固體化學(xué)鏈燃燒技術(shù)及污染物釋放研究進(jìn)展

胡東海，黃戒介，李春玉，余鐘亮，康思樂，張建利，王志青，杜梅杰，房倚天

(1.中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所 煤轉(zhuǎn)化國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西 太原 030001；2． 中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100049；3.同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037005；4.寧夏大學(xué) 省部共建煤炭高效利用與綠色化工國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021)

0 引 言

為應(yīng)對全球變暖和氣候變化，通常采用增加可再生能源的利用或碳捕獲及儲存(CCS)技術(shù)來減少CO2排放[1]。CCS技術(shù)的目的是從大氣中捕獲和儲存純凈的CO2[2]。目前，捕獲CO2主要有3種方法：燃燒前、燃燒后和氧燃料燃燒(分離空氣中的氧氣后與循環(huán)煙氣一同送入爐中燃燒)[3]。雖然這些方法可以有效減少CO2排放，但通常涉及大規(guī)模氣體分離，需要大量的能源及額外的經(jīng)濟(jì)投資。化學(xué)鏈燃燒(CLC)被認(rèn)為是一種有應(yīng)用前景的低成本CO2減排技術(shù)，可通過其固有的CO2氣體內(nèi)分離特點(diǎn)而獲得顯著的能源節(jié)約效果。據(jù)估計(jì)，燃燒固體燃料的CLC工廠捕獲CO2的噸成本約為20美元[4]，遠(yuǎn)低于燃燒后技術(shù)(36～53美元/t)、燃燒前捕獲(28～41美元/t)和含氧燃燒(36～67美元/t)的估計(jì)成本[5]。

在CLC中，燃燒所需氧氣通過氧載體的氧化還原循環(huán)提供，其中固體氧載體(通常是金屬氧化物)被還原以供應(yīng)氧氣，然后再被空氣重新氧化。CLC工藝大多研究的是所謂的原位氣化化學(xué)鏈燃燒(iG-CLC)技術(shù)，即燃料氣化及氣體與氧載體的反應(yīng)在同一反應(yīng)器中同時(shí)進(jìn)行。然而，在固體燃料CLC中，由于某些能釋放氧的材料的使用，化學(xué)鏈氧解耦燃燒(CLOU)的發(fā)展使固體燃料燃燒向前邁出了重要一步。……