开题报告

论文名称：基于赤铁矿载氧体的煤化学链燃烧特性研究

1 引言

CO₂捕集技术

近年来，应对全球气候变暖是全人类共同面对的一大课题。而造成全球气候变暖的一个主要原因是人类开采并利用不可再生的化石能源，尤其是煤。随着全球经济的发展，人口的增加和生活水平的提高，能源消费量持续增长，人们对煤的消耗正在以比它们自然形成的速度快大约一万倍的速度增长，煤炭的燃烧过程产生了大量的SO₂、CO₂等气体而且由于人们忽视了对燃烧过程产生的这些温室气体的收集，导致温室气体的大量排放，从而导致了严重的酸雨和温室气体效应，气候恶化最终会危及人类自身。

碳捕集与封存技术（CCS）是目前公认的减排CO2的有效手段，虽然它的广泛应用仍要几十年才能实现，但是为了保护人类免遭气候变化所带来的环境影响，它仍然是一项首选的长期技术政策[1]。常见的CCS技术如下：

燃烧前脱碳技术：首先对化石燃料进行气化脱碳，通过部分氧化、重整和水汽转化等相结合最终生产氢，同时从反应产生的气流中分离CO₂。燃烧前脱碳技术的典型应用就是整体煤气化联合循环技术(IGCC)。

燃烧后CO₂捕集技术：指采用物理吸附法、化学吸收法等各类分离法从燃料燃烧后的尾部烟气中分离CO₂的技术，该技术能满足常规电厂的CO₂捕集要求，目前采用甲基乙醇胺（MEA）法吸收CO₂已经实现商业化应用。但是燃煤电厂尾部烟气排放量大、所含CO₂的分压低造成了该技术的能耗和成本大大增加。

O₂/CO₂循环燃烧技术：又称富氧燃烧技术，采用分离空气获得的高纯O₂和再循环烟气代替空气来组织煤粉的燃烧。

化学链燃烧技术

化学链燃烧(Chemical-Looping Combustion, CLC)在1954年由美国研究者提出，当时是一项针对高纯度二氧化碳的分离工艺的发明专利[4]。20世纪80年代，德国科学家Richter等再次提出了化学链燃烧技术，并将其视为一种具有更高燃烧效率的燃烧技术[5]。进入90年代，随着全球变暖、控制CO2排放迫在眉睫，化学链燃烧技术具有的CO2内分离性质开始得到研究者的重视。

化学链燃烧基本原理是通过载氧体在两个反应器（空气反应器和燃料反应器）之间循环，实现氧的传递，完成燃料的燃烧过程，该过程中燃料与空气无需直接接触，实现了CO2的内分离[2]。

化学链燃烧技术的原理路线包括：

首先，载氧体（一般为金属氧化物MexOy）进入燃料反应器，与燃料发生还原反应，利用晶格氧将燃料转化为CO2和H2O：