低階煤的分質轉化梯級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，具有著火點高、燃燒反應速率慢、燃盡時間長等基本特性，研究其高效燃燒，對煤的高效潔凈利用和分質轉化技術發(fā)展具有重大意義。目前，將熱解半焦直接應用于鍋爐燃燒還未見實例報道。

　　煤粉預熱燃燒技術的研究開發(fā)始于2004年，當時為中國科學院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實驗室的前沿探索項目，后來在國家自然科學基金項目資助下，持續(xù)系統地研究了無煙煤粉和細粉半焦的預熱燃燒特性。研究結果表明，細粉半焦預熱溫度達到850℃，超過了細粉半焦的著火點，預熱燃料進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)定性問題，突破了低揮發(fā)分粉狀燃料著火難和穩(wěn)燃難的技術瓶頸，實現了細粉半焦的均溫燃燒，燃燒溫度低于1200℃，燃燒效率大于98%，NOx排放濃度低于100mg/m3，直接達到國家的排放標準，實現了細粉半焦的高效潔凈燃燒。

　　鑒于預熱燃燒技術有巨大應用潛力和良好的研究基礎，2014年度，熱解細粉半焦預熱燃燒技術的研發(fā)工作納入了中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項“低階煤清潔高效梯級利用關鍵技術與示范”的研究課題“超臨界循環(huán)流化床燃燒技術及示范”的研究內容中。2014年底，研究團隊在研究所廊坊研發(fā)中心建設了0.2MW細粉半焦預熱燃燒試驗臺，并開展了熱解細粉半焦預熱燃燒特性的試驗研究，探索了預熱溫度、燃燒溫度、空氣配比等參數變化對細粉半焦預熱燃燒的影響規(guī)律。研究結果表明，熱解細粉半焦預熱燃燒穩(wěn)定，預熱溫度可在850-950℃之間調整，燃燒溫度可在1100-1300℃之間調整，燃燒效率大于98%，NOx最低排放濃度接近100mg/m3，實現了熱解細粉半焦的高效潔凈燃燒，有望成為大規(guī)模應用的熱解細粉半焦燃燒技術。

　　2015年，作為院先導專項的研究任務，研究人員將進一步開展熱解細粉半焦預熱燃燒的NOx深度控制研究和系統優(yōu)化研究，為進一步放大和工業(yè)應用奠定基礎。