适用范围

分散式煤炭清洁高效取暖

技术提供单位

中国科学院过程工程研究所

技术简要描述

如图1所示，民用解耦炉具有双炉膛结构，煤炭从热解气化室上部加入，而空气从热解气化室侧下方引入。上部产生的热解气由于烟囱的负压作用会向下经过高温的半焦层并与之混燃。如图2所示，中小型解耦层燃锅炉采用中间加煤两侧燃烧结构。煤炭在中部的热解气化室首先进行热解和气化，热解煤气在还原性气氛下燃烧后进入两侧炉膛氧化区燃尽。这种先低温贫氧热解后高温氧化燃烧的方式有利于提高炉具效率并同时减排NOx、CO 和烟黑。

技术信息

民用炉比直燃炉分别减排NOx和CO达40%和70%。解耦锅炉NOx、SO2和烟尘分别<300、50和100 mg/m3。

商业应用情况

民用解耦燃煤炉在山东邹城与河北围场等地已累计推广应用7.6万余台，获得地方政府和农民用户的一致好评。中小型解耦燃煤集中供暖系统已经完成了10多项示范工程建设，其中包括欧盟援助的蒙古乌里雅苏台2号供热站和河北省示范工程廊坊市固安县南赵各庄供热系统等。

希望在技术转移过程中得到的帮助/支持

无

设备投资

洁净型煤+解耦燃烧匹配使用模式的经济成本与煤改气、煤改电相比分别只有1/3、1/4，该技术为农村和偏远等地区的清洁取暖提供了一条切实可行的途径。中小型集中供热多为改造项目，因供热建筑的形式、地形和集中度等不同，以及用户的不同需求，投资差异较大。一般建设10万平米小型集中供热工程，投资费用约300~600万元，建设费用包括供热站的锅炉房、煤库建筑和相关设备约占30%~70%，室外管网及配套设施等约占30~70%。锅炉房等建筑寿命按50年计，主设备使用寿命按15年计。

年运行维护费

在我国华北地区，10万平米小型集中供热系统正常运行年消耗燃煤约2500吨，燃料费约125万元；每供热季风机和水泵电费约4万元；脱硫剂和水费约3万元；维护费约5万元，人工费（按工作期半年）约10万元，管理费约3万元。每个供热季总运行费用约150万元。 对于10万平米小型集中供热系统的固定资产投资按450万元，锅炉房、煤库等建筑按100万元造价，折旧50年，每年折旧费2万元；管网投资按200万元，折旧20年，每年折旧费10万元；主设备投资按150万元，折旧15年，每年折旧费10万元；每年折旧费总计约22万元。

投资回收期

对于10万平米小型集中供热系统，每个供热季总运行费用约150万元。固定资产投资450万元，每年折旧费总计约22万元。供热费按26元/年.平方米计，每年收供热费约260万元。毛利润为：260-150-22=88万元。综合税费按20%计，税后利润约70万元，静态投资回收期约6.5年。

附加效益

与同类技术相比，该技术有节能和减排两方面的附加效益。对于有千户左右的村社居民区，相比以散煤为燃料的传统燃煤炉具，使用洁净型煤+解耦燃烧匹配燃烧技术在一个采暖季可减排烟尘、SO2、NOx分别约10吨、35吨、8吨。以达到同等供热效果45 W/m2为目标，选用供暖需求为100 m2的用户代表，供暖季时间选为北方地区平均供暖时间120天，煤炉匹配的运行费用约为2200元/年。 对于10万平米小型集中供热系统，由于平均供热效率提高，可比传统供热方式年节约5000 kCal/kg燃煤约500吨，节约燃料费约25万元。年减少NOx排放约13吨, 减少SO2排放约15吨，减少烟尘及灰渣排放约100吨，节约排污费约4~5万元。

综合效益

对于有千户左右的村社居民区，以每户100 m2供暖计算，若采用民用解耦炉具燃烧洁净型煤的方式进行分散性供暖，相比以散煤为燃料的传统燃煤炉具，一个采暖季可减排烟尘、SO2、NOx分别约10吨、35吨、8吨。若建设10万平米小型集中供热工程，平均供热锅炉效率为78%，年耗5000 kCal/kg燃煤约2500吨，可比传统集中供热方式年节约燃煤约500吨，减少NOx排放约13吨, 减少SO2排放约15吨，减少烟尘及灰渣排放约100吨。

障碍对技术转移影响等级

无

技术成熟度

民用解耦燃煤炉具已经形成了功率为6-50 kW的一系列商业化产品，自2016年已在山东、河北等地进行了示范应用。经7万多用户使用，表明该技术上火快、火力强、供暖炊事效果好，具有节能、环保、安全、便捷、经济等突出特点。 中小型解耦燃煤集中供热系统已较为完善，主设备一般包括解耦燃烧锅炉、烟气净化装置、引风机和电控系统等，还可进行型煤加工，具体可根据用户需求进行设计和配置设备。工程在2007年前已开始广泛推广应用，完成了10多项示范工程建设，设备运行可靠，用户已使用锅炉主设备寿命均在10年以上。

技术适用性

洁净型煤和解耦炉具匹配使用是一种切实可行的农村及偏远地区取暖方式。中小型解耦燃烧锅炉主要用于气候较寒冷地区供热使用。解耦燃煤锅炉主要适应热值在5000 kCal/kg以上的烟煤，燃煤粒径小于10 mm的比例不大于30%，必要时可将部分粉煤制成型煤燃烧。燃煤价格低廉，运输方便，使用一般不受地域限制。中小型集中供热用于楼房、厂房和成排平房等供热的经济性较高。

技术稳定性

该技术已经过多年推广应用，用户反映良好，未出现运行稳定性差给用户造成损失的现象。烟气排放较为洁净，相比传统燃烧供热可改善环境。中小型解耦燃烧锅炉风机和水泵运行有一定的噪声，可采用隔音措施，但一般建议锅炉房远离居民建筑。

技术安全性

民用解耦燃煤炉具由于能够显著降低CO排放，只要规范安装并保证烟囱通畅，安全事故风险较小。在实际使用过程中，解耦炉具禁止安装在卧室，并推荐配合CO报警器使用。 中小型解耦燃烧锅炉采用常压供热技术，设备和系统设有通大气管，设计和施工时可严格保障避免系统超压，没有安全隐患。燃煤和燃烧后的灰渣集中存放时，有一定的环境污染，一般建议采用棚式燃煤场和灰渣场，至少应有避风措施。

技术转移推广障碍

无

知识产权转让

中国科学院过程工程研究所具有民用解耦燃煤清洁取暖技术的完全自主知识产权。解耦燃烧技术自1995年被发明以来，已经获得一系列中国发明专利授权和软件著作权授权。其中，代表性的专利包括ZL 95102081.1、ZL 200410103542.8、ZL 200810117937.1、Zl 201310381626.7和ZL 201310384934.5，软件登记号是2019SRBJ0006。解耦燃烧技术研发得到了中国科学院战略性先导科技专项课题的资助（No. XDA040400）。