按：煤炭資源怎樣才能高效潔凈的利用？這個(gè)關(guān)于發(fā)展的方向性問題，需要我們科學(xué)的思考。我們認(rèn)為應(yīng)該按能源環(huán)保效益的理念來發(fā)展并提出量化基本式：

Q實(shí)用煤炭能量/(Q煤炭原始總能量+Q利用煤炭過程的總能耗量)=最大

(B利用煤炭污染排放量+B治污排放總量)/B煤炭原始污染物總量=最小

全面科學(xué)考核管理,不能按傳統(tǒng)的技術(shù)思想和現(xiàn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，只考慮效率，不考慮效益（不考慮煤炭在氣化過程所消耗的總能量和治污過程消耗資源所致的污染排放總量），不然就會(huì)出現(xiàn)消耗大、運(yùn)行成本高、治污又生污、用戶負(fù)效益的狀況。

碳 分子氣化燃燒，實(shí)現(xiàn)了源頭防治，元素減量，高效益利用煤炭資源的目標(biāo)。

一、概述

當(dāng)前，氣候變化、環(huán)境惡化、資源緊缺已成為世界性難題。節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化，也已經(jīng)成為從技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閲H政治的一個(gè)熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

我國的能源現(xiàn)狀是煤多油少氣貧,是以煤炭為主的能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國。煤炭消耗已經(jīng)占到世界總量的一半，而且80％以上仍是采用傳統(tǒng)的直接燃燒方式 (爐排層燃、流化床燃燒、煤粉燃燒、型煤和水煤漿燃燒等)。環(huán)境科學(xué)認(rèn)為：煤炭的這種直接燃燒方式是目前中國產(chǎn)生灰霾的一個(gè)主要污染源。

然而，這種直接燃煤方式，未來還要被國內(nèi)外業(yè)界一直沿用。例如國際能源署2021—2050年高效低排放燃煤發(fā)電技術(shù)路線，仍采用循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐直接燃燒技術(shù)。這主要是沒有從基礎(chǔ)理論上認(rèn)識(shí)到：直接燃燒法，是將煤炭中的固相物和熱解的氣相物混雜在一起，在同一個(gè)爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒，違背了氣固兩相物各自燃燒的特性、規(guī)律。要把這種直接燃燒進(jìn)行完全，就采用了較高的過量空氣（α≥1.2），結(jié)果顧此失彼，反而造成在燃燒過程先要大量產(chǎn)生與氧有關(guān)的有毒有害污染物（SOx、NOx等），然后再進(jìn)行治理。這樣不但工藝復(fù)雜，而且成本高，甚至還造成“治污又生污” 排放不穩(wěn)定、治污難達(dá)標(biāo)的狀況。

因此，科學(xué)開發(fā)先進(jìn)、實(shí)用的煤炭燃燒技術(shù)，特別是防控污染、環(huán)保節(jié)能的氣化燃燒技術(shù)，是目前社會(huì)發(fā)展的急迫需求，而且意義十分重大。

二、碳 分子氣化燃燒技術(shù)原理

我們突破傳統(tǒng)認(rèn)知，從分子水平深入探究了煤炭的氣化、燃燒及其轉(zhuǎn)化規(guī)律，發(fā)明了碳 分子氣化燃燒科學(xué)機(jī)理，先低成本、高強(qiáng)度制造清潔煤氣,再采用低過量空氣（α接近1）燃燒。實(shí)現(xiàn)了源頭防控污染、環(huán)保節(jié)能，高效清潔利用煤炭的目標(biāo)。從根本上解決了直接燃煤技術(shù)污染大、效率低等難題。

三、碳 分子氣化燃燒技術(shù)主要指標(biāo)

1、工藝簡單，操作安全，產(chǎn)氣量高（常壓氣化強(qiáng)度是1000～2000kg/m2•h，比同類技術(shù)提高5倍以上），可以大型化；

2、煤炭氣化成本低，運(yùn)行電耗比鏈條燃燒爐小30%以上，同產(chǎn)量單位氣化電耗是國內(nèi)外流化床和氣流床的1%；

3、煤氣化爐比鋼耗小，比同產(chǎn)量技術(shù)鋼耗減少30%以上；

4、同煤質(zhì)、同工藝，氣化反應(yīng)又快又完全，碳轉(zhuǎn)化率高，煤氣熱值增高10%；爐渣含碳量降低10%；

5、燃料適應(yīng)性廣，能氣化燃燒各種煤、焦炭、煤矸石、生物質(zhì)和其它有機(jī)物（廢棄物）；

6、分子氣化爐在缺氧條件下Ca/S接近1固硫，可設(shè)計(jì)近100%的除硫率；

7、高溫煤氣，采用低過量空氣系數(shù)（α接近1）燃燒，化學(xué)不完全燃燒為零，排放更清潔；可從源頭防控與氧有關(guān)的有毒有害物SOx、NOx等的產(chǎn)生；

8，更重大意義的是：碳分子氣化燃燒比直接燃煤節(jié)省清潔空氣10%以上。

四、碳 分子氣化燃燒技術(shù)市場(chǎng)前景及效益

依據(jù)本發(fā)明的科學(xué)原理，我們可開發(fā)和形成以下具有國際領(lǐng)先水平的：

1. 煤炭分子氣化燃燒（供熱、發(fā)電；全面代油、電、氣等）新技術(shù)及裝置；

2. 煤炭分子氣化制造優(yōu)質(zhì)煤氣替代焦炭冶煉新技術(shù)及裝置；

3. 高效益煤化工分子氣化新技術(shù)及裝置；

4. 垃圾分子氣化燃燒（供熱、發(fā)電）新技術(shù)及裝置；

5. 高效益生物質(zhì)分子氣化燃燒（供熱、發(fā)電）新技術(shù)及裝置。

在上述這些行業(yè)應(yīng)用的綜合效益是：

1、替代油、電、天然氣、焦炭，燃料費(fèi)用可降低50%以上；

2、替代流化床、煤粉、水煤漿燃燒，燃料加工和系統(tǒng)節(jié)電50%以上；

3、替代爐篦層燃

●燃燒系統(tǒng)節(jié)電20%以上；運(yùn)行節(jié)煤10%以上；

●封火節(jié)煤80%以上；最嚴(yán)重的低溫封火煤污染相應(yīng)削減80%以上。

4、燃煤鍋爐碳分子氣化燃燒，可改變傳統(tǒng)的直接燃煤方式，使煤炭氣化燃燒鍋爐環(huán)保（達(dá)到燃油、燃?xì)鉅t高效潔凈的指標(biāo)）節(jié)能（效率提高約8%），而且運(yùn)行成本很低，燃燒系統(tǒng)比鏈條爐節(jié)電30%以上；是流化床或煤粉鍋爐50%。因此，它可全面替代國內(nèi)外現(xiàn)有的各種燃煤鍋爐（包括電站大型煤粉鍋爐）和燃油、燃?xì)獾腻仩t。

5、制造化工原料氣，用在化肥廠煤氣爐的改擴(kuò)建上，使現(xiàn)有的間隙煤氣爐實(shí)現(xiàn)空氣+蒸汽連續(xù)造氣，并提高產(chǎn)量3倍（氣化強(qiáng)度提高3倍）。其效益是：

●同煤質(zhì)同工藝有效氣成分提高10%以上；

●同煤質(zhì)同工藝爐渣含碳量降低10%以上；

●同煤質(zhì)同工藝節(jié)省原料煤（無煙煤或焦炭）100公斤/噸氨；

●同煤質(zhì)同工藝節(jié)電80度/噸氨；

●同工藝節(jié)約蒸汽100公斤/噸氨。

6、低成本制造優(yōu)質(zhì)還原性氣體，直接還原海綿鐵；替代高爐噴吹煤粉（本發(fā)明制氣比煤制粉和吹粉的電耗降低50%以上，還可省去每年更換磨輥的高昂費(fèi)用），實(shí)現(xiàn)清潔（煤氣無渣 ）冶煉鋼鐵。

由于本發(fā)明具有上述顯著的綜合優(yōu)勢(shì)，可在我國全面推廣,也可在國外廣泛推廣。幾乎所有產(chǎn)煤國家都有市場(chǎng)，幾乎需要燃料的地方都能用上。

五、應(yīng)用推廣風(fēng)險(xiǎn)分析

我們采用本發(fā)明，研發(fā)了適合我國各種煤的生活鍋爐，已在全國推廣應(yīng)用了數(shù)千臺(tái)（套）；還成功改造了Φ1.5m—Φ3.6m工業(yè)煤氣爐,達(dá)到了既增加煤氣產(chǎn)量30%又同時(shí)提高煤氣熱值10%的目標(biāo)；研發(fā)的上萬M3/H分子爐一次啟動(dòng)已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行了36個(gè)月(無先例)。產(chǎn)品已廣泛用在建材、冶金、機(jī)械和化工行業(yè)的加熱、燒結(jié)等窯爐上。這些大量、長期的實(shí)際使用證明，碳分子氣化燃燒技術(shù)完全適應(yīng)中國煤多灰、高熔點(diǎn)的特性。經(jīng)專家鑒定：本發(fā)明的綜合指標(biāo)在國際領(lǐng)先。先后列為國家節(jié)能科技成果；國家環(huán)境保護(hù)最佳實(shí)用技術(shù)和世界華人重大節(jié)能科技成果推廣項(xiàng)目；獲中華綠色科技獎(jiǎng)金獎(jiǎng)和原機(jī)戒工業(yè)部技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。世界著名科學(xué)家沈鴻操作后題詞: “很好的創(chuàng)造，是可以推廣的”。

綜上可見，碳 分子氣化燃燒技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和廣泛應(yīng)用沒有技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

六、本發(fā)明應(yīng)用示范例及效益：

1、15T/h鏈條鍋爐，采用碳分子氣化燃燒：

●環(huán)保達(dá)標(biāo)（煤氣爐缺氧固硫；α接近1燃燒），治理成本降低80%以上；

●燃燒系統(tǒng)節(jié)電30%以上（α從1.5降到1.05；煤氣燃燒風(fēng)壓下降50%）；節(jié)煤10%（q2、3、4大幅度降低）；改造費(fèi)11個(gè)月收回。

2、35T/h流化床鍋爐，采用碳分子氣化燃燒：

●環(huán)保達(dá)標(biāo)（煤氣爐缺氧固硫；α接近1燃燒），治理成本降低80%以上；

●燃燒系統(tǒng)節(jié)電50%以上（α從1.2降到1.05；煤氣燃燒風(fēng)壓降75%）；節(jié)煤8%（q2、3、4大幅度降低）。改造費(fèi)9個(gè)月收回。

3、1000T/h煤粉鍋爐，采用碳分子氣化燃燒：

●燃燒系統(tǒng)節(jié)電50%以上（α從1.2降到1.05；煤氣燃燒風(fēng)壓下降70%；制粉電耗下降60%），煤發(fā)電的成本大幅度降低；

●煙氣達(dá)標(biāo)排放（煤氣爐缺氧固硫，除硫效率高、資源消耗少；熱煤氣α接近1燃燒，可防控與氧有關(guān)的有害氣體SOx、NOx等的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了煤電行業(yè)從源頭、元素層面防控污染，徹底改變了發(fā)電鍋爐脫硫、脫硝和除塵就得增加成本的被動(dòng)局面），治理成本降低80%以上，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益巨大。

歡迎選用本技術(shù)！

附：

1、本發(fā)明已取得的理論基礎(chǔ)成果

2、本發(fā)明已經(jīng)廣泛應(yīng)用的實(shí)際效果

碳-分子氣化燃燒專家組 陳科正

郵箱:ckz1066@163.com

本發(fā)明在理論基礎(chǔ)方面取得的成果：

產(chǎn)品應(yīng)用后，全面取得的指標(biāo)：