舒跃节能无烟化燃烧的技术特点及应用
舒景跃—2007.5.10
摘要：阐述了舒跃无烟化燃烧技术的原理和技术核心件——炉芯板的工作原理及其应用前景。舒跃无烟化燃烧技术是超常规的，它改变了传统的燃烧基理，是一场燃烧革命，当今世界首创，是国际先进水平。
关键词：燃烧方式—燃烧革命、炉芯板、涡流动能、还原性、磁化、化合反应、节能减排
1. 节能减排的必要性和迫切性
全球化经济快速发展的同时，带来了两个问题，一是能源储量不断减少，二是环境污染日趋严重。严重的温室效应已经使全球变暖，逐步破坏着全人类的生存环境的步伐正在加快，威胁着人类的生存。无论当前还是今后，在经济发展的同时如何减少能源的消耗，提高能源的利用效率；努力降低污染物的排放量，减少排放物中有害物质含量是亟待解决的两个很重要的课题，也是维护良好的人类生存环境急待解决的大事。
目前，地球储藏的多种能源中，储量最大、应用量最多、燃烧最廉价的能源是煤炭。可是燃用煤炭热能不能充分利用，相对造成能源浪费，以及向大气中排放大量的热量和有害物质，对环境造成严重污染。因此，“节能减排”成为世界各国政府和科技界重点攻关的重大课题。我国政府高度重视“节能减排”工作，政府和各科研机构相继研制了一些节能减排的设备设施，取得了一定成效。但又不是很理想。经过我十几年的潜心研究和不断地试验及实践，找到了燃煤消耗大和污染物排放过多的根本原因。
1.1. 改变传统的直流燃烧方式为循环燃烧方式是一场革命
自从人类使用燃烧设备以来，基本上采用自下而上的传统的直流燃烧方式。这种传统的燃烧方式，限制了燃煤合理地燃烧，不能够充分发挥出煤炭应有的效能。而煤炭的不完全燃烧不仅浪费了能源，而且产生了大量的烟尘、废渣等污染物。据我们掌握，目前，在工业用炉窑使用的燃煤技术大约有下面几种：
(1)层燃方式 (2)煤粉燃烧方式 (3)煤气化技术 (4)水煤浆燃烧技术 (5)煤粉液排渣旋风燃烧技术
以上五种均属于直流燃烧方式，分别不同程度地存在着燃烧不充分、不稳定、或燃烧时产生大量浓烟或灰尘、或投资费用高昂、或使用中费用较高增加了企业运营成本等问题。可以说，到目前仍没有一种令人满意的工业窑炉燃煤技术。怎样才能使燃煤在燃烧设备中合理地燃烧，能够充分发挥出煤炭的应有效能，从而达到省煤、高效，从根本上控制污染的产生和排放，达到洁净燃烧、降低消耗、降低温室效应、减轻空气污染的目的呢？我从根本改变燃烧方式的基本思想，从炉膛内燃烧系统入手，发明了适合各种用途的锅炉、窑炉、大型炉、窑、电站发电锅炉等使用的、具有强化燃烧功能的产品———炉芯板、燃烧器等。从而一改自下而上的直流燃烧方式为从上向下的循环燃烧方式，使燃煤得到充分燃烧，达到省煤、高效，从根本上，也就是从污染源上减少了污染物的产生来控制污染物的排放量，达到洁净燃烧、降低消耗、减少烟气排放量、降低温室效应、降低SO2、CO2、NOx等有害物质排放量、减轻空气污染，减少排渣量的目的。燃烧方式的彻底改变是一场革命，成千上万的燃烧器采用从上而下俯冲的循环燃烧方式，节省了大量的煤炭，减少了将近一半的废气排放，其结果将会是一个多么令人向往的美好前景啊！
1.2. 舒跃节能无烟化燃烧技术的特点
1.2.1. 是集节能和环保为一体，能发挥综合效应的功能设备。仅在燃烧设备的燃烧室内做一次性技术改造，不动炉体。安装完成后使用期可达七年左右的时间。
1.2.2. 投资费用低。由于节能降耗效果显著，一般3-5个月即可收回技改投资，这要远比其它在燃后采用脱硫措施优越得多。
1.2.3. 采用涡流燃烧方式，燃煤可以充分燃烧，并大大减少SO2的排放危害与控制CO2热污染的排放，同时减少与控制CHX化合物与NOX以及3.4苯并芘恶性制癌物的生成排放，这是因为从根本上改变燃烧方式的内因作用。.
1.2.4. 燃煤不限种类，不挑剔煤质，不限煤中含基硫，高、低均能充分燃烧而控制减轻污染物的排放，对烧秸杆炉，用秸杆、垃圾为燃料，不冒烟、控制污染、合理利用农作物资源为能源。
2. 无烟化燃烧技术得到政府和专家的认可和支持
无烟化燃烧技术的发明已经取得了国家专利权0220523506，国外发明专利优先权号 931016193，在国家商标局注册了专用商标730893，并先后在东北、华北、河南、山东、安徽、兰州、银川、新疆、陕西等地成功地更新改造了上百台1T—20T在用锅炉与新装锅炉和窑炉，取得了无烟燃烧、节煤和减排的良好效果，烟气排放均达到或低于国家规定的排放标准，近年来中国煤联节能技术委员会以中煤节委字〔2004〕017号文件，正式向全国推荐这项无烟化燃烧技术，国际绿色产业发展促进会也在2004年3月12日发出国际绿色生态环保成果（产品）推荐证书，中科院著名锅炉学专家刘本恩对无烟化技术的评价，天津市环境保护协会在2007年3月2日组织专家队无烟化燃烧技术进行了认真审核，明确提出了在天津市推广的意见。
3. 炉芯板简介
这种芯板是根据我十几年的潜心研究，并在实践中多次改进，使用特殊材料和工艺自做而成的一种功能转。
为适应各种不同类型锅炉的需要和安装使用，炉芯板可以分别制作成燃烧器和高能燃烧反应釜的形式，以适应在各种炉膛内的安装。这种功能砖的作用和功能如下：
1.给风供养，能在一定炉温下释放出氧气（热化学氧）给氧助燃作用优于鼓风机的10倍。
2.具有吸附能力，强氧化和还原效应。催化与激化，促进燃煤充分燃烧，而节煤解毒、洁净燃烧，减少了烟尘和炉渣量、降低了烟尘浓度并提高热效率。
3.改变燃烧状态，产生磁功能。磁化促使SO2变化燃烧，使煤炭发生裂化性燃烧。从而使SO2分解，与其它物质化和成为碳酸盐类物质，及钙化成硫化钙沉降在炉渣中。
4.耐火、耐高温，有效的固化性。
为有效的控制排放的烟气温度，在锅炉后排放通道中安装了超导装置，进一步降低烟气温度、减少了SO2、 CO2等有害物质在烟气中的含量。经改造过的、使用无烟化燃烧技术的锅炉所派出的烟气不仅用肉眼看不到，而且烟囱口温度降低100℃以上。
这种功能砖（炉芯板、燃烧器或高能燃烧反应釜）安装在炉膛内两侧，就可以使燃煤在燃烧时发生根本的变化而不生烟、不冒烟。并使锅炉简单化，不用在锅炉以外另行安装传统式脱硫除尘设备，不用高大的烟囱。在新装锅炉的系统安装中可以节省造价30%左右，在锅炉的运行中节煤20%以上，并相应节约运行费用。新装锅炉在使用中节煤降耗、降低运行费用会更高一些，热效率提高10%以上，同时节电、节水、省碱，排渣量少，大幅度降低烟温与烟气的排放。其排放烟气量少于传统锅炉的排放量40%以上，使用烟囱高度和直径均大大缩小。
4. 舒跃无烟化燃烧技术原理
舒跃无烟化燃烧技术是以其具有强化燃烧功能的炉芯板来实现物理化学变化激活磁场功能，达到目的吸附混合气体形成馈压、涡流燃烧的机理。
4.1. 燃烧产生的烟尘及有害物质被吸附进行化合解析实现连续燃烧。
4.2. 多方通风交叉给氧，实现锅炉馈压趋势下的燃烧，并形成涡流趋势激发燃烧环境内的磁场效应，从而改变燃烧行为，使传统的从下向上的燃烧方式变成由上向下的俯冲的循环燃烧状态。
4.3. 炉芯板在高温条件下释放出高含量的化学氧。当燃烧设备在具备燃烧状态下，炉膛内火温达到300℃以上的温度时，炉芯板开始工作，放出化学氧，增加炉内的热氧化效应。因炉芯板相应元素所放出的氧是化学氧，要比鼓风机送进的氧高10倍，有利于促进燃烧，提高热效率。
4.4. 由于多方供氧使燃烧产生的烟气回流与空气混合，逆与炉内燃烧，这种连续燃烧形成过程，即为从分散到集中的高热效应，使可燃物充分燃尽在炉膛内，实现一次性充分燃烧。
4.5. 煤在燃烧过程中，主要呈现的是火与烟。烟是碳未完全燃烧的状态，并产生二氧化碳、二氧化硫、和伴随炉渣与灰尘出现的氮氧化物。舒跃燃烧技术的特性，是二氧化碳通过炉芯板吸附的瞬间被激化，可使其还原成一氧化碳进行燃烧。在催化元素的作用下碳氢化合物也得到燃烧机会，这是化学变化的过程。
4.6. 二氧化硫在炉芯板的相应元素的激化作用下分解变化成 (OH-)和(SO2-4)，其氢氧根离子和硫酸根离子都是带电的原子团(既带正电荷、也带负电荷)。由于受到炉芯板的吸附与激化而失去正电荷，使其负离子与其它物质相化合而产生不饱和的“硫酸根盐”类的碳水化合物燃烧。因为硫的燃点比碳低（碳的着火温度为摄氏800℃，氢330～590d℃，硫630℃，一氧化碳610～658℃，二氧化碳700℃），硫的燃烧速度比碳快1066倍，其燃烧后生成硫酸盐，
沉降到炉灰渣内随炉渣清出，
4.7. 通过充分燃烧实现两高两少，即燃烧率高、热效率高、渣尘量少、烟气量少。通过排烟系统中的降湿降尘设施，可改变烟气流速、降低排放烟乞温度、凝降烟尘、实现洁净排放，并且对空气有净化效应。
4.8. 通过在后机部分安装超导管，大量吸收烟气中的热量并送回炉内，不仅能够进一步节约和利用热能，而且有效地降低了烟气的排放温度和污染物的排出。
5. 舒跃无烟化燃烧技术比传统燃烧技术的优越之处
5.1. 舒跃无烟化燃烧技术的独到之处就是在锅炉中安装“炉芯板”。不用锅炉以外的传统式脱硫除尘设备，不用大烟囱，使锅炉简单化。易于操作。
5.2. 可以节省燃煤20％以上。以今年在哈尔滨娃哈哈食品饮料有限公司改造的4T链条式蒸汽锅炉为例，经过10天的正常运行，经改造过的锅炉每天24小时比未经过改造的同样型号/吨位的锅炉少用煤炭3400kg，比改造前每天平均用煤99000kg节省了20%左右,节电达33%。
我们初步匡算了一下，一台20T/H蒸汽锅炉平均每天耗煤60吨，全年264个工作日耗煤15840吨，按照平均节省20%燃煤计算，全年可节煤3168吨，按照平均每吨430元的价格计算 ，全年可节约燃煤费用136万余元。按照天津市使用10000台20T/H锅炉计算，全年可节省燃煤费用136亿元。另，40T/H热水锅炉每天耗煤量95吨，每年取暖期120天，年耗煤量11400吨，按照节煤20%计算，每年节煤2280吨，每吨430元，全年节省燃煤费用98万元，全市4000台热水锅炉可节省燃煤费用39.2亿元。以上热水和蒸汽锅炉共可节省燃煤费用175.2亿元。
5.3. 在完全达到或低于国家/地方规定的排放标准的前提下，可减少烟气热输出与排放量的40%左右。而且，烟囱排放温度平均降低100℃左右。
5.4. 降低炉渣含碳量5%以上，减少炉渣排放量8—10倍。同时，还可将炉渣掺入煤中继续使用。
5.5. 可提高热效率10%以上。
5.6. 可适应多种煤质的燃烧。无论是高硫煤还是低硫煤，甚至参有一定比例的煤矸石，也可达到完全洁净燃烧的效果。
6. 结论
我们以我国公认的中科院著名锅炉学专家刘本恩对无烟化技术的评价作为本次推广会的结束语：
《舒跃无烟化燃烧技术是成熟的，工业、民用应用上是可靠的，使用单位和合作单位可以放心地去做。
无烟化燃烧技术，从理论上是可行的，主要表现在三点：对燃烧技术作了改进，改变了燃烧方式 ，由传统的直流燃烧方式改为循环燃烧，进而脱掉了硫，消灭了灰尘。
煤为什么能脱硫呢？第一，煤主要是含碳（C），越好的煤，含碳量高；
第二，挥发份，主要是煤焦油和烃；第三，灰份，包括二氧化硅，还有20%左右的三氧化二铝，10%左右的三氧化二铁。这些都是燃烧物质。里面还有二氧化硫，硫本身就是燃烧物质，含硫越高，燃烧越好。
为了减少污染，现在要求用低硫煤。现在城市里一般要求煤含硫在0.6%以下。超过1%以上，一般城市里要限制使用。里面含有氧化镁，还有钠和钾，都是燃烧物质。这些物质经过燃烧后，有的烧掉了，有的没有烧掉，排到大气里去了。
过去的锅炉是直流燃烧，把燃烧不完的东西都排放了。比如，锅炉鼓风量小，锅炉就烧不着；鼓风量大，引风量小就冒黑烟，往外冒烟；不让冒烟就得加大引风，引风和鼓风配合的合适才不冒烟。但这样大量的东西都排到外面的大气里去了。
舒跃无烟锅炉，改变了传统的直流燃烧方式，进行二次燃烧，循环燃烧，这样就解决了两个问题：
第一，硫作为燃烧物被烧掉了，排到大气里的硫就减少了，甚至没有了。
第二，直流燃烧粉尘一下子都跑到大气里了，而舒跃锅炉的二次燃烧，循环燃烧过程使煤变成液态状渣子，就没有粉尘了。
二、舒跃锅炉制造上创新，起码是一个革新。
在我国，传统方法制造的锅炉是钢铁结合，而舒跃无烟锅炉技术是多学科交叉结合、应用的结果。在锅炉的制造结构上，不仅改变了传统锅炉的燃烧方式，还采用了特殊的耐高温的材料。
在热化学领域发展了热技术，不仅大大降低了锅炉的造价，还远远延长了锅炉的使用寿命。
三、无烟化燃烧技术解决了国际环保问题。
无烟化燃烧技术，解决了当前世界上都在重视并且要解决的环保问题。环保问题在锅炉上要解决的难题：
第一是大气污染，第二是地面灰尘渣子污染。这是两个非常难以解决，长期以来一直让人类感到头疼的问题。而无烟化燃烧技术，由于燃烧方式的改变，彻底解决了这两大难关。
一是，二氧化硫经过二次循环燃烧，变成了三氧化硫，使硫能燃烧，减少有害排放；
二是，在空气中，污染比较大的粉尘里含有碳，经过循环燃烧没有了，粉尘减少了，大气粉尘污染就减少了，甚至没有了；
三是，由于炉内燃烧环境的改善，条件好了，温度高了，氧化氮的排放量也就减少了。传统的锅炉，由于低温燃烧就容易产生氧化氮，这也是当前需要解决的一个污染问题。由于无烟锅炉采用了特殊的耐高温材料，甚至炉膛温度高达1200摄氏度，燃烧条件好，温度高，因此解决了这一污染难题。
综上所述，我们可以给无烟化燃烧炉下一个结论：理论上是可行的，技术是可靠的。目前，全国各地大量的各种类型的工业锅炉、民用锅炉的应用实践，也已证实了这个结论。
【作者简介】
舒景跃先生，1953年11月生于长春，1979年毕业于长春地质学院石油物探系，中国科学院长春地理研究所实习研究员，1981年上海交通大学进修，1983年长春地理研究所研究员，1986年长春市委科教处处长／长春能源研究中心主任，研究员，1991年北京新能源开发中心总经理／研究员，北京国发舒跃科技公司和Shuyue Technology Development N.A，lnc．（usA）（北美舒跃科技发展有限公司）董事长，研究员，中国煤联节能委员会委员／总工程师，中国煤联节能技术研究所所长，总工程师／研究员。舒跃无烟化燃烧技术的发明人。并兼任天津市绿源环境资源科技发展有限公司总工程师。
