神奇“魔爐”讓“丑”煤變“靚”

蘇更林

2017年新的一年開始了，為了討吉利，大家都想要來(lái)個(gè)“開門紅”，可是太陽(yáng)卻跟大家玩起了捉迷藏，1月以來(lái)，全國(guó)多地連續(xù)處于灰蒙蒙的狀態(tài)。這一切的罪魁禍?zhǔn)拙褪庆F霾。

頻繁襲來(lái)的大范圍嚴(yán)重霧霾讓人心煩意亂，網(wǎng)上的各種傳言也不脛而走，很多人都在指責(zé)相關(guān)部門沒有做好該做的工作。其實(shí)，為了治理霧霾，國(guó)家已經(jīng)做了很多工作。2016年12月29日，新華社就以《能減灰霾：中科院研制推廣綠色高效燃煤爐》為題，介紹了我國(guó)在潔凈型煤燃燒技術(shù)研發(fā)中取得的革命性突破，并認(rèn)為這是解決農(nóng)村煤炭散燒污染問題的一個(gè)有效途徑。

霧霾解析讓煤變“丑”

導(dǎo)致霧霾天氣的首要污染物往往為微細(xì)污染物，主要有PM10和PM2.5。這些微細(xì)污染物的組成成分極其復(fù)雜，包括數(shù)百種大氣顆粒物質(zhì)，并因地域不同而有所差異。

通過對(duì)一些區(qū)域PM2.5來(lái)源的解析發(fā)現(xiàn)，PM2.5主要有三大來(lái)源，即工業(yè)生產(chǎn)、燃煤和機(jī)動(dòng)車尾氣排放。不過，不同地域的污染物有不同的來(lái)源和比例。就全國(guó)來(lái)說(shuō)，PM2.5有60%來(lái)源于燃煤和燃油，也就是化石能源的燃燒。看來(lái)，燃煤對(duì)霧霾的“貢獻(xiàn)率”可不能小覷哦！

據(jù)專家分析，在重污染期間，化石燃料或生物質(zhì)燃燒排放的一次顆粒物增加明顯，其中原煤散燒對(duì)近地面污染的“貢獻(xiàn)率”最高。為什么散燒煤是導(dǎo)致霧霾的重要因素呢？這是因?yàn)樯狐c(diǎn)多面廠，有些是雜質(zhì)含量高的便宜煤，再加上燃燒粗放低效，缺乏必要的煙氣處理。

實(shí)驗(yàn)證明，散燒煤的排放強(qiáng)度要遠(yuǎn)大于集中燃燒。例如，農(nóng)村生活散燒煤每噸大約排放7千克的PM2.5，而每噸電煤僅排放0.4千克的PM2.5，散燒煤排放強(qiáng)度是電煤的17.5倍。同時(shí)，由于散燒煤通常在人口密集地區(qū)低空直接排放，因此二氧化硫、氮氧化物的排放水平要比電煤大許多倍。

因此，國(guó)家能源局出臺(tái)的《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃（2015-2020年）》，要求在城市和農(nóng)村大力采用清潔能源替代民用散煤，從而減少煤炭分散直接燃燒。

“魔爐”讓“丑”煤變“靚”

驅(qū)散霧霾污染，建設(shè)美麗中國(guó)，我們面臨的挑戰(zhàn)極其嚴(yán)峻，但都繞不開發(fā)展清潔能源。治理農(nóng)村散燒煤污染問題，比較可行的方案有使用清潔能源和煤炭潔凈燃燒等。

中科院過程工程研究所長(zhǎng)期致力于潔凈煤燃燒技術(shù)的研究，并發(fā)明了“解耦燃燒技術(shù)”。20多年來(lái)，中科院過程工程研究所的科研人員通過優(yōu)化鍋爐結(jié)構(gòu)和燃燒過程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)燃料熱解氣化和半焦燃燒過程的解耦和優(yōu)化控制，突破了燃燒控制的技術(shù)難點(diǎn)，能夠解除煙黑、一氧化碳與氮氧化物、二氧化硫的耦合，從而可以降低氮氧化物的排放。

那么，解耦燃燒技術(shù)的秘密是什么呢？簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，解耦燃燒技術(shù)包括兩個(gè)部分，一個(gè)是解耦燃燒爐具，另一個(gè)是高效改性潔凈型煤。只有“煤爐匹配”，才能讓“丑”煤變“靚”。

我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)解耦燃燒爐具。這是中科院過程工程研究所根據(jù)解耦燃燒原理開發(fā)的節(jié)能環(huán)保解耦燃煤爐具，而解耦燃燒技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外唯一可以有效降低氮氧化物排放的高效燃煤實(shí)用技術(shù)。

再來(lái)說(shuō)說(shuō)高效改性潔凈型煤。兗礦集團(tuán)用當(dāng)?shù)氐臒熋嘿Y源作為原料，配合復(fù)合化學(xué)添加劑技術(shù)，采用中低壓、無(wú)粘結(jié)劑干壓成型工藝，制成了高效、環(huán)保、價(jià)廉的新型改性潔凈型煤。

解耦燃燒技術(shù)是一種可有效降低氮氧化物排放的高效中小型燃煤實(shí)用技術(shù)，其原理為：高溫富氧有利于提高燃料燃燒效率，但會(huì)增加氮氧化物排放，因此解耦燃燒技術(shù)先讓煤在低溫還原氣氛下低氮燃燒，再在高溫氧化條件下讓可燃物燃盡，這樣就可以充分地進(jìn)行連續(xù)分級(jí)燃燒，從而有效抑制燃燒過程中氮氧化物的生成。

用解耦燃燒爐具燃燒潔凈型煤，可對(duì)氮氧化物、二氧化硫和煙塵等多種污染物進(jìn)行協(xié)同控制。與傳統(tǒng)燃煤爐相比，解耦燃煤爐的氮氧化物排放可降低30%～45%，節(jié)煤量可達(dá)20%～30%，排煙林格曼黑度小于1，達(dá)到無(wú)煙排放標(biāo)準(zhǔn)。

林格曼黑度是反映鍋爐煙塵黑度（濃度）的一項(xiàng)指標(biāo)，采用視覺方法對(duì)煙氣黑度進(jìn)行評(píng)價(jià)，共分為6級(jí)，分別是0、1、2、3、4、5級(jí)，5級(jí)為污染最嚴(yán)重。

推廣“魔爐”呵護(hù)藍(lán)天

據(jù)悉，山東省煤炭局近期組織專家對(duì)解耦燃燒技術(shù)進(jìn)行了鑒定，認(rèn)為節(jié)能環(huán)保解耦爐具使用兗礦集團(tuán)高效改性潔凈型煤做燃料，大氣污染物排放指標(biāo)完全達(dá)到國(guó)家環(huán)保要求，熱性能指標(biāo)則達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平，為解決農(nóng)村煤炭散燒污染問題提供了有效的途徑。

我國(guó)能源消費(fèi)一直以煤炭為主，煤炭消費(fèi)總量很大，尤其是廣大的農(nóng)村地區(qū)，散燒煤分布極廣，數(shù)量眾多，治理難度很大，一直被認(rèn)為是煤炭治理的“硬骨頭”。在每一個(gè)農(nóng)戶大力推廣解耦燃燒爐，則可以解決“戶戶冒煙”的問題，不僅可以提高他們的生活質(zhì)量，而且可以有效降低污染物的排放，因此是呵護(hù)藍(lán)天的一個(gè)實(shí)際行動(dòng)。

（責(zé)任編輯：白玉磊 責(zé)任校對(duì)：夏越）