富氧燃烧碳捕获项目简介
碳捕获技术
碳捕获技术
碳捕获技术，通过化学反应捕获煤燃烧过程中产生的二氧化碳的技术。
是短期内应对全球气候变化最重要的技术之一。
该技术的产品，既可转化为农业肥料或用作石油开采的催化剂等，也可经过压缩后封存在枯竭的油田、天然气领域、海底等安全场所。
碳捕获可应用于大规模排放过程，包括煤炭和燃气发电，天然气加工和化肥生产，以及水泥、钢铁、纸浆和造纸等工业材料的制造。
这些过程的碳捕获技术可以
在减少世界温室气体方面发挥重要作用。
碳分离/捕集技术已在天然气和化肥行业中大规模推行几十年，最近开始在电力行业应用。
碳捕获有三种基本类型：燃烧前、燃烧后和带有后燃烧的全氧燃料。
1. 预燃烧过程将燃料转化为氢气和二氧化碳的气态混合物。
氢气被分离出来，可以燃烧而不产生任何CO2；然后可以压缩二氧化碳进行运输和储存。
预燃所需的燃料转换步骤比后燃所涉及的过程更复杂，使得该技术更难以应用于现有发电厂。
2. 后燃烧过程将CO2 从燃烧废气中分离出来。
可以使用液体溶剂或其他分离方法捕获CO2。
在基于吸收的方法中，一旦被溶剂吸收，CO2 通过加热释放，形成高纯度CO2
流。
该技术广泛用于捕获二氧化碳，用于食品和饮料行业。
3. 富氧燃烧过程使用氧气而不是空气来燃烧燃料。
这会产生主要是水蒸气和CO2 的废气，这些废气可以很容易地分离以产生高纯度的CO2 流。
富氧燃烧碳捕集关键技术
富氧燃烧碳捕集关键技术富氧燃烧碳捕集（Oxy-fuel Combustion Carbon Capture，OFCCC）是一种用于减少二氧化碳（CO2）排放的技术，它结合了富氧燃烧和碳捕集两种关键技术。
以下是这两个关键技术的简要说明：1. 富氧燃烧技术：富氧燃烧是一种改进的燃烧技术，其中使用富含氧气的气氛代替空气作为燃烧过程的氧源。
在传统的空气燃烧中，氮占空气的大部分体积，导致产生大量氮氧化物和CO2，使二氧化碳捕集变得更为困难。
而在富氧燃烧中，氮的含量显著降低，几乎所有气体都是氧和燃料的混合物，使得产生的烟气主要包含水蒸气和二氧化碳。
2. 碳捕集技术：碳捕集是指从工业排放源中捕获和提取二氧化碳，防止其进入大气并造成温室效应。
常见的碳捕集技术包括物理吸附、化学吸附、膜分离等。
在富氧燃烧碳捕集中，常用的方法是通过后燃烧过程中的气体分离和净化，将CO2从其他气体中分离出来。
这通常涉及使用各种吸附剂或溶剂，以吸附或吸收CO2。
富氧燃烧碳捕集关键技术的挑战和发展：能源效率： 富氧燃烧可能会降低能源系统的效率，因为提供纯氧通常需要额外的能量。
因此，技术的发展需要克服这一挑战，以确保能源系统的整体效益。
设备成本： 富氧燃烧和碳捕集设备的建设和维护成本相对较高。
技术的成熟和规模化可以帮助降低这些成本，使其更具吸引力。
二氧化碳的后处理： 将捕集到的二氧化碳进行储存或利用是一个重要的问题。
开发高效、安全和经济的二氧化碳后处理技术是富氧燃烧碳捕集的另一个关键方面。
系统集成： 将富氧燃烧和碳捕集集成到现有能源系统中是一个复杂的工程问题。
需要综合考虑系统的各个方面，确保其在实际工业应用中的可行性和有效性。
富氧燃烧碳捕集技术在减缓气候变化和实现清洁能源转型方面具有潜在的重要性，然而，要实现其广泛应用，仍需不断的技术创新和工程实践。
碳捕获技术
在过去的几十年中，人们在开发用于二氧化碳捕获，存储和利用的新技术方面做了很多努力。
但是，对电厂实施大规模的二氧化碳捕集还存在许多技术上的挑战[。
二氧化碳的生产经历捕获与分离、储存或再利用的简化流程。
其中，CO2捕集是经济化关键一步，有三个技术路线：（1）燃烧前捕获：从上游气化单元的重整合成气中捕获CO2，（2）富氧燃烧捕获：燃料完全燃烧，利用水分离技术在后端捕获CO2，（3）燃烧后捕获：从燃烧后的烟道气中捕获二氧化碳。
当然每种技术路线都有自己的优缺点，选择合适的捕获系统需考虑很多因素，例如烟道气中CO2的压力和浓度，固态燃料与液态燃料的区别等等，捕获后，二氧化碳可以在地下存放，用于提高原油采收率，转换成其他有用的化合物。
当前的CO2捕获和分离技术主要包括溶剂分离法、吸附剂分离法和膜分离法等，CO2捕获较依赖于捕获方法或材料的化学反应。
限制CCS技术长期使用的主要制约因素是CO2捕获的高成本。
燃煤发电中碳捕集技术的发展方向
当前常用的二氧化碳捕集技术可分成三大类：燃烧后捕集技术、富氧燃烧技术和燃烧前捕集技术。
燃烧后捕集技术就是从燃烧生成的烟气中分离二氧化碳，主要包括化学吸收法、物理吸附法、膜分离以及低温分馏等技术。
燃烧后捕集是一种很好的方式，因为它不影响上游燃烧工艺过程，并且不受烟气中CO2浓度影响，适合所有的燃烧过程。
富氧燃烧技术是用高纯度的氧代替空气作为主要的氧化剂燃烧化石燃料的技术。
它在保留原来的发电站结构的基础上，把深冷空气分离过程与传统燃烧过程结合起来，使烟气中的CO2浓度可达到80%或更高，再经过提纯过程可以达到95%以上，从而满足大规模管道输送以及封存的需要。
燃烧前捕集技术主要是指燃料燃烧前，将碳从燃料中分离出去，参与燃烧的燃料主要是H2，从而使燃料在燃烧过程中不产生CO2。
该技术的主要优点是CO2浓度较高，捕集系统小、能耗低，主要缺点是系统较为复杂，其应用的典型案例是整体煤气化联合循环系统（IGCC）。
根据我国的实际情况，研究者建议我国中长期碳捕集技术路线图如下：2015—2020年对于燃烧后捕集技术：重点发展醇胺法捕集技术，开展工业示范和规模化技术推广，进行热钾碱法捕集技术研发。
对于富氧燃烧技术：重点开展低能耗、低成本氧气提纯技术，降低大型空分工艺能耗，研发高温耐热材料及燃烧锅炉设备，减少空气污染。
对于燃烧前捕集技术：加大高温煤气净化技术研发、低能耗高效率燃气轮机的研发、高效气化炉研制及低能耗制氧空分系统和蒸汽循环系统探究，开展IGCC 项目中试示范。
2020—2030年对于燃烧后捕集技术：实现醇胺法捕集技术商业化推广，进行热钾碱法捕集技术示范。
对于富氧燃烧技术：积极开展大型富氧燃烧捕集技术示范，进一步评价技术的可行性和经济性。
对于燃烧前捕集技术：通过新技术研发和耦合新能源工艺流程的优化，形成低成本、低能耗、高性能燃烧前捕集技术，并进行工业示范。
2030—2050年对于燃烧后捕集技术：形成低成本燃烧后捕集技术体系并商业化应用。
200MW富氧燃烧碳捕获示范工程控制策略分析
200MW富氧燃烧碳捕获示范工程控制策略分析【摘要】该文以神华集团重点科研项目200MW富氧燃烧碳捕获示范工程为研究基础，对富氧燃烧燃烧技术概念及发展该技术的必要性描述，文中着重对富氧燃烧锅炉与常规燃煤锅炉的控制技术加以对比分析，研究并提出针对富氧燃烧具备特殊性的热工控制系统的主要控制策略要点，机炉协调、送风系统自动调节、氧量调节、氧浓度自动调节及空气向富氧燃烧模式切换过程控制等模拟量控制系统（BMCS）调节的方法，为富氧燃烧碳捕获工程示范项目的建设推进和发展奠定技术基础。
【关键词】富氧燃烧控制策略模拟量控制系统中图分类号：TF636随着科学问题认识的逐渐加深人们越来越认识到了气候的变化对人类生存环境和社会经济发展的危害，化石燃料利用致使大气中以二氧化碳为主的温室气体的浓度大量增加，导致了温室效应的增强，从而使得全球气候的变暖。
富氧燃烧技术是用纯氧代替空气进入燃煤锅炉进行燃烧并对燃烧后的二氧化碳气体进行压缩纯化并收集实现化石燃烧燃烧的环保处理，一种新型清洁、高效的燃煤发电技术。
1 200MW富氧燃烧碳捕获示范工程概述及系统工艺分析1.1 200MW富氧燃烧碳捕获示范工程系统介绍鉴于该技术有别于常规燃煤电厂固有技术，其自动控制策略及调节方法许重新进行分析研究。
依托神华集团重点科研项目200MW富氧燃烧碳捕获示范工程为研究基础，对富氧燃烧锅炉与常规燃煤锅炉的控制技术加以对比分析，研究并提出针对富氧燃烧具备特殊性的热工控制系统的主要控制策略要点及模拟量控制系统（BMCS）调节的方法，以保证富氧燃烧碳捕获工程示范项目的稳步推进及富氧燃烧技术的持续发展。
本系统选用中速磨煤机正压冷一次烟气再循环风机（冷一次风机）直吹式系统，配富氧燃烧锅炉（四角切圆炉或前后墙对冲炉）。
配有2台离心式二次烟气再循环风机、2台离心式引风机、2台离心式一次烟气再循环风机、1台增压风机、2台密封风机（一运一备），运行期间，再循环烟气正压送入炉膛，烟气负压排出炉膛。
富氧燃烧
富氧燃烧使得烟气量大量减少，会导致烟气流速下降，对流换热减弱等问题。相同功率的锅炉结构更加紧凑，炉膛内部和对流烟道中的换热比例减小，外置式换热器传递的热量所占比例会相应增加。
5.
5.1
预混富氧指预先将空气与氧气混合成富氧空气，再与燃料混合进入炉膛燃烧的富氧燃烧技术。这种方法用于需要的氧浓度较低的场合。由于这种方式只需要改变投入一次风的部件，改造简单，因此许多传统燃烧器都可以调整为这种富氧燃烧方式。但是由于一次风中含氧量过高，会出现火焰较短、燃烧器喷嘴温度过高等问题。
6.1.2
碳氢化合物燃料燃烧时，若燃料过浓，则会产生快速型NOx。它由Fenimore在1971年通过实验发现。碳氢化合物高温会分解生成CH自由基。CH自由基与空气中N2反应生成HCN和N，再进一步与氧气快速反应生成NOX。炉膛压力越大，快速型NOx产生速度越快。以上两种NOx在燃烧产生的NOx中都不是主要成分。而燃料型NOx占了燃烧NOx产物中的大部分。富氧燃烧采用CO2代替N2燃烧，减少了热力型NOX和快速型NOX的产生。
膜分离法：这种方法利用了膜对不同气体的渗透性能不同，采用类似于过滤的方法将氧气从空气中分离。这种方法投资少，得到的氧气浓度低（25%~40%）。规模越小，采用膜法制氧就越经济。
三种制氧方法的特点对比见表1[]。
表1各种氧气制备方法的比较
深冷分离法
变压吸附( ห้องสมุดไป่ตู้SA )法
膜分离法
原理
利用液化后各组分沸点差异来精馏分离
5.2
混氧燃烧技术将燃料与氧气预先混合，再混入空气进行燃烧。这种方法使燃料与氧气混合得更均匀。若是燃烧器有两个燃料进口，只需将其中一个改为输入纯氧即可，改造成本低。这种方法也存在火焰变短、燃烧器喷嘴温度过高等问题。
双碳背景下富氧燃烧碳捕集关键技术研究及工程示范
双碳背景下富氧燃烧碳捕集关键技术研究及工程示范随着全球气候变化问题日益突出，减少温室气体排放已成为各国政府和企业的重要任务。
碳捕集技术作为减排的重要手段之一，在全球范围内受到了广泛关注。
在这样的背景下，双碳目标提出了对碳捕集技术更高要求，要求捕集碳排放并将其永久封存或循环利用，以实现碳排放的“零增长”。
双碳背景下，富氧燃烧碳捕集技术成为碳捕集技术研究的热点之一。
该技术是指在燃烧过程中使用富氧气体替代空气，以期望在燃烧产生的废气中富氧气体中碳的排放比较高，从而方便碳的后续捕集和封存。
这一技术具有高效、低成本等优点，受到了学术界和工业界的广泛重视。
为了进一步推动富氧燃烧碳捕集技术的研究和应用，国内外各界开展了大量的关键技术研究和工程示范。
本文将从以下几个方面对双碳背景下富氧燃烧碳捕集的关键技术研究和工程示范进行探讨：一、富氧燃烧碳捕集技术原理1.1 富氧燃烧原理1.2 碳捕集技术原理二、富氧燃烧碳捕集技术的关键技术研究2.1 富氧气体制备技术2.2 燃烧系统设计与优化2.3 碳捕集材料及设备2.4 燃烧产物的分离与封存技术三、富氧燃烧碳捕集技术的工程示范3.1 国际上的工程示范项目3.2 国内的工程示范项目四、未来发展趋势与挑战4.1 技术研究方向4.2 工程示范项目展望4.3 技术挑战及解决途径通过对以上内容的探讨，我们可了解到在双碳背景下，富氧燃烧碳捕集技术的研究和工程示范已经取得了一定的进展，但在原理、关键技术研究以及工程示范等方面仍有待进一步加强。
希望各界能够加大投入与支持，推动该技术的不断创新和完善，为实现双碳目标作出更大的贡献。
五、未来发展趋势与挑战在双碳背景下，富氧燃烧碳捕集技术的未来发展面临着一些趋势和挑战。
了解这些趋势和挑战对于引领技术发展、应对市场需求至关重要。
5.1 技术研究方向随着对碳排放的监管越发严格，富氧燃烧碳捕集技术将不断面临技术升级和改进的挑战。
未来的技术研究方向包括但不限于：- 富氧气体制备技术的提高，包括氧气纯度的进一步提升以及氧气成本的降低等方面的研究；- 燃烧系统设计的改进，包括燃烧过程中温度、压力的控制，以及对不同燃料的适用性和稳定性的研究；- 碳捕集材料和设备的研发，包括提高碳捕集效率、降低成本、延长使用寿命等方面的改进；- 燃烧产物的分离与封存技术的进一步改进，包括对不同类型燃烧产物的分离、封存和利用技术的研究。
碳捕获
碳捕获碳捕获与封存（Carbon Capture andStorage，简称CCS）是指将大型发电厂、钢铁厂、化工厂等排放源产生的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。
CCS技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节，它可以使单位发电碳排放减少85%-90%。
碳捕获是世界发达国家在环保方面的一项新技术,主要是指将二氧化碳捕获后,存放在地下或海底里.如英国2009年能源和气候变化部提出了一个新计划,在全球范围内大力推广碳捕获技术.据专家估计,如果全面应用,可以使人类减排成本降低30%.英国在国内建设四座规模宏大的碳捕获和储存示范工程,并规定新建煤电厂至少须有2 5%的产能安装捕获设施,凡不具备碳捕获能力的煤电厂都应关闭.美国也研制了降二氧化碳封存在水泥中的新技术.我国目前正在积极研发和推广这方面的技术.两则新闻报道第一则2006年7月4—5日，中国科学技术部和英国环境部在北京组织召开“碳捕获与碳封存实现燃煤发电近零排放国际研讨会”。
科技部刘燕华副部长出席会议并做重要讲话。
来自中国有关部委的官员、有关高校、院所和企业的研究人员以及来自欧盟国家、美国、加拿大、澳大利亚等国和有关国际组织的官员和研究人员等共约200人参加了会议。
这是第一次由中国政府部门牵头组织的关于碳捕获与封存的国际会议，表明了中国政府重视减缓温室气体排放和保护全球气候，并愿意为此做出力所能及的努力。
第二则2006年10月31日，美国能源部助理部长杰弗里·D·杰瑞特在“亚太清洁发展和气候伙伴关系”会议上宣布，美国将提供4.5亿美元用于支持美国碳封存技术的研发。
并就未来10年里在美国境内进行7项碳封存测试事宜，同与会者进行了讨论。
“亚太清洁发展和气候伙伴关系”会员国包括澳大利亚、中国、印度、日本、韩国和美国。
这六个国家的人口约占全球人口的50%，它们的经济和能源消耗占全球经济和能源消耗的50%以上。
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应城富氧燃烧机组施工组织总设计前言
项目简介
35MWth富氧燃烧碳捕获关键技术、装备研发示范工程是华中科技大学的一个国家科技支撑计划项目，该项目最大特色是应用富氧燃烧和碳捕获技术。
富氧燃烧是指用比通常空气（含氧20.1%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧,富氧燃烧技术采用技术成熟的深冷分离法，利用液化后各组分沸点差异来精馏分离得到富氧，富氧燃烧能提高火焰温度，加快燃烧，降低火焰燃点，减少排气量，增加热量利用率，能极大的提高锅炉燃烧效率。
碳捕获与封存（Carbon Capture andStorage，简称CCS）是指将排放的二氧化碳收集起来，并用各种方法储存以避免其排放到大气中的一种技术。
CCS 技术包括二氧化碳捕集、运输以及封存三个环节，它可以使单位发电碳排放减少85%-90%。
从锅炉中排出的废气要被输入一个废气冷却装置,与此同时,清除其中的微粒以及进行除硫，之后,干净的废气即将进入捕碳阶段:在一个巨大的容器中,溶剂即将“清洗”干净的废气,并把二氧化碳置换出来。
接下来,二氧化碳和溶剂的混合物在一个独立的罐中加热,产生出一股纯粹的二氧化碳以及重新释放了溶剂,此溶剂又随之被回收到上述的清洗环节。
它采用的化学反应原理是氨与二氧化碳反应后,形成碳酸氢铵或碳铵。
在接下来的两步中,纯粹的二氧化碳将被压缩至不到其平时所占空间的1%。
最后,压缩的二氧化碳已经彻底准备好了被送到最终储存的地理场所地下、海底等。
本项目针对我国电力行业低碳发展的需求，开展基于富氧燃烧技术的燃煤锅炉大规模碳捕获技术开发和先导性工程示范，突破专用燃烧器开发、富氧燃烧锅炉设计及运行优化、专用低成本空分等关键技术的研发。
本项目利用久大应城制盐有限责任公司废弃的65t锅炉厂房，建造一台全新的35t锅炉系统。
施工内容为：锅炉本体、风烟系统、电除尘、双碱脱硫、制粉系统、工艺管道、热控及部分电气等施工；土建部分含原厂房拆除、地基处理、垫层、地梁、承台基础及相应的沟、槽等；本施工项目还包括防腐工程、接地及电缆桥架等。