Окси-топливо (Oxy-fuel): как чистый кислород повышает КПД ТЭЦ

Окси-топливо — сжигание топлива в чистом кислороде вместо воздуха (смесь O₂, N₂, CO₂). При сжигании в чистом O₂ выделяющийся CO₂ можно улавливать без разделения азота — критичного этапа очистки выхлопов на ТЭЦ. Выхлопы ТЭЦ — 75% азота, его нужно удалять из CO₂-пара. Главное применение — угольные ТЭЦ, но перспективны и для газовых турбин, кислородного производства, сварки.

Угольные ТЭЦ на окси-топливе

Котлы можно перевести на окси-топливо без перепроектирования, но температура горения выше нормы для большинства котлов. Контролируют её смешением O₂ с паром или дымовыми газами. Азот в котле — минимален, мало NOx загрязнений.

Дымовые газы и улавливание CO₂

Дымовые газы от окси-сжигания без азота. Основные компоненты — CO₂ и H₂O. Их концентрируют в потоки почти чистого CO₂. Выгода: оставшийся газ сжимают, сушат, очищают быстрее и дешевле традиционных методов перед отправкой в хранилище.

Газовые турбины и сварка

Цикл газовой турбины улучшается окси-топливом, но лопатки не выдерживают высоких T — нужна переработка турбины. Высокотемпературные дымовые газы из модифицированной турбины делают паровой цикл эффективнее. Окси-сварка/разрез дает сварщику больший контроль тепла — безопасная температура зоны, точный размер/форма шва, простые изменения оборудования.

Перспективы

Полные применения еще развиваются. Тестировали в США, Канаде, Европе, Японии. Меньшая сложность и риски привлекают. Спрос на чистые угольные ТЭЦ и эко-безопасное энергетике может вызвать бум окси-систем. Дешевле криогеники производство O₂ и разделение от воздуха — тоже перспектива.