煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中占比近70%，居主導(dǎo)地位，且在未來相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生根本性改變。目前，煤炭的主要利用方式是直接燃燒�，F(xiàn)有的煤粉燃燒技術(shù)主要是煤粉在爐內(nèi)完成加熱、著火、燃燒和轉(zhuǎn)化，加熱與燃燒近似同步進(jìn)行，存在煤粉高效燃燒與低NOx排放的相互制約。預(yù)熱燃燒突破常規(guī)的加熱、著火和燃燒方式，是一種使煤粉在燃燒器中預(yù)熱至溫度高于著火點(diǎn)、預(yù)熱燃料在爐膛中高效清潔的燃燒技術(shù)。

　　煤粉在燃燒器內(nèi)預(yù)熱過程中，煤粉溫度升高，顆粒比表面積增大，部分燃料N提前脫除，顆粒改性顯著；預(yù)熱燃料在爐膛中不存在著火和穩(wěn)燃問題，通過燃燒控制，全爐膛空間均勻燃燒，煤粉燃燒時(shí)間延長，煤粉燃盡性好、燃燒效率高；融合顆粒改性、燃燒控制和分級(jí)燃燒等先進(jìn)技術(shù)為一體，全過程控制燃料N向NOx的轉(zhuǎn)化，消除煤粉預(yù)熱燃燒的溫度峰值，抑制熱力型NOx的生成�？梢姡�預(yù)熱燃燒突破了著火、穩(wěn)燃限制，采用先進(jìn)可控的燃燒方式，實(shí)現(xiàn)煤粉高效燃燒和低NOx排放的有機(jī)融合。

　　早在2004年，中國科學(xué)院工程熱物理研究所循環(huán)流化床實(shí)驗(yàn)室率先提出了燃料預(yù)熱燃燒概念，申請(qǐng)了發(fā)明專利并獲授權(quán)。2004至2012年，在國家自然科學(xué)基金和所長基金的資助下，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)了30kW預(yù)熱燃燒試驗(yàn)平臺(tái)，開展機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究，掌握煤粉預(yù)熱機(jī)制、預(yù)熱燃料燃燒機(jī)理和煤N遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。從2013年至今，在中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)“低階煤清潔高效梯級(jí)利用關(guān)鍵技術(shù)與示范”的課題資助下，實(shí)驗(yàn)室加快了預(yù)熱燃燒中試、放大和工程示范研發(fā)力度，先后建設(shè)了0.2MW和2MW預(yù)熱燃燒試驗(yàn)平臺(tái)，開展了煙煤、無煙煤、熱解半焦、氣化殘?zhí)康炔煌�品位燃料的預(yù)熱燃燒研究，掌握了不同燃料的預(yù)熱燃燒特性和放大規(guī)律。其中，半焦燃燒效率高于98%，NOx排放低于100mg/m3，實(shí)現(xiàn)了低揮發(fā)分燃料的高效燃燒和低NOx排放。

　　在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，工程熱物理所科研人員于2015年完成了100噸/天氣化殘?zhí)垮仩t工程示范項(xiàng)目的設(shè)計(jì)開發(fā)工作，設(shè)計(jì)燃料為零揮發(fā)份氣化殘?zhí)炕�，并且熱值僅3200kcal/kg。該項(xiàng)目2016年5月已完成設(shè)計(jì)安裝，即將調(diào)試運(yùn)行。目前，正在進(jìn)行針對(duì)煤粉的工業(yè)開發(fā)與示范工作。預(yù)熱燃燒技術(shù)研發(fā)過程中，研究人員不斷深入思考、創(chuàng)新技術(shù)、突破關(guān)鍵問題、開展系統(tǒng)研究，凝練研究成果，其相關(guān)內(nèi)容已在Fuel、Energy & Fuels、Fuel Processing Technology 等國際期刊及中文核心期刊上發(fā)表。