Co to jest chemiczna pętla spalania?
Spalanie w pętli chemicznej to technika, która wykorzystuje tlenki metali zamiast powietrza w procesie spalania paliwa. Systemy te zwykle wykorzystują złoże fluidalne do cyrkulacji tlenków metali do komory reakcyjnej, gdzie dostarczają tlen niezbędny do spalania. Tlenki metali są następnie zawracane z powrotem do innego obszaru, w którym można dodać więcej tlenu. Ponieważ w procesie spalania wykorzystywany jest tylko czysty tlen, nie powstaje tlenek azotu. Gazy spalinowe z procesu spalania w pętli chemicznej zazwyczaj składają się głównie z dwutlenku węgla (CO2) i pary wodnej, więc ta metoda może być użyteczna do sekwestracji węgla w ekonomiczny sposób.
W procesie spalania w pętli chemicznej zwykle występują dwa różne reaktory, które są ze sobą połączone. Jeden z tych reaktorów zawiera paliwo pewnego rodzaju, które wymaga spalania tlenu. Tlenki metali są cyrkulowane, zwykle przez złoże fluidalne, do tego reaktora. Tlenki metali są następnie wykorzystywane do utleniania paliwa. Gdy w paliwie obecny jest tlen, można go spalić.
Po usunięciu tlenków metali z pierwszego reaktora, zawraca się je z powrotem do reaktora powietrznego. Kiedy zredukowany metal przechodzi do tej komory, jest on wystawiony na działanie powietrza, w którym to momencie może przyjąć więcej atomów tlenu i ponownie się utleniać. Proces jest następnie zapętlany, ponieważ nowo utleniony metal jest zawracany do reaktora paliwowego i wykorzystywany w celu ułatwienia kolejnego cyklu spalania.
Kiedy dowolny rodzaj paliwa jest spalany w obecności powietrza, powstaje szereg produktów ubocznych. Każdy z różnych pierwiastków obecnych w powietrzu i paliwie może oddziaływać na wiele różnych sposobów, tworząc szereg kombinacji chemicznych. Dwutlenek węgla jest jednym z głównych składników większości gazów spalinowych, ale ze względu na obecność azotu w powietrzu większość procesów spalania powoduje również wytwarzanie tlenku azotu. Spalanie tlenowo-paliwowe odnosi się do procesu, w którym tlen jest w jakiś sposób oddzielany od powietrza, co upraszcza reakcje chemiczne zachodzące podczas spalania. Spalanie w pętli chemicznej jest jednym z rodzajów procesu spalania tlenowo-paliwowego.
Podstawową zaletą spalania w pętli chemicznej jest to, że zawartość gazów spalinowych można uprościć. Oddzielanie dwutlenku węgla od tlenku azotu lub oddzielanie węgla bezpośrednio z powietrza może być trudne i kosztowne. Proces oddzielania pary wodnej od dwutlenku węgla jest znacznie łatwiejszy, dlatego gazy spalinowe powstałe w wyniku spalania w pętli chemicznej zawierają dwutlenek węgla, który jest tańszy w procesie sekwestracji.