科创中国

煤炭资源高效梯级综合利用是国家的重要发展战略之一，半焦作为煤化工产业副产品之一，产能高，但在钢铁、化工等传统应用领域利用量不足，难以利用的半焦产能严重影响该产业持续健康发展。半焦具有高热值、低硫、低氮等特点，是较为洁净的煤粉锅炉、工业炉、气化炉及民用燃料，但其挥发分低、磨损性强、结渣性强，导致燃烧不稳、效率低、设备损耗及结渣沾污严重等问题，严重制约了其在非传统领域规模化应用。

本项目采用试验室热解与气化试验、半工业性试磨试烧、计算机仿真、微观分析及现场实炉掺烧试验的手段全面研究了半焦特性，并开发了多项具有自主知识产权的应用技术，攻克了半焦燃烧性能判别、燃用半焦的防磨、现有机组锅炉掺烧半焦、新建纯烧半焦机组锅炉及辅机选型、半焦的成型、气化等多项技术难题，取得了重大技术突破：

（1）对半焦多途径燃用过程中的关键问题进行了机理性研究。掌握了主要热解参数对半焦理化特性的影响规律，提出兼顾褐煤热解过程、半焦气化、燃烧的热解工艺参数，并应用在万吨级示范工程项目；对影响半焦着火、燃尽的因素进行研究，建立了半焦作为电站动力用煤及工业炉用煤的燃烧性能评价指标及评价方法；对半焦燃用过程中的着火、燃尽、灰凝聚、磨损特性等进行机理性研究，获得半焦燃用的着火、燃尽、微细颗粒物排放及磨损特性；对半焦的气化特性及成型特性进行研究，掌握半焦的气化特性及成型特性。

（2）推出了半焦燃用过程中的结渣沾污、燃烧困难、可磨性差、磨损严重等难题的解决方案，使半焦具备在电站锅炉、工业炉燃烧利用和气化炉及成型利用的条件。根据半焦与原煤混燃过程中的着火、燃尽强化原理，开发了提高四角切圆锅炉及对冲锅炉掺烧半焦的燃烧稳定性和经济性方法；提出降低降低半焦燃用过程中微细颗粒物排放浓度的方法；开发了防止风粉系统磨损的系列技术；提出半焦掺烧燃用的技术方案；形成了半焦气化利用及成型利用的技术方案；针对新建煤粉锅炉机组，形成了燃用半焦的300-1000MW系列容量机组的锅炉炉膛选型和制粉系统选型原则与方案。

（3）实现半焦多途径燃用的工业示范。在链条炉上实现全烧半焦小料；在煤粉锅炉实现大比例掺烧半焦。

本项目的研究成果已应用于电力企业、行业协会、煤炭销售商等多个行业，应用范围广，对煤化工及半焦产业发展具有积极的推动作用，拓宽了我国清洁燃料选择范围，实现了节能减排和降本增效，同时研究成果为我国其它超低挥发分燃料的研究与利用提供了可靠的技术支持，促进了煤化工行业及相关行业的科技进步。