讓小小的蘭炭粉發光發熱
前不久，中國煤炭科工集團下屬煤科院節能技術有限公司（簡稱科工節能）研發的一項蘭炭粉燃燒新技術，應用於濟南熱力集團漿水泉熱源廠70兆瓦熱水鍋爐係統中，實現了蘭炭粉燃料無助燃穩定運行。
“我們研發的蘭炭粉燃燒新技術，不僅解決了部分受煤炭指標限製的城市區域供暖問題，還解決了一些偏遠分散、經濟欠發達、能源資源分布不均的農村燃燒散煤供暖造成的環境汙染問題。”科工節能黨總支書記、執行董事王翰鋒說，“這項技術為國內首創，填補了國內蘭炭粉燃燒的技術空白。”
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需求牽引，開始研究蘭炭粉燃燒技術
“蘭炭又稱半焦，原料主要來自陝北、內蒙古西部和新疆等地，是低階煤分質利用過程中的固體產物，產出率約占原料煤的50%至70%，jiuxiangzuodoufushengxiadedoufuzha，shoushengchangongyijixiayouchanyeyingxiangyingyongshichangjiaoxiao。jinjinian，suizhelantanchanliangbuduanzengjia，chuantongxingyexuqiuliangyouxian，qiliyongwentiriyituchu。”科工節能分管科研的副總經理王乃繼說。
王wang乃nai繼ji介jie紹shao，當dang時shi，蘭lan炭tan處chu於yu過guo剩sheng狀zhuang態tai，但dan由you於yu蘭lan炭tan的de揮hui發fa分fen較jiao低di，燃ran燒shao困kun難nan，一yi直zhi沒mei有you理li想xiang的de燃ran燒shao技ji術shu。有you些xie企qi業ye將jiang蘭lan炭tan摻chan入ru煤mei炭tan中zhong燃ran燒shao，效xiao果guo並bing不bu理li想xiang。有you些xie企qi業ye將jiang塊kuai狀zhuang蘭lan炭tan作zuo為wei煤mei球qiu和he型xing煤mei的de原yuan料liao使shi用yong，或huo者zhe冶ye煉lian金jin屬shu時shi使shi用yong，而er蘭lan炭tan粉fen末mo則ze被bei遺yi棄qi，不bu僅jin浪lang費fei資zi源yuan，還hai汙wu染ran環huan境jing。
在zai這zhe種zhong背bei景jing下xia，科ke工gong節jie能neng組zu建jian了le一yi支zhi研yan發fa團tuan隊dui，重zhong點dian攻gong關guan蘭lan炭tan粉fen燃ran燒shao關guan鍵jian技ji術shu。他ta們men通tong過guo對dui蘭lan炭tan粉fen燃ran燒shao規gui律lv進jin行xing研yan究jiu分fen析xi後hou發fa現xian，蘭lan炭tan粉fen並bing沒mei有you想xiang象xiang中zhong的de那na麼me難nan燃ran，其qi孔kong隙xi結jie構gou比bi較jiao發fa達da，隻zhi要yao能neng穩wen定ding點dian燃ran，就jiu能neng持chi續xu釋shi放fang大da量liang熱re能neng，而er且qie燃ran燒shao效xiao能neng甚shen至zhi好hao於yu無wu煙yan煤mei和he焦jiao煤mei。在zai低di溫wen幹gan餾liu過guo程cheng中zhong，低di階jie煤mei的de一yi部bu分fen汙wu染ran物wu已yi被bei“剔除”，其產物蘭炭的燃燒比較清潔。
“作為一種高熱值、低汙染的優質燃料，蘭炭具有較高的利用價值，而蘭炭粉的燃燒是最佳利用途徑。”科工節能分管市場經營的副總經理紀任山告訴記者，“2014年，國家出台了新的大氣排放標準，對燃煤的環保指標要求更高了。為了將蘭炭作為環保燃料利用起來，陝西省政府提出‘用陝北的蘭炭換河北的藍天’的想法，並委托我們針對陝北蘭炭的清潔燃燒利用，開展工業及民用研究。”
隨後，研發團隊在其研發的煤粉燃燒設備和技術的基礎上進行改進，開始研究蘭炭粉燃燒。
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階段性試驗，讓燃燒技術更加成熟
“攻關蘭炭粉燃燒關鍵技術，並沒有我們想象得那麼簡單。蘭炭粉和煤粉性質不一樣，如何巧妙點燃蘭炭粉，成為我們急需解決的難題。”紀任山說。
經過實驗室研究，研發團隊開始在北京大興區一個7兆瓦燃燒熱態台架上開展實驗。
“寒冬時節進行這樣的試驗，我們記憶猶新。”王乃繼說，“根gen據ju實shi驗yan室shi裏li的de操cao作zuo步bu驟zhou，我wo們men點dian燃ran了le蘭lan炭tan粉fen。看kan著zhe爐lu子zi裏li的de蘭lan炭tan粉fen燃ran燒shao起qi來lai，我wo們men非fei常chang高gao興xing，但dan是shi不bu知zhi道dao為wei什shen麼me，蘭lan炭tan粉fen燒shao著zhe燒shao著zhe就jiu慢man慢man熄xi滅mie了le，沒mei有you達da到dao預yu定ding的de燃ran燒shao時shi間jian。當dang時shi，我wo們men心xin裏li挺ting不bu是shi滋zi味wei兒er的de。”
究jiu竟jing哪na裏li出chu了le問wen題ti？研yan究jiu團tuan隊dui通tong過guo仔zai細xi研yan究jiu分fen析xi發fa現xian，解jie決jue蘭lan炭tan粉fen燃ran燒shao問wen題ti的de關guan鍵jian在zai於yu著zhe火huo點dian及ji其qi自zi維wei持chi穩wen燃ran過guo程cheng。他ta們men采cai用yong中zhong心xin逆ni噴pen技ji術shu，使shi蘭lan炭tan粉fen可ke在zai線xian預yu熱re，預yu熱re溫wen度du最zui高gao可ke達da1000攝氏度，有效解決了蘭炭著火難的問題；利用濃相著火技術，使高濃度蘭炭粉減少了著火熱需求；通過強旋流配風設計，增加燃燒室內煙氣回流量，使其穩定燃燒；通過強化燃燒後錐設計，進一步增加回流煙氣量；經過局部合理的絕熱處理，維持著火區域溫度……經過半年時間及一係列改進後，蘭炭粉燃燒終於達到了試驗要求。
隨(sui)後(hou)，研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)來(lai)到(dao)神(shen)東(dong)礦(kuang)區(qu)，找(zhao)到(dao)由(you)他(ta)們(men)負(fu)責(ze)建(jian)設(she)運(yun)營(ying)煤(mei)粉(fen)工(gong)業(ye)鍋(guo)爐(lu)係(xi)統(tong)的(de)企(qi)業(ye)，在(zai)保(bao)證(zheng)不(bu)耽(dan)誤(wu)該(gai)企(qi)業(ye)正(zheng)常(chang)運(yun)營(ying)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，利(li)用(yong)空(kong)隙(xi)時(shi)間(jian)進(jin)行(xing)了(le)14兆瓦蘭炭粉燃燒工業性試驗。然而，14兆瓦的工業性試驗與之前存在差別，經過一次次試驗、改進，最終還是沒有達到要求。
“當時，我們還不死心，打算最後試一次，如果還不成功，就放棄工業性試驗，繼續回實驗室裏研究。”紀任山說，“沒(mei)想(xiang)到(dao)的(de)是(shi)，最(zui)後(hou)一(yi)次(ci)試(shi)驗(yan)竟(jing)然(ran)成(cheng)功(gong)了(le)。究(jiu)其(qi)原(yuan)因(yin)，我(wo)們(men)發(fa)現(xian)，前(qian)幾(ji)次(ci)試(shi)驗(yan)讓(rang)爐(lu)膛(tang)餘(yu)溫(wen)尚(shang)存(cun)，而(er)我(wo)們(men)進(jin)行(xing)試(shi)驗(yan)時(shi)，剛(gang)好(hao)達(da)到(dao)一(yi)個(ge)溫(wen)度(du)拐(guai)點(dian)，使(shi)得(de)蘭(lan)炭(tan)粉(fen)能(neng)夠(gou)穩(wen)定(ding)燃(ran)燒(shao)並(bing)達(da)到(dao)最(zui)終(zhong)的(de)試(shi)驗(yan)要(yao)求(qiu)。”
zheyicigongyexingshiyan，rangyanjiutuanduijinyibulejielelantanfenranshaodetexinghehuanjing，congerduishiyanshujudengjinxinglewanshan，zuizhongmingquelelantanfenranshaoxitongdejiegoujiyunxingcanshu。
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總結推廣，將蘭炭用於工業和新農村建設
2020年(nian)，受(shou)濟(ji)南(nan)熱(re)力(li)集(ji)團(tuan)委(wei)托(tuo)，研(yan)究(jiu)團(tuan)隊(dui)在(zai)該(gai)集(ji)團(tuan)進(jin)行(xing)了(le)蘭(lan)炭(tan)粉(fen)燃(ran)燒(shao)工(gong)業(ye)示(shi)範(fan)。這(zhe)是(shi)蘭(lan)炭(tan)粉(fen)燃(ran)燒(shao)新(xin)技(ji)術(shu)從(cong)成(cheng)熟(shu)走(zou)向(xiang)推(tui)廣(guang)的(de)關(guan)鍵(jian)階(jie)段(duan)。他(ta)們(men)在(zai)該(gai)集(ji)團(tuan)70兆瓦鍋爐係統中進行了40個小時的蘭炭粉燃燒試驗。
“dangshi，shouyiqingyingxiang，womenyibufenyanjiurenyuanwufadaojinanrelijituanxianchangcaokongheguancha，zhinengtongguoshipinlianxiandefangshiyushiyanxianchangdeyanjiurenyuankaizhanyuanchengxietonggongzuo。”紀任山說，“為了能夠連續觀察試驗數據和現場設備狀況，我們每天都在會議室邊吃飯邊觀察。”
王乃繼介紹，試驗期間，鍋爐最高負荷出力74兆瓦，測算係統熱效率達到91.2%。在滿負荷工況下，氮氧化物初始超低排放值為250毫克/標準立方米至350毫克/標準立方米，成功實現了蘭炭粉的高效、清潔、穩定燃燒。目前，他們雙方合作的2×70兆瓦天然氣/蘭炭粉兩用的鍋爐係統工程正在建設中。
“我(wo)們(men)的(de)技(ji)術(shu)成(cheng)熟(shu)了(le)，但(dan)遇(yu)到(dao)了(le)一(yi)些(xie)新(xin)的(de)瓶(ping)頸(jing)問(wen)題(ti)。現(xian)在(zai)蘭(lan)炭(tan)已(yi)變(bian)成(cheng)炙(zhi)手(shou)可(ke)熱(re)的(de)暢(chang)銷(xiao)品(pin)，會(hui)出(chu)現(xian)供(gong)不(bu)應(ying)求(qiu)的(de)情(qing)況(kuang)。到(dao)時(shi)候(hou)，我(wo)們(men)的(de)設(she)備(bei)和(he)技(ji)術(shu)也(ye)就(jiu)無(wu)用(yong)武(wu)之(zhi)地(di)了(le)。”王乃繼說，“womengenjushidikaochafaxian，nongcunhenduojuminshouranshaosanmeixianzhi，huishaojiegandengshengwuzhiranliaojinxingqunuanheshenghuo。weici，womentichushexiang，jiangshengwuzhiranliaoyulantanhunhe，kaifashengwuzhilantanfenranshaoxitong，tichu‘二元低碳粉’概念，解決燃料來源單一的問題。”
“在zai農nong村cun區qu域yu以yi蘭lan炭tan替ti代dai散san煤mei，結jie合he農nong村cun生sheng物wu質zhi資zi源yuan，並bing輔fu以yi集ji中zhong供gong熱re改gai造zao，可ke以yi很hen好hao的de解jie決jue北bei方fang農nong村cun民min用yong散san煤mei治zhi理li工gong程cheng中zhong燃ran料liao供gong應ying與yu投tou入ru成cheng本ben兩liang大da難nan題ti。”紀任山補充到，“除此之外，在城鎮集中供熱、熱電聯產以及部分工業生產領域，利用蘭炭粉作為傳統煤炭替代燃料，配合我們的新技術，可以更有效地控製煤炭消費總量。”
“以濟南熱力集團項目為開端，我們已經收到多個省市的邀請函。隨後，我們將會與他們合作，繼續推廣蘭炭粉燃燒新技術。”王翰鋒說，“下一步，我們將從多個角度研發蘭炭清潔高效利用技術，讓小小的蘭炭粉發光發熱，讓我們的天空更藍更美。”
科研瞬間回放
台架試驗中楊石博士正在測量數據。
楊石博士、王永英、陳隆、王學文在進行蘭炭粉滴管爐燃燒和汙染物排放特性實驗以及數據采集工作。
濟南分公司總經理李小炯配合北京遠程控製中心在進行工業示範試驗中。
