Wat is zuurstof?
Oxy-fuel is het verbranden van brandstof met pure zuurstof in plaats van het mengsel van zuurstof, stikstof en koolstofdioxide in lucht. Wanneer brandstof wordt verbrand met behulp van zuivere zuurstof, kan elk koolstofdioxidegehalte worden opgeslagen zonder dat stikstof hoeft te worden verwijderd, wat een cruciale stap is bij het zuiveren van afvalproducten in energiecentrales. Gassen die vrijkomen door energiecentrales zijn 75% stikstof, die moet worden verwijderd uit koolstofdioxidestoom. De meest veelbelovende toepassing is in kolencentrales, maar toepassingen voor gasturbines, zuurstofproductie en lassen kunnen ook profiteren.
Kolencentrales kunnen opnieuw worden geconfigureerd om oxy-fuel te verbranden zonder het ketelontwerp te veranderen, hoewel de brandtemperatuur voor de meeste ketels hoog is. Het oxy-fuel verbrandingsproces resulteert in steenkool met een veel hogere verbrandingstemperatuur, maar dit kan worden geregeld door zuurstof te mengen met stoom of rookgas van andere fabrieksprocessen. Stikstof is alleen in de ketel aanwezig bij lage niveaus en er wordt weinig stikstof of stikstofoxide geproduceerd om de lucht te verontreinigen.
Rookgas afkomstig van de verbranding van fossiele brandstoffen met oxy-fuel is stikstofvrij. Kooldioxide en water zijn de belangrijkste componenten van het gas, dat kan worden geconcentreerd in stromen van bijna pure kooldioxide. Het voordeel is dat het resterende gas veel sneller en goedkoper kan worden gecomprimeerd, gedroogd en gezuiverd dan traditionele methoden voordat het naar de opslag wordt verplaatst.
De gasturbine-cyclus is verbeterd door het gebruik van oxy-fuel, maar omdat gasturbinebladen hoge temperaturen niet goed verdragen, vereisen de turbines een nieuw ontwerp om te werken met zuurstofrijke brandstof. Rookgas op hoge temperatuur dat een gemodificeerde turbine verlaat, maakt de stoomcyclus zelfs efficiënter. Oxy-fuel lassen en snijden biedt lassers ook meer controle over hoeveel warmte wordt gegenereerd, zodat de temperatuur van een laszone op veilige niveaus kan worden gehouden. De grootte van de lasparels en de vorm ervan worden gemakkelijker geregeld en de veranderingen die nodig zijn om oxy-fuel te gebruiken bij het lassen zijn vrij eenvoudig.
Volledige toepassingen van oxy-fuel worden nog steeds ontwikkeld. De technologie is getest in de Verenigde Staten, Canada, Europa en Japan, en de mindere complexiteit en risico's van de technologie zijn aantrekkelijk. Eisen voor schone brandende kolencentrales en elektriciteitsproductie-installaties die veiliger zijn voor het milieu, kunnen een grote toename van op zuurstof gebaseerde brandstofsystemen veroorzaken naarmate de technologie vordert. De productie van zuurstof en de scheiding ervan uit lucht tegen lagere kosten dan cryogene methoden kunnen ook mogelijk zijn.