃烧气氛,用电感耦合质谱分析仪(inductively coupled plasma- mass spectrometry,ICP-MS)研究O2/CO2燃烧方式下O2含量及温度对煤中As、Cr、Pb等痕量元素赋存、迁移特性的影响,并在相同的氧浓度下研究CO2浓度对痕量元素排放的影响。结果表明：痕量元素及其化合物的熔点、沸点等物理性质对元素挥发影响很大;较之常规燃烧方式,O2含量的变化并没有改变As、Cr、Pb、Ni等痕量元素在底灰中的含量随温度升高而降低的总体规律;随着燃烧气氛中O2含量的升高,Cr、Ni在底灰中的含量有所降低,而As、Pb在底灰中明显富集;随着温度升高,燃烧气氛对As在底灰中富集的影响逐渐减弱;此外,在相同的O2含量下,CO2含量越高,As在底灰中的含量越低,因为高浓度的CO2在一定程度上抑制了更易挥发的次氧化物或单质的生成。     

O2/CO2气氛煤粉燃烧特性试验研究

O2/CO2燃烧技术是一种可分离回收CO2的新型燃烧技术，其燃烧机理与常规空气气氛燃烧存在着较大的差异。为此，该文在热重分析仪上进行了模拟空气气氛及不同O2浓度(j(O2)=21%、30%、40%、80%)的O2/CO2气氛下3种不同品质煤粉(龙岩无烟煤、贵州烟煤、元宝山褐煤)的燃烧特性试验，确定了3种煤粉的燃烧特征参数及综合燃烧性能指数。试验结果表明，O2/CO2气氛下煤粉的燃烧分布曲线与O2/N2气氛下有明显不同，相同O2浓度的条件下，O2/CO2气氛下煤粉燃烧速率低，燃尽时间长。在O2/CO2气氛下随着O2浓度的增加，燃烧DTG曲线向低温区偏移，着火温度及燃尽温度降低，燃尽时间缩短，煤粉综合燃烧特性指数增大，表明提高O2浓度可改善O2/CO2气氛下煤粉的燃烧特性。     

采用O2/CO2燃烧方式的锅炉热效率计算与分析

介绍了O2/CO2燃烧方式的技术特点,采用ASME PTC 4-1998中计算锅炉热效率的热损失法对某电站300 Mw机组锅炉在O2/CO2和空气气氛下的各项热损失和锅炉热效率进行了计算比较.结果表明,采用O2/CO2的富氧燃烧技术可明显提高锅炉热效率,而且烟气中高浓度的CO2降低了分离回收CO2的成本.另外,通过对比不同氧气浓度下的锅炉热效率,表明采用O2/CO2燃烧方式时,O2的容积百分数不宜大于30%.     

O2/CO2气氛下烟煤燃烧过程中S的析出特性

通过X射线光电子能谱仪对徐州烟煤中S的存在形态进行分析,在常压热重分析仪上进行了烟煤在模拟空气和不同O2/CO2浓度下的燃烧试验,并通过傅里叶变换红外光谱仪对其中S的释放进行测量。结果发现,在模拟空气气氛和30%O2/70%CO2气氛下,煤燃烧过程中SO2的排放浓度随时间呈双峰析出;在21%O2/79%CO2气氛下,SO2浓度随时间变化出现3个峰值;在高O2浓度下(不小于40%)时,SO2随时间呈单峰析出。在空气气氛下,烟煤燃烧的SO2总生成量比在同等O2浓度的O2/CO2气氛下小;随着O2浓度的提高,O2/CO2气氛下烟煤燃烧的SO2总生成量先升高后减小。     

O2/CO2气氛下炉膛改造的热力计算研究

以某电厂300 MW常规煤粉炉膛为研究对象,将传统的热力计算方法进行改进,得到O2/CO2气氛下锅炉主要热力参数的计算方法.计算了不同O2浓度的O2/CO2气氛下燃烧的主要参数并对计算结果进行比较分析.结果表明,当O2浓度为0.3时各个主要的热力参数和空气气氛下最接近.以O2浓度为0.3为例,假定炉膛吸热量不改变,通过改进的热力计算方法,将炉膛结构进行合理的改造,得到一种炉膛结构.对改造前后的炉膛结构进行了热力计算,并且对计算结果进行了对比分析.研究表明,改造后的炉膛可以用于O2/CO2气氛的燃烧.     

O2/CO2气氛下燃煤NO排放特性的实验研究

在沉降炉上通过在线烟气分析仪研究了燃烧气氛、CO2浓度、温度及燃料/氧气化学当量比对O2/CO2气氛下燃煤NO排放的影响规律。结果表明,O2/CO2气氛下NO的排放浓度总小于O2/N2气氛下的情况,在无烟气再循环的情况下降幅约为20%~40%。2种气氛下NO的沿程析出均表现出类似的规律,但因煤质而有所不同。随着进气中CO2浓度的增加,NO的排放浓度呈现降低的趋势。与21%O2/ 79%Ar气氛下相比,21%O2/79%CO2气氛下NO排放浓度的降幅在30%~50%。随着温度的增加,2种气氛下NO的排放浓度均增加。随着燃料/氧气化学当量比(f)的增加,NO排放浓度呈现出先增加后降低的趋势,其最大排放浓度均出现在f=0.8左右;在f远大于1的富燃料区,2种气氛下NO的排放浓度基本可以降到一致的水平。