煙氣再循環(huán)可實(shí)現(xiàn)對(duì)燃燒溫度、氧濃度的控制，改善燃燒室溫度場(chǎng)、流場(chǎng)等，從而達(dá)到降低排放和提高燃燒效率的目的。綜述了煙氣（廢氣、燃?xì)猓?/span> 再循環(huán)技術(shù)在不同領(lǐng)域的應(yīng)用和研究進(jìn)展，并對(duì)其歸納如下： 通過(guò)煙氣再循環(huán)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高溫空氣燃燒、稀薄燃燒、富氧燃燒和柔和燃燒等燃燒方式。從而達(dá)到降低排放、提高燃燒效率的目的。實(shí)現(xiàn)煙氣再循環(huán)難點(diǎn)在于煙氣回流量的控制。采用何種方式回流煙氣及強(qiáng)化回流是煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)的重要研究?jī)?nèi)容。

在工業(yè)燃燒器中無(wú)論是普通的燃?xì)馊紵鳌?/span>燃油燃燒器，還是純氧燃燒器，煙氣再循環(huán)技術(shù)都有著廣闊的應(yīng)用前景。高溫空氣燃燒是實(shí)現(xiàn)工業(yè)燃燒的有效方法，其核心即是通過(guò)煙氣再循環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的預(yù)熱。該燃燒方式具有火焰體積成倍增加、火焰溫度場(chǎng)分布均勻、低NOx排放等顯著優(yōu)點(diǎn)。

夏德宏等提出將收縮－擴(kuò)張結(jié)構(gòu)用于燃燒器的空氣通道。開(kāi)發(fā)出了用于高溫空氣燃燒的煙氣自循環(huán)型燃燒器，該燃燒器利用空氣經(jīng)過(guò)縮放通道形成的負(fù)壓區(qū)卷吸燃燒室大量的煙氣，助燃空氣在燃燒之前被加熱和稀釋到較低的氧含量。通過(guò)數(shù)值模擬分析了喉部面積對(duì)煙氣自循環(huán)式燃燒的影響規(guī)律。實(shí)際運(yùn)行中該燃燒器與常規(guī)燃燒器相比排煙溫度降低了30K，效率提高了9%，燃料節(jié)約率13%，具有相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

此外，煙氣再循環(huán)對(duì)燃油霧化亦有一定改善效果。劉聯(lián)勝等研究煙氣再循環(huán)對(duì)氣泡霧化噴嘴下游的旋流液霧火焰宏觀特性以及燃燒產(chǎn)物成分的影響。研究表明： 煙氣再循環(huán)一方面提高了油霧顆粒蒸發(fā)速度，改變了燃油液霧旋流火焰的宏觀特性，使其火焰長(zhǎng)度縮短、剛性增強(qiáng)，而且削弱了高溫區(qū)的存在，顯著降低了煙氣中不完全燃燒產(chǎn)物，使燃燒效率得到提高； 另一方面煙氣再循環(huán)大大降低了火焰高溫區(qū)的氧氣體積分?jǐn)?shù)，抑制了NOx的形成，從而可使NOx排放量大幅度減少。

純氧燃燒技術(shù)在玻璃爐窯、冶金工業(yè)爐窯中的應(yīng)用取得了良好的節(jié)能減排效果。在對(duì)已有的燃燒系統(tǒng)從普通空氣燃燒改造為純氧燃燒的過(guò)程中，由于純氧燃燒溫度特別高，因此需要利用燃燒器將大量的煙氣回流實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的控制，從而避免燒嘴和燒嘴磚的過(guò)熱燒損和煙氣減少帶來(lái)的局部高溫的問(wèn)題。Mark D等研究一種典型的煙氣外循環(huán)式純氧燃燒器。該燃燒器的回流煙氣通過(guò)控制閥從管道進(jìn)入預(yù)燃室，在預(yù)燃室中與燃料和氧氣充分混合后進(jìn)入主燃燒室進(jìn)行燃燒反應(yīng)。該燃燒器主要應(yīng)用在對(duì)普通空氣助燃的燃燒設(shè)備進(jìn)行純氧燃燒改造上，可實(shí)現(xiàn)類似于普通燃燒時(shí)的火焰特性。

燃煤鍋爐燃燒中煙氣再循環(huán)技術(shù)主要與空氣分離、富氧增壓燃燒等技術(shù)相結(jié)合，形成有自己特點(diǎn)的燃燒技術(shù)。Horne和Steinburg提出空氣分離/再循環(huán)技術(shù)，也稱為O2/CO2燃燒技術(shù)。

該技術(shù)原理圖如圖1所示。

圖1

空氣分離將氧氣從空氣中分離出來(lái)，分離出來(lái)的純氧與鍋爐燃燒的部分煙氣混合成新的混合氣，替代原來(lái)的空氣作為燃料的氧化劑，由于氮?dú)庠诳諝夥蛛x時(shí)被分離掉，所以該過(guò)程燃燒產(chǎn)物中CO2的含量達(dá)到95%以上。煙氣大部分直接液化處理。其余再循環(huán)煙氣與純氧按照一定比例混合后進(jìn)入爐膛，進(jìn)行與常規(guī)燃燒方式類似的燃燒過(guò)程?？諝夥蛛x/煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)不僅能使分離收集CO2容易進(jìn)行，還同時(shí)具備相當(dāng)?shù)偷?/span>NOx排放和較高的脫硫效率的功能，能夠有效控制燃煤污染。

由于常規(guī)空氣分離/煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)中將二氧化碳壓縮為液態(tài)需要消耗大量能量。因此美國(guó)Thermo Energy公司在常規(guī)空氣分離/煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)基礎(chǔ)上提出增壓富氧燃燒技術(shù)。增壓富氧燃燒的整體化發(fā)電系統(tǒng)的燃燒與捕集CO2的全過(guò)程均在6～8MPa的高壓下完成，大大減少壓縮電耗與壓降損失，與常壓富氧燃燒采用多級(jí)壓縮與制冷捕集CO2相比，壓縮電耗大大減少。煙氣回流燃燒室前仍會(huì)有一定的壓降，因此需要利用煙氣再循環(huán)壓縮機(jī)對(duì)再循環(huán)煙氣進(jìn)行壓縮升壓后循環(huán)回燃燒室。在高壓下對(duì)氣體進(jìn)行壓縮升壓，再循環(huán)壓縮機(jī)的電耗較大，使整體系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性下降。針對(duì)上述問(wèn)題，由于CO2在6MPa高壓下的液化溫度為25°C左右，因此提出一種先將CO2液化升壓再汽化蒸發(fā)為氣態(tài)CO2后循環(huán)回燃燒室的新型煙氣再循環(huán)系統(tǒng)。對(duì)液態(tài)CO2進(jìn)行壓縮升壓的增壓泵的電耗遠(yuǎn)小于對(duì)氣態(tài)CO2進(jìn)行壓縮升壓的壓縮機(jī)的電耗，故采用此種將CO2先液化再蒸發(fā)的新型煙氣再循環(huán)系統(tǒng)可使整體發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性提高。