无烟化燃烧技术-还我们一个蔚蓝的天空

舒跃无烟化燃烧技术

中美工业锅炉研讨会

北京国发舒跃科技发展公司
Shuyue Technology Development N.A, Inc. (USA)

舒景跃
Kevin, Shu
Leon, L Ye
Mark, Yuan

电话：010-89218308, 13261107860,13642105209
1917-684-3506 (USA)
E-mail: shuyuetech@yahoo.com

谈舒跃无烟化燃烧技术及应用
论文著作者：舒景跃 文稿执笔：Kevin Shu, Leon Ye
北京国发舒跃科技发展公司 2004-04-16
Shuyue Technology Development N.A, Inc. (USA)

摘要：本文阐述了舒跃无烟化技术的原理和技术核心件--炉芯板工作原理，并给出了其应用前景。舒跃无烟化技术是超常规的，它改变了传统燃烧基理，属当今世界首创，具有国际先进水平。

ABSTRACT
This paper introduces the Shuyue Smoke-free Combustion Efficient Technology (SYSFECT), a revolutionary technology that can be used in coal, oil and gas fired boilers to achieve the major benefits of near-zero emission of flue gases as well as greenhouse gases to the air, of highly improved combustion efficiency and thermal efficiency, savings on energy sources, and elimination of huge expenditure that would otherwise be used on installation, operation and maintenance of pollution control facilities.
The analyses of the newly invented combustion theory, the key component of the technology Core Panels, and the boiler design mechanism will be made. The SYSFECT utilizes the magnetic field vortex flow theory to help create an intensified high temperature combustion environment. Composed of various ingredients and acting as catalytic agents, the core panels are placed inside the boilers to create the magnetic field under the high degrees of combustion temperature, to participate in the chemical reactions to decompose CO2, SO2, NOx and to help form incombustibles from the chemical reactions. The SYSFECT’s gasification design presents unique characteristics: 1) consisting of inbound and outbound pipes to cycle the incompletely combusted smoke and gases, and 2) an underground chamber to cool off the smoke and form sediments before the gases pass the baffles to be released into the air. Using the SYSFECT, the whole boiler design system not only is a combustion body, but also functions as a dust and particulates precipitating mechanism. The technology provides a low-cost and distinctive way to control and constrain the flue gas from emitting into the air.
With catalytic agents and under the highly intensive combustion environment, the SYSFECT boilers are able to take, as energy sources, coal of low quality (with sulphur content > 1.1%), oil, natural gases, even "secondary" fuel resources such as gangue, slag, distiller’s chaff and crop stalks, as well as such improbable materials as yellow clay, forest humus soil, volcano ashes and oil shale.
The testing results and the measurement of the various combustion parameters for the SYSFECT boilers will also be presented and found to greatly exceed the China’s National Regulation for Boiler Air Pollution Emission Standards. When installed and operated properly, SYSFECT boilers are able to achieve 98% combustion efficiency, 60-70% of thermal efficiency, 15% saving in power and 25% in coal. While it is apparent that the SYSFECT will serve environmental protection initiatives, it is expected that the technology will attract many major commercial usages in energy industry, utility industry as well as in agricultural, industrial (waste management, pulp and paper etc.) and residential applications

关键词：炉芯板，涡流动能，还原性，磁化，化合反应

一、 前言：
当前随着经济的快速增长，能源紧张，环境污染严重已成为世人瞩目共识的事实。就此问题无论是在当前还是在今后都是应急待解决的大事。

能源是人类的经济命脉。地球中的现有能源如何综合利用，如何能合理有效利用，这是很重要的问题。在多种能源中贮量与现时应用量最多的、燃用上最廉价的应是煤炭资源。

可是燃用煤炭为能源产生的浪费大、污染严重，这是由于自有燃烧设备以来，燃烧方式的不合理所致。

目前，在工业窑炉上使用的燃煤技术大约有下面几种：

1) 层燃方式，如反射炉、倒焰窑等。这是最常用的燃煤工业窑炉，其缺点是不能长时间连续稳定燃烧，只能间歇运行，其热效率和生产效率低下，在生火或加煤时易产生浓烟，环境环恶劣。

2) 煤粉燃烧方式，其燃烧稳定连续，燃烧气氛和燃烧强度易于调节。但是，其火焰中含有大量的飞灰，只能用于少数特殊的窑炉，如水泥转窑等，不适用于多数要求清洁火焰的工业窑炉。

3) 煤气化技术。这是目前燃煤工业窑炉现代化改造常用的方法。但由于煤气发生炉投资大，运行成本高，煤气转化效率低（只有50-70%），其经济性难以为一般工业企业所接受。

4) 水煤浆燃烧技术。水煤浆燃烧方式接近于燃油。但水煤浆也存在灰份较高（5~10%），火焰洁净度不够的缺点。同时，水煤浆的价格比煤粉高得多。

5) 煤粉液排渣旋风燃烧技术。这种燃烧方式和煤粉燃烧相似，但可在燃烧过程中实现灰渣捕集，可降低火焰含尘浓度，是一种有发展潜力的工业窑炉用洁净燃煤方式。典型的煤粉液排渣旋风燃烧器为美国TRW公司的燃烧器。我国也有不少科研单位和企业试图将煤粉液排渣旋风燃烧器用于燃煤磁流体发电或工业窑炉中，做了大量的试验研究工作，取得了许多经验教训。目前，煤粉液排渣旋风燃烧器由于捕渣率不够高，风口易结渣，结构复杂而难以用于一般工业窑炉。

以上所述，目前仍没有一种令人满意的工业窑炉燃煤技术。怎样才能使燃煤设备合理的燃烧，能够充分发挥出煤炭的应有效能。从而达到省煤、高效，从根本上控制污染源的抑制，达到节燃、降耗、降低温室效应、减轻空气污染。
对此，本人在多年的研究、实践中，研究出适合燃煤、炉类，从而用炉到各种用途的锅炉、窑炉，大型炉、窑、电站发电锅炉，改变燃烧方式，促进燃烧效率的技术核心件——炉芯板。

二、炉芯板简介

这种芯板是用特殊材料和工艺自做而成，安装在炉膛内两侧，就可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，不用锅炉以外的传统式脱硫除尘设备，不用大烟囱。

三、舒跃无烟炉燃烧基理

1、在炉芯板的特殊功效作用下，改变传统的直流燃烧趋势，形成涡流动能，同时在炉芯板的内在元素激化作用下产生燃烧环境内的磁场效应。促进燃烧的热氧化而充分燃烧不生烟、不冒烟，提高热能。如图所示：舒跃无烟在燃烧技术定理法则向线。

A、  为火焰。
S、 为在馈压作用下产生的涡流场。
B、  为炉芯板各横孔的作用，上排孔为吸附孔，中排孔为放射孔，底排孔为吸与排放空。
C、  含炉芯板供氧与回流的烟气入口。
A1、 鼓风机供风。
F、 为炉芯板以外的炉墙壁或水冷壁。

这种燃烧趋势必然形成涡流场，在炉芯板内相应元素作用下，造成燃烧环境内的磁化与化合反应，促进燃烧、炽烈趋势。

2、以激化磁场效应与化合作用，实现燃煤充分燃烧，按燃烧室内结构、设计不同规格的“炉芯板”做为强化燃烧技术核心——发挥各元素的特殊功能，并完全适用于各种用途的燃烧设备，由此改变传统的燃烧方式。

3、如炉芯板的工作曲线所示，当燃烧设备在具备燃烧状态下，芦塘内霍温达到一定温度300 oC——350 oC时，炉芯板开始工作放出氧，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、还原性的化合反应燃烧过程
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、氮氧化物件随炉渣与灰尘出现，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硬化，可使其还原成一氧化碳进行燃烧。这一过程的方程式表示为：

C+Age =CO2+C=2CO
CH4=C+2H2

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。

5、二氧化硫在炉芯板的相应元素的激化作用下产（OH－）和 (SO2—4)其氢氧根离子和硫酸根离子都是带电的院子团（即带正电荷、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。

以化学方式反应煤发生燃烧产生硫的燃烧而形成二氧化硫的燃烧趋势是：

因为硫的燃烧速度比碳快10-662，因而CS════SO2════H2SO4════(OH—)和（SO42-）。即 H2SO4════2H-1+SO42-

其未燃余硫被钙化到炉灰渣内随炉渣清出，其反映式为：
CaSO4════Ca2++SO42- ↓

变成被钙化的硫化钙灰渣成线，其它物质与有害成分相应被炉芯板析解得到不同程度的燃烧与成为灰渣。

6、燃烧的烟气热与二氧化碳的吸收效应。通过定量分析表明，烟气在向空气中排放的同时释放出大量的热，按机量约每分钟排放1立方米烟气的同时释放出2kcal的热量，一天24小时就得到释放2880kcal的热量，这种烟气热即是CO2的反映热。这便是大大、小小、高高、低低的众多烟囱与各种流动的烟囱所至，便导致当今的空气普遍升温、气候变暖、温室效应增加、冰川开始融化、海水上升，这对人类生存活动地域是一种巨大的威胁，以及由于排放烟气量愈来愈多，无论是低空排放还是高空排放均受到光和作用而变化光化学烟雾，随气压的上升与下降而破坏大气的臭氧层，又危害着自然界万物、生息。

仅以略图表示高空排放与低空排放同样污染空气，危害自然界的曲线。


烟尘、烟气与其热量在每一天与大气溶汇中，反映产生光化学烟雾与有害物，危害大旗高层的臭氧层，并在气压下降时，被排回地面低空间，危害自然界万物。

6时后当太阳升起时，气压开始上升，阳气恢复，烟尘随机向上空扩散，被阳气吸收，受光合作用而发生变化。

（2）通过气压的上升与下降的趋势运动曲线，可以证实烟尘的排放与在空中形成化合物，是随大气压直接影响的，不可能只有上升不下降的情况，当气压越低，地面上空的烟雾越浓，污染越烈，当气压生高空气流运动越高，污染加之烟气与来自地球的各种热对高层大气层、臭氧层破坏也愈强。

（3）大气压的上升与地球绕太阳旋转运动及地球自身引力场相关，所以形成阳为升，阴为降。每天都要进行气压的周而复始不断循环运动，致使烟尘、烟气的热量排放、扩散、化合、变化，产生各种有益物与有害物，是随气压的升高，下降而随机性运动的。

所以研究认为，烟囱的高、低，其烟尘的高排放与低排放，烟陈烟气的黑度与白度的高低，不能说明污染是否减轻，如果认为烟囱高，排放高或烟尘浓高减轻，就能减轻污染的危害，这是一种错误的论断，不符合地球运行引力规律也不可能减轻污染。对大气乃至对自然界的危害程度，相反由于众多的排放物，无论是低空排放的烟尘的热量，还是高排放的烟气与热量均对大气与大气保护层，臭氧层进行严重的污染与破坏，对人类自然界进行愈来愈疯狂的危害，其原因黑烟尘中含有大量煤粉粒，一排出烟囱外，由于比重大瞬间降落与地面，同时携带者不分一氧化氮及一氧化碳物质，对环境污染严重，使城镇、住宅处处是黑灰，严重的污染城镇，洗净的白衣物在外面晒上一刻时间竟能落一层黑灰，科学实验已经证实，烟气中的氮氧化合物，在与空气中的物质发生光化学反应时不但变化为光化学烟雾激起强烈的热能，而且产生芳香族与其族类聚合物（剧毒物），在受到气压下降时，被排回低空制造病原菌，侵蚀人的集体，其热能与污染在向高空排放时，随气压上升而破坏大气保护层——臭氧层，同时增加温室效应，导致大气环流反常、区域气候恶化、气温普遍升高、蒸发迅速、多雨水，且地下净水渗透率低、贮量减少、地区性的干旱、普遍的涝灾多于往年，为此加强环保治理，寻求科学的有效技术措施，控制烟尘的排放，合理开采地下与地上资源是当务之急，百年大计。

从上述的气压升降曲线图里可以分析为什么一些烧煤炉的家庭、集体宿舍常常在冬季会发生煤气中毒事故，其原因就是在于烟囱方面，正象气压升降曲线趋势所示，因夜间气压低，有害物扩散于地面空间，加之平房的烟囱低，受气压与风向的影响（因炉灶而异）当风向与气压的关系变化不适应某一炉灶时发生逆风作用，使之反向烟，对正向外排放的有害物质一氧化碳、煤气时方式内，使正在熟睡中的人们瞬间窒息死亡，这种现象在冬季，城镇、农村常发生。这是一种常见的危害，需要改变烟囱才成。

因而综上所述，烟囱是造成空气污染的根源，若是改变烟囱，首要的是改变燃烧基理与其燃烧方式，进行彻底的燃烧技术变革，采用无烟化燃烧技术，实现燃烧科学的进步，才是行之有效的措施。

四、 舒跃无烟化燃烧技术与传统燃烧技术比较

舒跃无烟化燃烧技术独到自处就是在锅炉中安装“炉芯板”。因锅炉简单化，不用锅炉以外的传统式脱硫除尘设备，不用大烟囱。在锅炉的系统安装中可节省造价30%左右，在锅炉的运行中——节省20%以上，新装炉正常的使用中会更高些，热效率提高6%以上，同时、节电、节水、省硷。抑渣量少，排烟温低，排放烟气量少于传统过路的排放量在50%以上，所以用烟囱高度与直径均缩小。有力图所示：


有人进行了这样的计算，如果在中国就全国的燃煤设备——锅炉、窑炉、电厂发电炉，能够全部应用舒跃技术——使用无烟节能设备，平均仅按15%节煤或每台炉一年省一吨煤，就能使现有贮量的煤炭资源可开采200年延长到350年。

每年减少排尘量2000万吨，每年减少SO2排放量1000万吨，每年减轻CO2排放量2000万吨，从而能有效的控制气温的升高，充分利用热能增加生产效益。仅此以实际改造的锅炉经国家环保、节能检测的结果证明：

仅在二台6T于15T的锅炉燃烧煤的含基硫为1.6~3，经国家环境监测中心测试出SO2排放量72mg/m3,按国家规定的标准900mg/m3低828mg/m3,比地方规定的排放指标更低。

灰尘清除量，以15T锅炉为例，原锅炉从用水除尘设备中每天要清出近3立方米的尘。
经采用舒跃技术改良的15T锅炉（如廊坊营道动力处技改后的15T炉）每天24小时运行，15天时才从地池内清出2.6立方米的尘。

其节煤率，如廊坊营道动力处经舒跃技术改造的锅炉15T与未改造的锅炉15T，经一同燃烧30天，未改造的锅炉每天24小时燃煤（耗煤）35吨，经技改后这台15T锅炉每天24小时燃煤（耗煤）24吨，两者相差11吨，每天均是如此。

按计算节煤率是30%多，火温均是在700oC左右的情况下。
还有辽宁省海城市中医院用的是新装4T的无烟炉，经五年的应用实践证明，节煤在30%以上，这似乎让人难以相信，可这必竟是事实。

经国家节能部门测试表明，仅以2002年改造的北京平态化工厂一台10T生产用汽锅炉（该炉运行了13年）采用舒跃技术改造经北京节能检测中心测试，热效率为78.35，锅炉出力8.32T/h，此炉未改前的热效率是55.6，出力是52.0T/h，同样都是燃用5500大卡/kg的烟煤，要比国家规定的新炉设计标准还高6.35倍。

因该技术不用水除尘设备而节省水是无可争议的。
从提高煤炭燃烧的利用率上分析，因传统的燃烧方式，采用强力鼓风，强力引风的作用使燃烧未完全发生燃烧的瞬间被迅速的排出抛向天空。

这样对一般的燃煤设备而言，仅能实现煤炭的利用率在35%左右，近65%左右的煤以煤灰尘与有害物成份被抛向天空与以炉渣灰形式排出炉外。

而向现在的大型炉、窑、电站煤粉炉，其燃煤率也只在60%左右，这从大量洗下来的粉煤灰与其盒碳量上可完全说明之。

如果按通常的计算方式，计算传统的锅炉每1T炉每小时耗煤150kg时，而1T炉每小时要向天空排放2500m3的烟尘量。

依此对比，舒跃无烟炉1T炉每小时耗煤量为80kg，同时排向天空调气量不足700m3。大大减少粉尘与SO2、CO2的排放量和降低烟气温度。

五、结论

按以上所差，只要采用舒跃燃烧技术的基理设计的锅炉、窑炉与应用其燃烧方式，就能达到节能、降耗，实现环保要求的综合效益。预计未来中国将主要依靠高效节能技术，大幅度减少环境污染及温室气体排放，提高能源效率，降低能源强度，缓解石油供需不足的压力，保证能源安全供应。该技术经济实用，符合我国国情和世界各国以煤代油的需求，具有广阔的市场前景。2004年该技术荣获国际绿色生态环保成果(产品)THE FRUIT OF INTERNATIONAL GREEN ECOLOGY ENVIRONMENTAL PROTECTION(PRODUCTION)

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年长春市纪委科教处处长/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。现任北京国发舒跃科技发展公司和Shuyue Technology Development N.A, Inc. (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。

通信地址：4528 Burling ST, Flushing, New York, 11355 (USA)
北京大兴区榆垡镇榆垡南路33号
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