按：煤炭資源怎樣才能高效潔凈的利用？這個關于發(fā)展的方向性問題，需要我們科學的思考。我們認為應該按能源環(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

全面科學考核管理,不能按傳統(tǒng)的技術思想和現行的技術標準，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），不然就會出現消耗大、運行成本高、治污又生污、用戶負效益的狀況。

碳 分子氣化燃燒，實現了源頭防治，元素減量，高效益利用煤炭資源的目標。

一、概述

當前，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、應對氣候變化，也已經成為從技術轉變?yōu)閲H政治的一個熱點和焦點。

我國的能源現狀是煤多油少氣貧,是以煤炭為主的能源生產和消費大國。煤炭消耗已經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)境科學認為：煤炭的這種直接燃燒方式是目前中國產生灰霾的一個主要污染源。

然而，這種直接燃煤方式，未來還要被國內外業(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)電技術路線，仍采用循環(huán)流化床鍋爐和煤粉鍋爐直接燃燒技術。這主要是沒有從基礎理論上認識到：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，在同一個爐膛內進行燃燒，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行完全，就采用了較高的過量空氣（α≥1.2），結果顧此失彼，反而造成在燃燒過程先要大量產生與氧有關的有毒有害污染物（SOx、NOx等），然后再進行治理。這樣不但工藝復雜，而且成本高，甚至還造成“治污又生污” 排放不穩(wěn)定、治污難達標的狀況。

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

二、碳 分子氣化燃燒技術原理

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

三、碳 分子氣化燃燒技術主要指標

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

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

3、煤氣化爐比鋼耗小，比同產量技術鋼耗減少30%以上；

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

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

6、分子氣化爐在缺氧條件下Ca/S接近1固硫，可設計近100%的除硫率；

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

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 分子氣化燃燒技術市場前景及效益

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

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

2. 煤炭分子氣化制造優(yōu)質煤氣替代焦炭冶煉新技術及裝置；

3. 高效益煤化工分子氣化新技術及裝置；

4. 垃圾分子氣化燃燒（供熱、發(fā)電）新技術及裝置；

5. 高效益生物質分子氣化燃燒（供熱、發(fā)電）新技術及裝置。

在上述這些行業(yè)應用的綜合效益是：

1、替代油、電、天然氣、焦炭，燃料費用可降低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；運行節(jié)煤10%以上；

●封火節(jié)煤80%以上；最嚴重的低溫封火煤污染相應削減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（達到燃油、燃氣爐高效潔凈的指標）節(jié)能（效率提高約8%），而且運行成本很低，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，它可全面替代國內外現有的各種燃煤鍋爐（包括電站大型煤粉鍋爐）和燃油、燃氣的鍋爐。

5、制造化工原料氣，用在化肥廠煤氣爐的改擴建上，使現有的間隙煤氣爐實現空氣+蒸汽連續(xù)造氣，并提高產量3倍（氣化強度提高3倍）。其效益是：

●同煤質同工藝有效氣成分提高10%以上；

●同煤質同工藝爐渣含碳量降低10%以上；

●同煤質同工藝節(jié)省原料煤（無煙煤或焦炭）100公斤/噸氨；

●同煤質同工藝節(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用），實現清潔（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，可在我國全面推廣,也可在國外廣泛推廣。幾乎所有產煤國家都有市場，幾乎需要燃料的地方都能用上。

五、應用推廣風險分析

我們采用本發(fā)明，研發(fā)了適合我國各種煤的生活鍋爐，已在全國推廣應用了數千臺（套）；還成功改造了Φ1.5m—Φ3.6m工業(yè)煤氣爐,達到了既增加煤氣產量30%又同時提高煤氣熱值10%的目標；研發(fā)的上萬M3/H分子爐一次啟動已經連續(xù)運行了36個月(無先例)。產品已廣泛用在建材、冶金、機械和化工行業(yè)的加熱、燒結等窯爐上。這些大量、長期的實際使用證明，碳分子氣化燃燒技術完全適應中國煤多灰、高熔點的特性。經專家鑒定：本發(fā)明的綜合指標在國際領先。先后列為國家節(jié)能科技成果；國家環(huán)境保護最佳實用技術和世界華人重大節(jié)能科技成果推廣項目；獲中華綠色科技獎金獎和原機戒工業(yè)部技術進步獎。世界著名科學家沈鴻操作后題詞: “很好的創(chuàng)造，是可以推廣的”。

綜上可見，碳 分子氣化燃燒技術的產業(yè)化和廣泛應用沒有技術風險。

六、本發(fā)明應用示范例及效益：

1、15T/h鏈條鍋爐，采用碳分子氣化燃燒：

●環(huán)保達標（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；煤氣燃燒風壓下降50%）；節(jié)煤10%（q2、3、4大幅度降低）；改造費11個月收回。

2、35T/h流化床鍋爐，采用碳分子氣化燃燒：

●環(huán)保達標（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；煤氣燃燒風壓降75%）；節(jié)煤8%（q2、3、4大幅度降低）。改造費9個月收回。

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；

●煙氣達標排放（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，可防控與氧有關的有害氣體SOx、NOx等的產生，實現了煤電行業(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局面），治理成本降低80%以上，社會效益和經濟效益巨大。

歡迎選用本技術！

附：

1、本發(fā)明已取得的理論基礎成果

2、本發(fā)明已經廣泛應用的實際效果

碳-分子氣化燃燒專家組 陳科正

郵箱:ckz1066@163.com

本發(fā)明在理論基礎方面取得的成果：

產品應用后，全面取得的指標：