化学链燃烧(Chemical Looping Combustion,CLC)技术是一种新型的燃烧技术,它通过使用氧气载体代替空气中的氧气参与燃烧反应,从而实现燃料燃烧和高温烟气的分离,达到降低污染物排放的目的。固体化学链燃烧技术是该技术的一个重要分支,主要应用于固体燃料的燃烧,如煤炭、生物质等。化学链燃烧技术的核心是使用固态的金属氧化物作为氧载体,在燃料反应器中与固体燃料反应,释放出二氧化碳和水蒸气等气体;然后这些气体被送至空气反应器,在其中氧气载体与空气中的氧气接触并再生,再生后的氧载体再次返回燃料反应器中循环使用。该技术具有几个显著的优点,如可以实现CO2的内分离,从而有效减少CO2排放,降低成本;减少氮氧化物(NOx)和其他污染物的生成;改善热效率等。由于这些优点,化学链燃烧技术在洁净煤技术领域和环境保护方面具有重要的发展前景。
在固体燃料化学链燃烧技术中,污染元素主要以气体形式释放到大气中或者掺杂于目标气体中,从而带来环境和操作问题。例如,硫元素在燃烧过程中会以H2S、SO2和SO3等形态释放;氮元素则会以NOx等形态存在;汞元素主要以Hg0和Hg2+形态分布在气相中或与氧载体结合。在固体燃料化学链燃烧过程中,随着燃料反应器温度的升高,燃料反应器出口处含硫气体含量会上升,而空气反应器出口处含硫气体含量下降。同时,燃料类型对燃料反应器出口处的焦油量具有决定性影响。针对污染物释放的问题,研究者提出了原料处理和工艺改进的建议,以减少相关污染物的排放。
文章中提到的iG-CLC和CLOU技术代表了固体燃料化学链燃烧技术的两种不同方法。iG-CLC技术利用了原位气化的方式,而CLOU技术采用了氧解耦的方式,两种技术各有特点,适用于不同的燃料类型和燃烧条件。固体化学链燃烧技术作为一种新兴的能源利用技术,在实现能源的高效清洁燃烧的同时,对减少温室气体排放和污染物的排放具有重要的环境效益。尽管该技术仍处于研究开发阶段,但其未来发展潜力巨大,预计将在未来的洁净煤技术中扮演重要的角色。
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