神霧的新技術(shù)在非常規(guī)化石能源、非常規(guī)礦石資源和可再生資源領(lǐng)域均可使用。

曾有能源專家預(yù)言，人類一旦找到打開(kāi)非常規(guī)化石能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)的金鑰匙，或許就能發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)永續(xù)發(fā)展的最佳替代能源，走出“傳統(tǒng)化石能源時(shí)代”。

如今，這把金鑰匙已經(jīng)在北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司（下稱“神霧”）人員的手中初露端倪。

不久前，神霧最新研發(fā)成功的“無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解關(guān)鍵技術(shù)與裝備”通過(guò)國(guó)家級(jí)鑒定。這項(xiàng)創(chuàng)新的煤熱解技術(shù)，不僅能將褐煤、長(zhǎng)焰煤等劣質(zhì)煤轉(zhuǎn)化為潔凈煤，還能從劣質(zhì)煤中提取豐富的油氣資源。

1月5日，北京市昌平區(qū)馬池口鎮(zhèn)，《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者走進(jìn)了這家專注研發(fā)節(jié)能燃燒技術(shù)18年，致力于為全球化石能源消耗市場(chǎng)提供節(jié)能減排技術(shù)及方案的高新技術(shù)企業(yè)。

專注出成效

從1995年獲得的第一個(gè)8萬(wàn)元訂單，到2000年實(shí)現(xiàn)銷售額900萬(wàn)元，再到2012年銷售收入達(dá)28億元。這張漂亮的成績(jī)單的背后，是神霧18年來(lái)始終圍繞一項(xiàng)核心技術(shù)不斷創(chuàng)新、研發(fā)、拓展和成果轉(zhuǎn)化所付出的努力，那就是“蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)”。

冰凍三尺非一日之寒。在采訪中，神霧節(jié)能與低碳技術(shù)研究院首席專家丁力向記者描述了這項(xiàng)核心技術(shù)的發(fā)展歷程。

眾所周知，第一代燃燒技術(shù)主要以不回收余熱的工業(yè)爐或鍋爐方案為代表，直接將高溫的煙氣排入到空氣中，造成大量的工業(yè)熱能浪費(fèi)。

為彌補(bǔ)這一缺陷，第二代燃燒技術(shù)創(chuàng)新性加入了帶有余熱回收的換熱器，增加預(yù)熱空氣環(huán)節(jié)，空氣最高可被預(yù)熱至400~500攝氏度，產(chǎn)生了一定的節(jié)能效果，但是依然存在換熱器效率低、能源利用率不高等缺點(diǎn)。

然而，以神霧蓄熱式高溫空氣燃燒技術(shù)為代表的第三代燃燒技術(shù)，則完全顛覆了燃燒爐的設(shè)計(jì)原理。

“我們?cè)O(shè)計(jì)了兩個(gè)對(duì)稱放置的蓄熱體，分別安裝在燃燒器兩側(cè)（A側(cè)、B側(cè)），通過(guò)定時(shí)換向，兩側(cè)燒嘴交替變換燃燒和排煙狀態(tài)。”丁力告訴記者，當(dāng)A側(cè)燒嘴燃燒時(shí)，進(jìn)入A燒嘴的空氣被蓄熱體釋放的熱量加熱。與此同時(shí)，B側(cè)燒嘴排煙，煙氣熱量被B側(cè)蓄熱體吸收。換向后，B側(cè)燒嘴燃燒，空氣被B側(cè)蓄熱體加熱。與此同時(shí)，A側(cè)燒嘴排煙，煙氣熱量被A側(cè)蓄熱體吸收。

如此周而復(fù)始，通過(guò)蓄熱式燒嘴內(nèi)蓄熱體的不斷吸熱、放熱，廢氣熱焓絕大部分轉(zhuǎn)化為空氣的物理熱回收到爐膛內(nèi)，最終排放的廢氣熱焓少，熱利用率高。

丁力表示，這種巧妙的設(shè)計(jì)不僅完成了出爐煙氣與入爐助燃空氣的熱交換，還能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣的冷態(tài)排放和助燃風(fēng)的熱態(tài)燃燒，排放的煙氣溫度基本保持小于150攝氏度，也是得益于該技術(shù)，可對(duì)低至750千卡/Nm3的氣體或者液體燃料作為熱源進(jìn)行燃燒。

“該技術(shù)不僅能夠有效減少二氧化碳及氧化氮的排放，而且能夠阻止燃燒產(chǎn)生的煙氣熱量被白白排放到空氣中，達(dá)到高效利用的目的。”丁力說(shuō)。

26個(gè)應(yīng)用方向

與風(fēng)電、太陽(yáng)能等新能源產(chǎn)業(yè)需要長(zhǎng)達(dá)10年的回收期不同的是，燃燒節(jié)能具有立竿見(jiàn)影的效果。而高耗能的產(chǎn)業(yè)也意味著會(huì)擁有巨大的燃燒節(jié)能空間，于是，神霧將第一個(gè)目標(biāo)市場(chǎng)鎖定在鋼鐵行業(yè)。

據(jù)介紹，神霧的蓄熱式燃燒技術(shù)已成功應(yīng)用于寶鋼、鞍鋼在內(nèi)的90%以上的加熱爐中，每年產(chǎn)生節(jié)能經(jīng)濟(jì)效益100億元以上，節(jié)約的化石燃料折合標(biāo)準(zhǔn)煤1100萬(wàn)噸，減少二氧化碳排放達(dá)2200萬(wàn)噸以上。

神霧副總經(jīng)理、研究院執(zhí)行院長(zhǎng)汪勤亞表示，神霧的這項(xiàng)核心技術(shù)不僅能應(yīng)用于常規(guī)化石能源領(lǐng)域，而且在非常規(guī)化石能源、非常規(guī)礦石資源和可再生資源三大領(lǐng)域，也都能得以成功應(yīng)用。

隨著石油和天然氣資源的日益枯竭，如何開(kāi)發(fā)利用褐煤、長(zhǎng)焰煤、油砂、瀝青礦等非常規(guī)化石能源越發(fā)緊迫。然而，由于非常規(guī)化石能源水分和揮發(fā)分含量較高，以及其熱解產(chǎn)物的特殊物理化學(xué)性質(zhì)，至今為止，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有找到一個(gè)很好的提煉技術(shù)。

此次神霧通過(guò)國(guó)家級(jí)鑒定的無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解技術(shù)，則使得這一難題迎刃而解。

作為該項(xiàng)目的首席專家，丁力表示，自2007年該項(xiàng)目啟動(dòng)以來(lái)，神霧就進(jìn)行了大量基礎(chǔ)理論研究、應(yīng)用研究及小試、大型中試實(shí)驗(yàn)。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)、中試表明，利用神霧“無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床煤熱解技術(shù)”，平均可從低變質(zhì)煤中提取20%的油氣資源。

目前，該項(xiàng)科技成果的核心裝置——無(wú)熱載體蓄熱式旋轉(zhuǎn)床中試試驗(yàn)平臺(tái)已經(jīng)對(duì)山西平朔氣煤、內(nèi)蒙古鄂爾多斯長(zhǎng)焰煤、新疆褐煤、印尼褐煤等數(shù)十個(gè)煤種分別進(jìn)行了連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的大型中試試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：焦油收率高；煤氣熱值高、質(zhì)量純；能耗低，易于實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)噸級(jí)大型化。

2011年中國(guó)煤炭供應(yīng)總量為34.2億噸。如果這些煤炭全部采用神霧煤熱解技術(shù)進(jìn)行處理后再使用，當(dāng)年就可從開(kāi)采的煤炭中提取6.8億噸以上的石油、天然氣資源。

不僅如此，在非常規(guī)礦石資源領(lǐng)域，神霧研發(fā)的蓄熱式煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原冶煉技術(shù)，不但省去傳統(tǒng)選礦、燒結(jié)、煉焦、高爐等高污染、高能耗的工序，更重要的是，它可以不使用進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)礦石，而直接高效使用國(guó)內(nèi)貧礦資源。

目前，該項(xiàng)技術(shù)已在國(guó)內(nèi)建成投產(chǎn)了3套工業(yè)化生產(chǎn)裝置，已建成投產(chǎn)的沙鋼30萬(wàn)噸/年轉(zhuǎn)底爐處理鋼鐵廠含鋅塵泥工程也通過(guò)了國(guó)家級(jí)鑒定。不久前，神霧又與印尼簽訂了兩條240萬(wàn)噸的蓄熱式煤基轉(zhuǎn)底爐冶煉紅土鎳礦的生產(chǎn)線訂單，成功打入國(guó)際市場(chǎng)。

在參觀節(jié)能與低碳技術(shù)實(shí)驗(yàn)室時(shí)，神霧講解員對(duì)記者介紹，在可再生資源的無(wú)害化、減量化、資源化開(kāi)發(fā)利用領(lǐng)域，神霧目前還正在建設(shè)年處理5萬(wàn)噸廢舊輪胎的工業(yè)示范項(xiàng)目和日處理80噸城市垃圾的工業(yè)示范項(xiàng)目。

打造全流程技術(shù)艦隊(duì)

事實(shí)上，神霧之所以能在節(jié)能減排及資源高效利用技術(shù)上不斷創(chuàng)新，與其在研發(fā)上的巨大投入密不可分。

自2009年起，神霧就先后投資近4億元人民幣，建成了具有國(guó)內(nèi)唯一、國(guó)際領(lǐng)先水平的大型節(jié)能與低碳技術(shù)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，建立了15個(gè)具有國(guó)際領(lǐng)先水平的節(jié)能與低碳技術(shù)大型試驗(yàn)裝置。

中國(guó)工程院副院長(zhǎng)，中國(guó)工程院院士干勇曾如此評(píng)價(jià)：“這是我所知的、國(guó)內(nèi)第一個(gè)比較系統(tǒng)的節(jié)能減排實(shí)驗(yàn)室。”

“我們貫通了從研究、實(shí)驗(yàn)、工程化設(shè)計(jì)、采購(gòu)、設(shè)備制造到施工、管理，從源頭到產(chǎn)品的總承包全流程服務(wù)。”丁力說(shuō)。

這種商業(yè)模式的創(chuàng)新也是神霧得以取勝的法寶。他們從單純產(chǎn)品銷售發(fā)展到熟練運(yùn)用合同能源管理，成就了這個(gè)產(chǎn)業(yè)的排頭兵。

不過(guò)，任何投入都與風(fēng)險(xiǎn)并存，丁力坦言，未來(lái)，神霧還將繼續(xù)把目標(biāo)鎖定在如何使技術(shù)更大規(guī)模地應(yīng)用。而這也更需要國(guó)家在源頭上就給予相應(yīng)的支持。

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