低階煤的分質(zhì)轉(zhuǎn)化梯級(jí)利用是煤炭高效清潔利用的重要方式。熱解半焦的揮發(fā)分含量小于4%，屬于超低揮發(fā)分炭基燃料，具有著火點(diǎn)高、燃燒反應(yīng)速率慢、燃盡時(shí)間長(zhǎng)等基本特性，研究其高效燃燒，對(duì)煤的高效潔凈利用和分質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)發(fā)展具有重大意義。目前，將熱解半焦直接應(yīng)用于鍋爐燃燒還未見(jiàn)實(shí)例報(bào)道。

　　煤粉預(yù)熱燃燒技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)始于2004年，當(dāng)時(shí)為中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)室的前沿探索項(xiàng)目，后來(lái)在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助下，持續(xù)系統(tǒng)地研究了無(wú)煙煤粉和細(xì)粉半焦的預(yù)熱燃燒特性。研究結(jié)果表明，細(xì)粉半焦預(yù)熱溫度達(dá)到850℃，超過(guò)了細(xì)粉半焦的著火點(diǎn)，預(yù)熱燃料進(jìn)入燃燒室與空氣相遇后可高效燃燒，不存在著火、熄火和火焰穩(wěn)定性問(wèn)題，突破了低揮發(fā)分粉狀燃料著火難和穩(wěn)燃難的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了細(xì)粉半焦的均溫燃燒，燃燒溫度低于1200℃，燃燒效率大于98%，NOx排放濃度低于100mg/m3，直接達(dá)到國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了細(xì)粉半焦的高效潔凈燃燒。

　　鑒于預(yù)熱燃燒技術(shù)有巨大應(yīng)用潛力和良好的研究基礎(chǔ)，2014年度，熱解細(xì)粉半焦預(yù)熱燃燒技術(shù)的研發(fā)工作納入了中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)“低階煤清潔高效梯級(jí)利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”的研究課題“超臨界循環(huán)流化床燃燒技術(shù)及示范”的研究?jī)?nèi)容中。2014年底，研究團(tuán)隊(duì)在研究所廊坊研發(fā)中心建設(shè)了0.2MW細(xì)粉半焦預(yù)熱燃燒試驗(yàn)臺(tái)，并開(kāi)展了熱解細(xì)粉半焦預(yù)熱燃燒特性的試驗(yàn)研究，探索了預(yù)熱溫度、燃燒溫度、空氣配比等參數(shù)變化對(duì)細(xì)粉半焦預(yù)熱燃燒的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，熱解細(xì)粉半焦預(yù)熱燃燒穩(wěn)定，預(yù)熱溫度可在850-950℃之間調(diào)整，燃燒溫度可在1100-1300℃之間調(diào)整，燃燒效率大于98%，NOx最低排放濃度接近100mg/m3，實(shí)現(xiàn)了熱解細(xì)粉半焦的高效潔凈燃燒，有望成為大規(guī)模應(yīng)用的熱解細(xì)粉半焦燃燒技術(shù)。

　　2015年，作為院先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)的研究任務(wù)，研究人員將進(jìn)一步開(kāi)展熱解細(xì)粉半焦預(yù)熱燃燒的NOx深度控制研究和系統(tǒng)優(yōu)化研究，為進(jìn)一步放大和工業(yè)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。