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中国研究预热燃烧技术让低阶煤利用清洁高效

2017年06月15日 来源:科技日报

吕清刚研究煤燃烧技术是从2004年开始的。当时,这个中科院工程热物理所的研究员,提出了煤炭的预热燃烧技术。就此他在实验室里开始了无休止的试验。

在煤炭领域,有一种低阶煤,就是煤化程度较低的煤。我国低阶煤储量巨大,约占煤炭探明储量的一半以上。低阶煤通过热解工艺廉价地得到油气,残留物是热解半焦。由低阶煤热解产生的半焦燃烧有三个难点,一是点火难,就是要想把煤烧起来,必须将其放入已经加热到300多摄氏度的炉膛里,相当于在家里煤烧时,要用纸或木柴烧到一定温度再放进煤;二是提高燃尽率难,想把煤烧干净不易,我们平时看见的浓烟滚滚正是燃烧不充分的表现;三是降低氮氧化物的排放难。可以说,实现热解半焦的清洁高效燃烧利用,已成为制约我国低阶煤分级转化的技术瓶颈。

吕清刚发现了传统燃烧的矛盾之处:燃煤过程是煤和空气一起燃烧的过程,低阶煤只有烧到1500摄氏度时才能烧尽,但此时空气中的氮气就会变为气体污染物——氮氧化物排放出来了。如果降低燃烧温度倒是可以控制氮氧化物的排放,但燃煤又不充分,经济性又差了。

吕清刚另辟蹊径。他于2004年提出了全新的预热燃烧技术,就是在煤燃烧前先进行预热处理,在燃烧器里加热到800—900摄氏度,然后再送进炉中。这样只需1100摄氏度就能把热解半焦燃尽,氮氧化物的排放也由传统的400—500毫克/标立方降为100毫克左右/ 标立方。

实验室里技术走通了,但没有企业愿意投钱。刚好,2011年中科院启动了战略性先导科技专项。他的研究被列入低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范项目。

在专项的支持下,吕清刚的技术日渐成熟,并完成了中试,目前正在广西和山东做工程技术示范。他的研究还被列入国家重点研发计划“煤炭清洁高效利用和新型节能技术重点专项”。

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