【云展览 微科普】18、高效低NOx解耦燃烧技术
系列
专题
云展览 微科普
走进中国科学院创新成果展
（十八）高效低NOx解耦燃烧技术
天气凉了
不少北方的城市
已经开始集中供暖
而在农村和城郊地区
如何使用
相对清洁经济的技术
送来冬天的温暖呢？
本期“云展览 微科普”
为您解密
解耦燃烧技术
高效节能环保解耦燃烧技术
视频提供单位：中国科学院过程工程研究所
家家点火、户户冒烟，是我国许多农村和城郊地区每年冬季烧煤取暖的常态。这部分刚性煤炭需求虽然占比不高，但由于对其污染缺乏有效控制，因而排放的污染物总量却很大，是造成严重灰霾天气的重要原因之一。
考虑到我国以煤为主的能源消费现状以及农村目前的经济发展状况，以亿万农民的实际需求、消费习惯和承受能力为导向，立足于利用我国资源丰富的烟煤资源，开发相应的高效环保炉具，是统筹解决我国农村煤炭散烧污染问题和改善广大农民生活的根本途径，且其关键和难点在于降低NOx排放，并实现煤炉匹配以及煤炉匹配模式与用户需求的匹配。
图1.散煤燃烧污染现状
1.解耦燃烧技术减排效果
煤炭的燃烧过程是包含煤炭热解气化和挥发分以及半焦燃烧的复杂化学反应网络。解耦燃烧技术采取使煤炭先后经历在热解区低温还原条件下的煤炭热解过程和在燃烧区高温氧化条件下的热解气以及半焦的燃烧过程，以利用煤炭自身产生的热解气和半焦抑制NOx的生成，从而提高燃尽率，降低污染物排放。若采用“烟煤型煤+解耦炉具”匹配燃烧的模式，则不仅可以继承烟煤易燃烧、上火快、火力强、燃尽率高的特点，还可实现对
SO2、NOx 和 CO 的同时控制，并进行高效固灰和降尘，从而降低综合污染物排放，提高炉具热效率。
图2.解耦燃烧技术原理
利用解耦炉具燃烧烟煤型煤可达到“无烟排放”的标准，炉内固硫率可达 60% 以上，PM 排放与燃烧无烟煤或半焦相当，炊事功率高于 1.5 kW，满足了广大农民用户“既要取暖，也要做饭”的习惯性需求。与传统燃煤炉燃烧散煤相比，利用解耦炉具燃烧烟煤型煤时的 NOx 排放可降低 30%-45%，节煤量可达 20%-30%。
2. 解耦燃烧技术发展现状
中国科学院过程工程研究所自1995年发明解耦燃烧技术至今，目前已经突破热解与燃烧定量耦合的民用解耦炉设计核心关键技术，开发了解耦炉智能化设计软件平台，实现了解耦炉具的个性化定制与优化，使解耦燃烧成为一种可以同时有效降低中小型燃煤锅炉 NOx、CO 和黑烟排放的实用技术。“烟煤型煤+解耦炉具”的民用清洁高效取暖路线真正实现了“煤炉匹配”及其与用户需求的匹配。
中国科学院过程工程研究所还将解耦燃烧技术应用于生物质成型燃料的清洁高效燃烧以及生活或医疗废弃物的分散式焚烧处理等，同时还开发了新型解耦型煤链条锅炉，其原始NOx排放不经烟气脱硝就可达到国家重点地区排放限值要求。目前，已经设计生产了炊暖两用解耦燃煤或生物质炉具，以及适用于不同供暖面积的取暖专用民用解耦燃煤炉和中小型解耦燃煤工业锅炉等系列产品。
图3.解耦燃烧系列产品
中国科学院过程工程研究所申请解耦燃烧技术相关发明专利近30项，已经获得授权20 余项，并相继获得中国科学院技术发明一等奖和中国发明专利优秀奖等奖励。2019年3月，生态环境部科技发展中心主持召开了专门的解耦燃烧技术评估会议，与会专家一致认为将烟煤型煤提质改性和解耦燃烧技术有效结合是解决我国散煤燃烧污染的经济有效途径。
3.解耦燃烧技术示范应用
在前期小规模试用的基础上，中国科学院过程工程研究所联合企业将“烟煤型煤+解耦炉具”匹配使用模式在山东济宁和河北承德进行了大规模的示范应用。目前，已经累计推广应用解耦炉具6万余台，洁净型煤15万余吨；累计供暖面积超过600万平方米，产值超过2亿元。解耦燃烧技术的规模化示范应用效果显著，获得了农民用户的广泛好评。
图4 民用解耦暖炊炉
图5.解耦燃烧示范应用
特别感谢
中国科学院过程工程研究所
刘新华 研究员
提供以上内容
鸣谢
中国科学院重大科技任务局
中国科学院过程工程研究所
版权说明
文章仅代表作者及成果相关单位观点
不代表院史馆立场
未经授权严禁任何形式的媒体转载和摘编
严禁转载至微信以外的平台
转载授权、合作、投稿事宜请留言
文章来源：“院史天地”公众号
院史文化的展示基地，院史资源的汇集基地，院史院情的研究基地，院情国情的教育基地，科学精神与文化的传播基地。
欢迎大家提供各类学术会议或学术报告信息，以便广大科研人员参与交流学习。