科创中国

【成果介绍】

化石燃料燃烧产生的 CO2 是温室气体的主要来源。开发具有 CO2 捕集功能的新型化石燃料燃烧技术是实现“2030 碳达峰、2060 碳中和”愿景目标的关键。富氧燃烧技术采用大规模空分系統所产生的氧气(纯度>95%)代替助燃空气，同时采用烟气再循环调节炉膛内的介质温度和传热特性，可实现烟气中 CO2 高浓度富集，便于 CO2 的分离与捕集。该技术可以降低烟气 CO2 排放(约 90%)，同时易于实现 NOx、SOx 等污染物的协同控制。在国家科技支撑计划和重点研发计划等项目的资助下，华中科技大学牵头十余家著名大学、研究所和企业围绕富氧燃烧CO2 捕集技术开展合作研究，系统掌握了富氧燃烧碳捕集技术的着火/燃烧、辐射传递等基础理论，揭示了新型燃烧技术的原理和规律；突破了富氧燃烧专用锅炉、燃烧器、氧注入器、烟气冷凝器、低能耗三塔空分系统等一批新型关键技术和装备的设计原理及其放大设计规则，发明了“空气燃烧-富氧燃烧”兼容设计成套装备并完成了技术放大验证，为低成本规模化 CO2 捕集技术的工业化应用奠定了基础。

【技术优势】

1、完成富氧燃烧多项关键技术的方案设计与验证，开发了加压富氧燃烧循环流化床新型返料技术、高效低氮富氧分级燃烧技术、富氧燃烧系统运行控制技术和S/N/Hg 一体化脱除技术；在富氧燃烧关键技术和装备的设计、制造、建设、调试、性能试验和运行等方面形成了自主知识产权体系，并完成了技术放大和应用；

2、研制并实现了国际首台MW 级加压循环流化床富氧燃烧中试的稳定运行，第三方测试表明，中试平台功率为 *** MWth，压力为

*** MPa，尾部烟气 CO2 浓度为 ***%，获得了加压循环流化床富氧燃烧特性与运行模式，掌握了中试尺度煤加压循环流化床富氧燃烧关键技术；

3、在湖北省应城市进行了 35MWth 富氧燃烧碳捕集示范，完成了空气燃烧、富氧燃烧干循环和富氧燃烧湿循环等工况的调试和性能考核试验；在空气、富氧干循环和富氧湿循环工况下，锅炉效率均能达到 89%以上；富氧燃烧干/湿循环下干烟气 CO2 浓度可分别稳定在80%/72%以上；2018 年以来，在 35 MWth 富氧燃烧示范系统上实现了富氧分级与低氮燃烧，获得了富氧分级燃烧系统的燃烧与污染物排放特性，完成了 35 MWth 富氧燃烧自动控制方案设计与优化，第三

方测试表明，35 MWth 富氧燃烧连续运行 168 h，锅炉燃烧效率达***%，NOx 浓度（等效空气燃烧）为 110 mg/Nm3。

4、完成了 350MWe 富氧燃烧系统的集成优化，供电效率比常规机组下降 ***%，水耗增加 ***%，实现了富氧燃烧兼顾低能耗和低水耗碳捕集的研发需求，为富氧燃烧技术的大型化奠定了基础。

【技术就绪度】

完成了富氧燃烧技术“*** 小试-3MW 中试-35MW 工业示范

-200MW 预可研”的跨越，使我国在该技术领域达到了国际同期的最高水平，研发历程成为了我国在该技术领域的研发路线图。35MWth 富氧燃烧示范被国际能源署列入 CCS 路线图，被评述为国际富氧燃烧的“里程碑”。

【资质荣誉】

企业标准和技术导则共 2 项，获日内瓦国际发明展金奖(2017)、国际自动化学会电力工业设施奖(2017)、湖北省技术发明一等奖(2018)

【应用案例】

项目的部分关键成果，已在电力行业和空分行业实现了单体或成套技术推广应用。如兼顾型富氧燃烧器已被合作企业东方电气集团东方锅炉股份有限公司成功应用于多个电厂的燃烧器改造项目；烟冷器技术已成功应该用于多个低低温余热利用项目；四川空分设备（集团） 有限责任公司将新型径向流纯化器应用于常规深冷空分，近三年新增产值 *** 亿元；已将新型三塔空分成果投入市场。

【市场前景】

成果既可应用于火力发电厂，也可应用于钢铁厂、水泥厂等大型CO2 排放源的碳排放控制，实现高碳能源的低碳利用。项目团队正在与钢铁和建材行业领军企业开展合作，将富氧燃烧碳捕集技术应用于高炉低碳炼铁工艺以及水泥窑炉的碳捕集。同时，研发团队正在与多家发电企业合作，拟在现有成果基础上进行工业化放大，致力于富氧燃烧技术在 200-600MW 规模电厂上的应用，为实现中国富氧燃烧CO2 大规模减排及资源化利用而努力。

【知识产权】

该成果已申请/授权多项中国发明专利，下表是部分展示：

【合作方式】

技术许可、技术转让、作价入股、技术开发、技术服务、面谈等