我国燃料现状及燃烧学未来任务与发展方向

我国燃料现状及燃烧学未来任务与发展方向

中国是当今世界上最大的发展中国家，发展经济，摆脱贫困，是中国政府和中国人民在相当长一段时期内的主要任务。20世纪70年代末以来，中国作为世界上发展最快的发展中国家，经济社会发展取得了举世瞩目的辉煌成就，成功地开辟了中国特色社会主义道路，为世界的发展和繁荣作出了重大贡献。

作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的l／10，仅次于美国，居世界第二位。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。

中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升。自1993年起，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题。

我国煤层气资源丰富，最新探明总储量是36.7万亿立方米，比六年前增加了5万亿立方米，是仅次于俄罗斯、加拿大的世界第三大煤层气储藏国。资源条件决定了煤层气在中国可以成为独立的产业，成为天然气工业的重要补充。

我国目前煤层气开发水平较低。据权威统计，我国目前煤矿抽采瓦斯仅23亿立方米，利用10亿多立方米，开发程度远不及美国、加拿大、澳大利亚等煤层气产业已成功实行了商业化运作的国家。美国虽然80年代才真正大规模开发煤层气，但目前开发利用已超500亿立方米，已占到天然气总量的1／10。

我国煤层气开发已积累了许多经验，经过10余年探索，井下瓦斯抽采技术已经形成体系，并在高瓦斯矿井全面应用，阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺7个矿区，年抽采瓦斯量超过1亿立方米；地面钻井开采煤层气通过示范工程建设，已进入商业化开发阶段，高新技术始露锋芒。西方国家的技术和资金，看好中国的煤层气开发，逐步引入中国。目前已有16家外国企业进入中国煤层气开发领域，与中国企业签订了27份煤层气产品分成合同，总投入已达1.8亿美元。输气能力57.3亿立方米。

由于煤层气探明储量多，而且已经形成了较为成熟的勘探开发技

术和地质理论，国家已把煤层气开发利用列入" 十一五"规划。计划到2010年，我国煤层气开发利用将实现4个目标：全国煤层气产量达100亿立方米；利用量达80 亿立方米；新增煤层气探明地质储量3000亿立方米；逐步建立煤层气开发利用产业体系。温家宝总理明确指出："开发和利用煤层气既可治理瓦斯，又可利用能源，一举两得，应该加大科研、勘探、开发的力度。"

国家已制定鼓励开发利用的政策。除企业积极投资外，国家通过立法和制定政策，在减免税收、财政支持、采矿权收费等方面提供了众多优惠，比如煤层气价格按市场经济原则，由供需双方协商确定等。而超标空排煤层气的企业要受到处罚，强制实施"先抽后采"。

我国煤层气开发已开始跳跃式发展。2005年的钻井数超过以前历年的总和。到2005年底，全国投入煤层气勘探资金已达24亿元，钻井607口，有四个区域开始规模利用。特别是《国务院办公厅关于加强煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的意见》和《全国煤层气(煤矿瓦斯)开发利用"十一五"规划》的出台，更为我国煤层气产业的发展烧足了底火。我国将建设九条煤层气输气管道，全长1390千米。这预示着我国煤层气产业将要迅猛崛起。

随着经济的发展，我国能源消耗量愈来愈大，同时对环境造成的污染也愈来愈严重。近来我国对节能减排的要求越来越高，尤其是当前全球金融危机的不利形势下，能耗水平的竞争也已成为了国家实力竞争的主战场。而降低能耗不仅要在生产过程中严格把控，更要采用先进的节能技术和配套相应的节能设备才能实现。

针对以上现状，燃烧学的未来任务任重而道远！近年来，各类燃烧新技术在很多方面得到应用，得到了很大的发展，比如工业炉的高温空气燃烧技术、多孔介质燃烧新技术、富氧燃烧新技术在马蹄焰玻璃窑炉上的应用等等，以下将分别简单介绍。

一、工业炉的高温空气燃烧技术

高温空气燃烧技术（High Temperature Air Combustion-HTAC）是20世纪90年代开发成功的一项燃料燃烧领域中的新技术。它是在传统的蓄热燃烧基础上发展起来的。蓄热燃烧在钢铁工业中找已应用，如炼铁的热风炉，已过时的炼钢用的平炉等。

70年带末，日本学者在英国学者提出的超焓火焰的理念基础上进行了开发。所谓“超焓”是指在原有混合气所具有的焓值基础上，再添加一部分焓之后的状态，不需要借助于外部热源，只要采用常规的工业炉窑燃烧所用的热再循环，就可以维持超稀薄混合气体的稳定燃烧。日本学者重点对多孔性固体壁的传热和蓄热性能、热的再循环促进燃烧过程的机理及其应用进行了研究，取得了节能降耗的良好效果。

HTAC包括两项基本技术手段：一是燃烧产物显热最大限度回收（或称极限回收）；二是燃料在低氧气氛下燃烧。燃料在高温下和低氧空气中燃烧，燃烧和体系内的热工条件与传统的（空气为常温或低于600℃以下，含氧不小于21%）燃烧过程有明显区别。

高温空气燃烧技术能把30%被烟气带走的余热再回收60%～80%，节能效果显著，但是该技术在改善加热物体的温度均匀性、减少污染物排放方面在国内应用效果不佳。

二、多孔介质燃烧新技术

近年来，在燃烧研究领域中，多孔介质燃烧技术越来越多的受到人们的青睐。其特点是气体混合物在一种既耐高温、导热性能又好的特殊多孔介质材料里完成燃烧，介质做成什么形状，火焰就是什么形状，炉子内部没有火焰，加热物体不是靠火焰，而是靠加热高温介质和温度均匀的烟气的辐射热。

多孔介质燃烧新技术，是继第一代常规气体燃烧技术，第二代蓄热燃烧技术之后，国际最新的第三代气体燃烧技术。传统燃烧技术:“两大一小有毒”，氮氧化物含量大，燃烧装置大，调节比小、燃气适应性小，有毒的一氧化碳含量高。多孔介质燃烧技术:“两小一大零排放”，氮氧化物含量小，燃烧装置小，调节比大、燃气适应性大，有毒的一氧化碳含量低。多孔介质燃烧新技术将于年内在宝钢工业炉上实现应用示范，该技术将填补宝钢天然气节能自主技术领域的空白。

三、富氧燃烧技术在马蹄焰玻璃窑炉上的应用

富氧燃烧目的就在于使燃料充分燃烧，并有效地充分利用燃烧生成的数量。燃烧的工艺与炉窑效率有着至关重要的关系。燃烧是由于燃料中可燃分子与氧分子之间发生高能碰撞而引起的，所以氧的供给情况决定了燃烧过程完成的是否充分，采用比常规空气含氧量高的空气助燃称富氧燃烧，它有提高火焰温度、加快燃烧速度、降低燃料燃点温度、增加热量利用率的特点。

1、提高火焰温度：

火焰温度随空气中氧气含量的增加而显著提高，由于富氧空气的参与，氮气含量相对减少，相应减少废气吸热量。这样便提高了空气中氧气浓度燃烧百分比，达到提高炉膛火焰温度和热量利用率的目的。

2、加快燃烧速度

由于增加氧含量后火焰温度提高，使燃料在氧气中的燃烧速度比在普通空气中的燃烧速度大幅提高。燃烧速度的提高，也使燃料在炉膛内迅速完全燃烧。

3、降低燃料的燃点温度