专访丨胡大为：化学干预燃烧过程让煤炭释放更多能量

★ 对于降低煤耗，目前，电厂普遍的思路是改造设备，这所有的措施都是在煤炭放完热以后采取的，很少有人在煤炭燃烧这一端进行深入研究。

★ 新型高效发电节煤系统通过干预燃烧过程，降低煤炭在燃烧过程中的热耗，突破了传统节煤产品靠提高燃烧效率节能的局限性。

通过在华润电力湖南鲤鱼江有限公司、华润电力（涟源）有限公司、贵州华电大龙发电有限公司等多家发电企业的应用测试，广东省广州市芬芳科技环保有限公司推出的新型高效发电节煤系统，在降低燃煤发电企业供电煤耗方面成效显著，综合下来平均节煤5克/千瓦时至15克/千瓦时。

Dr.小智

发电企业在降低煤耗方面有 “十年磨一克”的说法，可见，节煤对于发电企业的难度。是什么样的技术让广州市芬芳科技环保有限公司能够在降低煤耗方面取得显著成绩呢？记者专访了新型高效发电节煤系统的主创、广州市芬芳环保科技有限公司董事长胡大为。

减少煤炭燃烧过程耗能量，让同样的煤炭发更多的电

中电传媒记者：降低煤耗被誉为燃煤发电领域的重中之重，您怎样看待当前燃煤电厂降低煤耗的方法？

问

答

胡大为：对于降低煤耗，目前，电厂普遍的思路是改造设备，搞超临界，搞超超临界，改造汽轮机，搞余热回收。电厂的所有设备改造都是为了让能效高一点，在蒸汽出来以后怎样更好地利用它，怎样让蒸汽发挥更大的效益。但是，这所有的措施都是在煤炭放完热以后采取的，很少有人在煤炭燃烧这一端进行深入研究，很少有人从“让同样的煤炭烧出更多的蒸汽”这个角度来思考问题。

汽轮机要靠蒸汽推动，蒸汽的能量是从煤炭吸收过来的。燃煤发电领域在目前的技术条件下，如何进一步节能减排？非常重要的措施应该是，“让同样多的煤炭释放更多的热量，让同样多的煤炭发更多的电”。那么，更多的能量从哪里来？这成为解决此类问题的关键所在。我们推出的新型高效发电节煤系统，就是让煤炭比原来烧出更多的蒸汽、释放更多的热量。

受传统能量守恒思维的影响，一般认为煤炭放出的热量是恒定的。但是，这只是片面地认为煤炭燃烧放出的热与后续过程中利用和损耗的热量守恒，并没有将煤炭燃烧过程之前的吸热过程考虑进去，这两部分的能量代数和为一个定值。因此，要实现“让同样多的煤炭发更多的电”，唯一的途径就是减少煤炭燃烧过程中的耗能量。

中电传媒记者：新型高效发电节煤系统的总体情况是怎样的？

问

答

胡大为：传统的热力过程中，能源有效利用的基本原理是能量（物理能）的梯级利用原理，迄今为止，对能量利用系统的研究仍局限于物理能梯级利用范围（如旋窑中煤炭燃烧放出的热，通过热空气传递给生料），不涉及化学反应过程中化学能的能量转化利用问题。

我们广州市芬芳环保科技有限公司用5年多时间，经过4000多次实验室和现场试验，创新性地提出了“化学干预煤炭催化燃烧”的概念，在国际上首次开发出添加量少、价格便宜、对窑炉无腐蚀性，且可严格按照煤炭热值测试标准（GB/T213-2003）测出煤炭热值提升的一系列产品，并申请了发明专利。获得了日内瓦国际专利博览会铜奖，中华环保基金委员会“优秀创意奖”。

新型高效发电节煤系统就是基于“化学干预煤炭催化燃烧”理论推出的，具体分为输送、添加、计量三大系统。

这套技术从燃烧的本质着手，通过添加化学催化剂的方法，并采用自动化添加设备均匀地将产品加入煤中，借助催化剂的催化作用，提高分子活度，降低着火温度，提高燃烧速度，加速内能的释放，缩短煤在炉膛里的燃尽时间，既可提高煤的燃烧强度和炉膛温度，改善煤的燃烧性能，又可较大幅度降低空气过剩系数，降低废气排放量，达到节煤目的。这一通过干预燃烧过程，降低煤炭在燃烧时所需要的燃烧活化能的做法，突破了传统节煤产品靠提高燃烧效率的办法来实现节能的局限性。

实施煤炭催化燃烧技术，实现化学能的梯级利用

中电传媒记者：请介绍一下“化学干预煤炭燃烧”概念的由来。

问

答

胡大为：很久以来，直接燃烧几乎成为煤炭利用的主要方式。但是，直接燃烧方式存在的诸多弊端 （如燃烧品位损失大、易产生环境污染物等）与能源环境协调发展目标相悖。因此，随着能源科学和与其密切相关的环境、化工等学科的交叉与渗透，以及所涉及体系的复杂化，尤其是对于可包容多种能源输入，并具有多种产出功能的能源与环境相容的多功能总能系统提出的新要求，导致传统的物理能梯级利用原理已不足以解决能源、化工、环境交叉领域内超出热力循环范围的科学问题。因此，迫切需要探索建立能够突破物理能梯级利用范畴的能量转化利用的新原理。

研究表明

热力系统中损失最大之处并非发生在物理能的传递与转化过程，而是发生在化学能转化为物理能的燃烧过程。为此，需要在能源动力系统中对传统的燃烧过程进行革新，采取新的能量释放方式，实现能量释放过程化学能品位的梯级利用。

新的能量释放方式首先与化学反应过程相结合，与传统的直接燃烧方式相比较，新的能量释放方式可以使燃料在燃烧前实现其化学能的有效利用，从而提高燃料燃烧过程中的显热发热量，实现从根本上的燃烧节能。

中电传媒记者：新型高效发电节煤系统与其他节煤产品的区别在哪里？

问

答

胡大为：纵观国内外节煤产品的研究，能够实现从根本上节能的方式就是化学链燃烧技术，也可以称之为“煤炭催化燃烧技术”。国外在上世纪70年代就广泛开展了有关煤的催化燃烧方面的研究。近年来，国内在这方面开展了大量的工作，但是，目前这些工作多还处于探索阶段。

煤炭燃烧催化剂不仅具有优良的燃烧促进作用，同时还有优良的脱硫脱硝作用，能减轻煤炭燃烧对环境的污染，对于当前我国的节能减排工作有重要意义。

目前，研究的催化剂种类主要有碱金属、碱土金属和过渡金属氧化物、氢氧化物及其盐类。上述催化剂主要存在腐蚀窑炉、添加量太大等问题，难于实现大规模工业化应用。因此，研究对锅炉无害、添加量少、易于添加的新型煤炭燃烧催化剂是推进燃煤节能的重要研究方向。

目前，国内外对燃煤节能采用的主要途径是，在燃煤中混入在受热过程中能够放出氧气的物质（比如高锰酸钾、氯酸钾、硝酸钠等），通过这种模式来提高燃烧过程中的供氧量，达到提高燃尽率的目的，从而提高热效率。

随着燃烧设备的发展和燃烧技术的进步，目前新型燃烧设备已经可以使得燃烧效率达到98%以上（比如水煤浆炉、直吹式煤粉炉等设计燃烧效率都在98%以上），采用加入受热过程中能够放出氧气的物质混合燃烧难以提高煤炭的燃烧效率，该类型的节煤产品无法满足未来发展的需求，因此，研究新型的催化节煤产品是市场和社会发展的必然。

新型高效发电节煤系统倡导的化学干预煤炭燃烧催化技术，是通过从煤炭燃烧过程着手的节能新技术，节能效果能够实现按照国家标准（氧弹法测热量）测出，能够适用于任何燃煤锅炉。

研究煤炭所含微量元素，节煤系统做到因地制宜

中电传媒记者：面对不同地区的煤种和不同机组的适应性能，新型高效发电节煤系统是不是需要因地制宜？

问

答

胡大为：有一门学科叫“煤的微量元素化学”。煤的微量元素有几十种，不同产地和类型的煤炭中微量元素的含量不同，微量元素会影响煤炭的燃烧，这些影响是十分复杂的。新型高效发电节煤系统的本质是一样的，针对每一家电厂的具体方案是不完全一样的，需要先检测煤炭。

由于催化剂的作用效果易受杂质的干扰，因此，研究不同类型和产地煤炭的微量元素分布，以及对催化效果的影响和催化剂配方的调整，是新型高效发电节煤系统能够广泛应用的关键。

新型高效发电节煤系统通过采用聚类分析等手段，对煤炭产地和类型进行聚类分析，通过对不同聚类的煤炭有针对性地改进配方，提升产品的适用性。

新型高效发电节煤系统通过采用自动化控制技术，实现在皮带秤输送煤炭过程中，定量添加化学干预煤炭催化燃烧节煤剂，保证了添加的准确性和实际应用效果。

另外，该技术能够推广应用于其他化石燃料、生物质燃烧等领域，对推进高性能催化燃烧、节能减排等具有重要推动作用。