碳-分子气化燃烧助煤炭清洁高效利用

作为以煤炭为主的能源生产和消费大国，我国80%以上的煤炭利用方式仍是直接燃烧。这种气固同混烧的传统先天缺陷，直接造成污染大，效率低等环保难题。煤炭资源如何实现高效洁净利用?如何彻底走出“治污又生污”、“环保不节能”、“治污难达标”的困境?近日，中国能源报记者专访了碳-分子气化燃烧专家组课题负责人陈科正。

中国能源报：如何让煤炭清洁高效利用已成为终结煤炭“环境约束”的业界共识，请您简要介绍我国煤炭清洁高效利用现状，存在哪些主要问题?

陈科正：实际上，煤炭作为一种主体能源和工业原料，本身并不存在清洁与否的问题，关键在于利用的技术路线是否科学、正确。

近年来，国家高度重视煤炭清洁高效利用工作，提出通过建设煤电大基地大通道、构建煤炭质量管理体系、发展现代煤化工(非燃料)、淘汰落后产能、加强散煤治理等方式，推进煤炭清洁高效利用。

但是，目前我国煤炭的利用还处在粗放阶段，80%以上采用直接燃烧。这种将煤炭中的固相物和气相物混杂在一起在同一个炉膛进行燃烧，违背了气固两相物各自燃烧的规律。这样不但工艺复杂，而且成本高，甚至还造成业内常说的“环保不节能”、“治污又生污”、“治污难达标”的状况。

我曾多次指出，现在的直接燃烧方式与基于它进行的各种脱硫脱硝，包括超低排放技术都是末端治理路线，这种“头痛医头，脚痛医脚”的局部治理，不但会加大系统污染，而且也会增加成本。我建议科学工作者一定要静下心，好好反思我们的工艺，要用全局的效益观念从源头解决现有问题。

中国能源报：碳-分子气化燃烧的提出基于怎样的考虑?与其他煤炭清洁利用技术相比，该技术有哪些创新?新技术能解决什么问题?

陈科正：环保科学认定，煤炭(包括其它化石燃料)直接燃烧是产生灰霾的一个主要污染源。但现在的问题是业界在传统认知下，不知道怎样才能高效益从源头、全面有效解决这个问题。

我们突破传统认知，从分子水平深入探究了煤炭的气化、燃烧及其转化规律，提出碳-分子气化燃烧，先低成本、高强度制造清洁煤气,再采用低过量空气燃烧。碳-分子气化燃烧技术的创新点主要有以下几方面：一是采用分子水平设计的有序气化技术(有益氧化反应耦合正向还原反应)，高强度(同煤质、同工艺，气化强度提高5倍以上)制造燃料煤气;同时在气化炉内缺氧固硫(只有本发明才能实现缺氧条件下钙硫比接近1固硫)，再将这种含硫炉渣变成水泥孰料利用起来，这是有效益的;二是低过量空气(比现有技术节约空气10%以上)高效燃烧(只有本发明获得高温一碳煤气，才能使燃烧效率接近100%)，因氧元素减少，就能实现防控和削减与氧有关的有毒有害气体生成，相应也降低了排烟损失，环保和经济效益巨大。

实际应用证明，碳-分子气化燃烧技术在环保达标的前提下，比现有流化床、煤粉锅炉的燃烧系统节电50%以上;比链条炉还可节电30%;大规模等数量煤造燃料气，电耗仅是现有高压煤气化技术的百分之一。

中国能源报：作为一项环保新技术，碳-分子气化燃烧目前已在哪些领域应用?未来有何规划?

陈科正：2017年5月，根据国家有关部门要求，为解决散煤清洁燃烧问题，我们制造了碳-分子气化燃烧炊事供热炉，经过用多种煤、兰炭、煤矸石、生物质压块的实际气化燃烧测试，环保节能指标优于国内现有技术(SO2大于100mg/m3;NOx大于300mg/m3)。其兰炭(行业规定一种用量最大的清洁煤)测试的排放指标是:烟尘17.7mg/m3;SO2<3.5mg/m3;NOx是66mg/m3;黑度<1级，烟气无色无味。

面向未来，我们将在以下几个方面加大科研攻关，煤炭分子气化燃烧(供热、发电，全面代油、电、气)新技术及装置、煤炭分子气化制造优质煤气替代焦炭冶炼新技术及装置、高效益煤化工分子气化新技术及装置、垃圾分子气化燃烧(供热、发电)新技术及装置和高效益生物质分子气化燃烧(供热、发电)新技术及装置。