北京清泉利源气体器材有限公司(原北氧氧之源 )为专业经营各种气体公司,系原北京市氧气厂和普莱克斯气体营销。
·您目前的位置:首页 > 气体知识 >
气体知识
郑楚光科研团队

1.化石能源清洁低碳利用技术

1.1 富氧燃烧(Oxy-fuel Combustion)

富氧燃烧是一种可实现低碳排放的燃煤发电技术,它是在现有电站锅炉系统基础上,用高纯度的氧代替助燃空气,结合采用烟气循环来调节炉内传热特性,可获得富含80%体积浓度CO2的烟气,进而可以较低的能耗压缩纯化,满足CO2封存或资源化利用的需要。该技术与现有燃煤电站主流技术具有良好的承接性,容易被电力行业接受。和其他碳捕集方式相比,富氧燃烧技术在投资成本、运行成本、CO2减排成本、大型化和与现有技术的兼容度等方面都具有优越性,有望对我国2030年后的深度碳减排起到重要的支撑作用。

本课题组从上世纪九十年代中期开始,在各级科技项目的持续支持下,历时二十年,主持并实践了中国富氧燃烧碳捕集技术“0.3MW-3MW-35MW-200MW”的研发路线图,完成了我国富氧燃烧碳捕集技术从 “基础研究-小试-中试-工业示范”的研究开发和示范。系统研究了富氧燃烧碳捕集技术的着火/燃烧、辐射传递、矿物迁移转化和过程热经济性分析等基础理论,并突破了富氧燃烧系统、富氧锅炉等关键装备,以及系统集成和运行控制等关键技术,形成了自主的富氧燃烧-空气燃烧“兼容设计” 方案,近五年完成了3MW全流程中试装置、35MW先导示范装置的工程设计、建设、调试和性能试验,相关技术指标国际领先。在应城35MWth富氧燃烧试验装置上,实现了烟气CO2浓度82.7%vol,dry的高浓度富集,较国际同类装置高10%以上。

郑楚光科研团队

1.2 加压富氧燃烧(Pressurized Oxy-fuel Combustion )

加压富氧燃烧是在常压富氧燃烧系统基础上,将锅炉的运行压力提升到5~10bar,从而降低系统漏风,改善烟气热焓回收,系统供电效率损失可降低到5~6%,是一种极具前景的新一代碳捕集发电技术。

在重点研发任务和政府间国际合作项目支持下,在常压富氧燃烧实验的已有基础上,本课题组正在开展加压富氧燃烧的实验研究。实验主要着力于研究在高压富氧工况下,煤粉的着火特性和焦炭燃烧及其动力学特性。于2013年,搭建了麦肯纳平面火焰携带流反应器,研究了煤粉在富氧燃烧和常规空气燃烧条件下的脱挥发分特性和所制备煤焦的物理化学特性及反应性(黄晓宏. 基于平面火焰携带流反应器的煤粉富氧燃烧特性研究[D].华中科技大学,2013.)。于2016年,搭建了hencken平面火焰燃烧器,进行了煤粉着火过程中的光学测量,发展了一套基于高速摄像测量的数据采集方法和数据处理方法。

目前,团队在国内外率先建成了加压可视化平面火焰携带流反应器,并发展了高精度的基于颗粒跟踪的煤焦速度-温度-粒径联合测量方法,用于获取1~10bar加压条件下煤粉、铝粉等的着火和燃烧动力学特性,为煤粉增压富氧燃烧、固体火箭发动机燃烧等提供基础数据。

郑楚光科研团队

1.3 无焰燃烧(MILD)

温和与极度低氧稀释燃烧(Moderate & Intense Low Oxygen Dilution, MILD),因其气体燃烧不存在火焰锋面,也常称之为无焰燃烧(Flameless Combustion)和无焰氧化(Flameless Oxidation, FLOX)。 MILD燃烧具有以下显著特点:(1) 不存在火焰锋面和局部高温区,温度场分布均匀;(2) 燃烧反应在整个炉内均匀进行,炉内辐射换热效率高,燃烧稳定性好;(3) 燃烧过程中氮氧化物(NOx)的生成得到有效抑制,排放量显著下降(NOx排放量低于80 ppm)。

本课题组对MILD燃烧进行了系统研究,建立了易于工程模拟使用的改进甲烷富氧燃烧/无焰燃烧两步、四步总包反应机理 (Wang et al. CST, 2012),研究了空气无焰燃烧和富氧无焰燃下的分区特性和临界转化特性(王林, 2013);基于20 kW实验平台开展了常规旋流燃烧和MILD燃烧状态下的详细的炉内测量实验,获得了NO和CO超低排放的推荐区间(Hu et al. EF, 2018 a),进一步通过详细CFD模拟,获得了最优当量比及NO的近零排放( Hu et al. EF, 2018 b)。