預(yù)熱燃燒技術(shù)讓低階煤利用清潔高效

呂清剛研究煤燃燒技術(shù)是從2004年開(kāi)始的。當(dāng)時(shí)，這個(gè)中科院工程熱物理所的研究員，提出了煤炭的預(yù)熱燃燒技術(shù)。就此他在實(shí)驗(yàn)室里開(kāi)始了無(wú)休止的試驗(yàn)。

在煤炭領(lǐng)域，有一種低階煤，就是煤化程度較低的煤。我國(guó)低階煤儲(chǔ)量巨大，約占煤炭探明儲(chǔ)量的一半以上。低階煤通過(guò)熱解工藝廉價(jià)地得到油氣，殘留物是熱解半焦。由低階煤熱解產(chǎn)生的半焦燃燒有三個(gè)難點(diǎn)，一是點(diǎn)火難，就是要想把煤燒起來(lái)，必須將其放入已經(jīng)加熱到300多攝氏度的爐膛里，相當(dāng)于在家里煤燒時(shí)，要用紙或木柴燒到一定溫度再放進(jìn)煤；二是提高燃盡率難，想把煤燒干凈不易，我們平時(shí)看見(jiàn)的濃煙滾滾正是燃燒不充分的表現(xiàn)；三是降低氮氧化物的排放難。可以說(shuō)，實(shí)現(xiàn)熱解半焦的清潔高效燃燒利用，已成為制約我國(guó)低階煤分級(jí)轉(zhuǎn)化的技術(shù)瓶頸。

呂清剛發(fā)現(xiàn)了傳統(tǒng)燃燒的矛盾之處：燃煤過(guò)程是煤和空氣一起燃燒的過(guò)程，低階煤只有燒到1500攝氏度時(shí)才能燒盡，但此時(shí)空氣中的氮?dú)饩蜁?huì)變?yōu)闅怏w污染物——氮氧化物排放出來(lái)了。如果降低燃燒溫度倒是可以控制氮氧化物的排放，但燃煤又不充分，經(jīng)濟(jì)性又差了。

呂清剛另辟蹊徑。他于2004年提出了全新的預(yù)熱燃燒技術(shù)，就是在煤燃燒前先進(jìn)行預(yù)熱處理，在燃燒器里加熱到800—900攝氏度，然后再送進(jìn)爐中。這樣只需1100攝氏度就能把熱解半焦燃盡，氮氧化物的排放也由傳統(tǒng)的400—500毫克/標(biāo)立方降為100毫克左右/標(biāo)立方。

實(shí)驗(yàn)室里技術(shù)走通了，但沒(méi)有企業(yè)愿意投錢(qián)。剛好，2011年中科院?jiǎn)?dòng)了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)。他的研究被列入低階煤清潔高效梯級(jí)利用關(guān)鍵技術(shù)與示范項(xiàng)目。

在專項(xiàng)的支持下，呂清剛的技術(shù)日漸成熟，并完成了中試，目前正在廣西和山東做工程技術(shù)示范。他的研究還被列入國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)”。

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