烟气再循环可实现对燃烧温度、氧浓度的控制，改善燃烧室温度场、流场等，从而达到降低排放和提高燃烧效率的目的。综述了烟气（废气、燃气） 再循环技术在不同领域的应用和研究进展，并对其归纳如下： 通过烟气再循环技术可实现高温空气燃烧、稀薄燃烧、富氧燃烧和柔和燃烧等燃烧方式。从而达到降低排放、提高燃烧效率的目的。实现烟气再循环难点在于烟气回流量的控制。采用何种方式回流烟气及强化回流是烟气再循环燃烧技术的重要研究内容。

在工业燃烧器中无论是普通的燃气燃烧器、燃油燃烧器，还是纯氧燃烧器，烟气再循环技术都有着广阔的应用前景。高温空气燃烧是实现工业燃烧的有效方法，其核心即是通过烟气再循环实现对空气的预热。该燃烧方式具有火焰体积成倍增加、火焰温度场分布均匀、低NOx排放等显著优点。

夏德宏等提出将收缩－扩张结构用于燃烧器的空气通道。开发出了用于高温空气燃烧的烟气自循环型燃烧器，该燃烧器利用空气经过缩放通道形成的负压区卷吸燃烧室大量的烟气，助燃空气在燃烧之前被加热和稀释到较低的氧含量。通过数值模拟分析了喉部面积对烟气自循环式燃烧的影响规律。实际运行中该燃烧器与常规燃烧器相比排烟温度降低了30K，效率提高了9%，燃料节约率13%，具有相当可观的经济效益。

此外，烟气再循环对燃油雾化亦有一定改善效果。刘联胜等研究烟气再循环对气泡雾化喷嘴下游的旋流液雾火焰宏观特性以及燃烧产物成分的影响。研究表明： 烟气再循环一方面提高了油雾颗粒蒸发速度，改变了燃油液雾旋流火焰的宏观特性，使其火焰长度缩短、刚性增强，而且削弱了高温区的存在，显著降低了烟气中不完全燃烧产物，使燃烧效率得到提高； 另一方面烟气再循环大大降低了火焰高温区的氧气体积分数，抑制了NOx的形成，从而可使NOx排放量大幅度减少。

纯氧燃烧技术在玻璃炉窑、冶金工业炉窑中的应用取得了良好的节能减排效果。在对已有的燃烧系统从普通空气燃烧改造为纯氧燃烧的过程中，由于纯氧燃烧温度特别高，因此需要利用燃烧器将大量的烟气回流实现对温度的控制，从而避免烧嘴和烧嘴砖的过热烧损和烟气减少带来的局部高温的问题。Mark D等研究一种典型的烟气外循环式纯氧燃烧器。该燃烧器的回流烟气通过控制阀从管道进入预燃室，在预燃室中与燃料和氧气充分混合后进入主燃烧室进行燃烧反应。该燃烧器主要应用在对普通空气助燃的燃烧设备进行纯氧燃烧改造上，可实现类似于普通燃烧时的火焰特性。

燃煤锅炉燃烧中烟气再循环技术主要与空气分离、富氧增压燃烧等技术相结合，形成有自己特点的燃烧技术。Horne和Steinburg提出空气分离/再循环技术，也称为O2/CO2燃烧技术。

该技术原理图如图1所示。

图1

空气分离将氧气从空气中分离出来，分离出来的纯氧与锅炉燃烧的部分烟气混合成新的混合气，替代原来的空气作为燃料的氧化剂，由于氮气在空气分离时被分离掉，所以该过程燃烧产物中CO2的含量达到95%以上。烟气大部分直接液化处理。其余再循环烟气与纯氧按照一定比例混合后进入炉膛，进行与常规燃烧方式类似的燃烧过程。空气分离/烟气再循环燃烧技术不仅能使分离收集CO2容易进行，还同时具备相当低的NOx排放和较高的脱硫效率的功能，能够有效控制燃煤污染。

由于常规空气分离/烟气再循环燃烧技术中将二氧化碳压缩为液态需要消耗大量能量。因此美国Thermo Energy公司在常规空气分离/烟气再循环燃烧技术基础上提出增压富氧燃烧技术。增压富氧燃烧的整体化发电系统的燃烧与捕集CO2的全过程均在6～8MPa的高压下完成，大大减少压缩电耗与压降损失，与常压富氧燃烧采用多级压缩与制冷捕集CO2相比，压缩电耗大大减少。烟气回流燃烧室前仍会有一定的压降，因此需要利用烟气再循环压缩机对再循环烟气进行压缩升压后循环回燃烧室。在高压下对气体进行压缩升压，再循环压缩机的电耗较大，使整体系统经济性下降。针对上述问题，由于CO2在6MPa高压下的液化温度为25°C左右，因此提出一种先将CO2液化升压再汽化蒸发为气态CO2后循环回燃烧室的新型烟气再循环系统。对液态CO2进行压缩升压的增压泵的电耗远小于对气态CO2进行压缩升压的压缩机的电耗，故采用此种将CO2先液化再蒸发的新型烟气再循环系统可使整体发电系统的经济性提高。