研究背景：利用CO₂驱油日益受到重视，同时以蒸汽驱油为目的的油田注汽锅炉被广泛使用。基于此背景，提出了O₂/CO₂燃烧方式应用于注汽锅炉富集CO₂的新方法，并将产品资源化利用的多联产工艺实现有效驱油的同时封存CO₂，减少污染物排放。通过本项目的研究，既能极大程度地实现CO₂的减排又能通过烟气辅助采油技术实现烟气的地下埋存及原油提高采收率，符合当今世界“低碳”技术经济发展的大趋势和经济发展战略。

技术介绍：该技术在实现有效驱油的同时封存CO₂，得到多种副产品，并实现污染物一体化脱除和锅炉效率的提高，提高了系统的实用性和经济性。其关键技术在于：

1）油田注汽锅炉O₂/CO₂燃烧特性及污染物排放控制研究：首次通过OH-PLIF系统研究了油燃料oxy-fuel燃烧方式下的点火及稳定燃烧过程中火焰结构的变化、OH的生成与分布特性。开发了适用于不同负荷工况、燃料的富氧燃烧专用燃烧器；探索O₂/CO₂燃烧过程中的最佳烟气循环比，获得其节能率；研究了燃烧过程污染物的反应机理及排放特性与矿物转化灰沉积特性。

2）低成本CO₂的捕集技术开发：对O₂/CO₂燃烧捕获二氧化碳的流程模拟中深冷空气分离单元和系统的其他单元进行有效的整合，探索将液氧空气间壁式换热的蒸发器改进为液氧循环水换热器，可能可以降低系统的水耗、提高发电循环效率，可以对利用空分系统的冷能对O₂/CO₂燃烧系统进行改进，使其投资或运行成本降低。

3）基于O₂/CO₂ 燃烧的烟气余热利用研究：O₂/CO₂燃烧烟气中水分含量高，因此蕴含大量低温余热；此外压缩机为多级压缩工作方式，需要中间冷却，冷却过程也释放出烟气余热。借助全凝式换热装置可实现低温余热的回收利用。但同时需要阐冷凝过程中酸性气体的迁移和协同脱除特性，以实现压缩烟气低温余热的高效利用。

锅炉氧燃料燃烧多联产捕集CO₂资源化流程图

研究成果：该技术获得发明专利4项，且已在某油田完成中试研究。

课题支持：该项目获得国家自然科学基金、国家重大科学仪器设备开发专项、山东省重点研发计划及中石油公司项目资助。

研究人员：王志强

联系方式：053188399372 jackywzq@sdu.edu.cn