当前，人们越来越关注温室气体排放导致的全球变暖问题，试图寻找减缓温室效应的有效手段，如何提高化石能源转化效率，有效控制燃烧过程中所产生的污染物已经成为社会经济可持续发展的主要研究方向。
美国俄亥俄州州立大学化学及分子生物工程学系教授范良士成功研发了一种新型清洁煤燃烧技术——煤化学链工艺，该工艺改变了传统的燃料与空气中氧气直接反应的燃烧方式，并可直接产生出可供封存的二氧化碳，实现了二氧化碳的自动分离和纯化。
工艺原理
煤化学链工艺是一种低能耗、二氧化碳接近零排放的燃烧技术。该技术的关键是使用小金属珠（铁基复合氧化物）和煤粉进行化学反应。其中，煤粉的直径约为100微米——大概是人头发的直径，小金属珠的直径大约是1.5～2毫米。在燃烧过程中，煤粉和小金属珠被加热至高温，在高温下煤粉中的碳和小金属中的氧结合形成二氧化碳，二氧化碳随之被分离出来，有99%被捕集在反应器里，而不会释放到空气中，这超出了美国能源部清洁能源的发展目标。而高温的小金属珠和煤灰则被留了下来，因为小金属珠体积比煤灰颗粒大，很容易从灰烬里被分离出来，并被循环利用。
革新之处
煤化学链工艺的革新之处在于缩短了高耗能的二氧化碳捕集过程。由于空气不直接参与燃烧反应，就没有氮氧化物生成，这是具有工业发展前景的新型清洁高效燃烧技术。煤化学链工艺可以有效地控制污染物排放，优化整个能源转化系统，小金属珠（铁基复合氧化物）的应用与气固逆流反应器的设计配合，既保证了燃料的有效转化，也可以提高氧载体转化率，降低固体循环速率。同时，此技术避免了燃料气体与氧气直接混合发生爆炸的风险。
现状与未来
范良士教授利用煤化学链工艺使一项新的研究——煤基合成气技术取得成功。煤基合成气工艺装置总共运行了830个小时，这充分证明了设计的可靠性和可操作性。在位于阿拉巴马威尔逊维尔的美国能源部国家碳捕集中心，一项更大规模的试用装置已经在建，预计2013年年底开始运行。
尽管研究人员不断尝试将煤化学链工艺应用于化石燃料的燃烧中，但是，到目前为止，还尚无商业化运作的煤化学链工艺装置。目前大量运行的煤燃烧设备距离被煤化学链燃烧工艺的改造还比较遥远。但是，煤化学链工艺为燃料的清洁燃烧提供了一种新思路，从而有望达到节能和环保的目标。
总之，鉴于目前工业上对二氧化碳减排工艺的迫切需求，煤化学链工艺作为一种低能耗、实现二氧化碳接近零排放的新型燃烧技术，势必会引起学术界和工业界的广泛关注。
（作者系北京邮电大学人文学院硕士）
