随着国内大气污染问题的日益严重，中科院“解耦燃煤炉”开始逐渐获得重视并得以示范应用——

■本报记者 甘晓

11月下旬，华北平原大雪纷飞，气温骤降。但河北省固安县南赵各庄村村民刘中明家中的室温却超过了20度，暖洋洋的屋内与白雪皑皑的窗外形成鲜明的对比。和刘中明家一样，这个寒冬，村里一共70多户人家都用上了中科院过程工程所研发的“解耦燃煤锅炉”的集中供暖。

解耦燃烧技术是目前国内外唯一可以有效降低氮氧化物排放的高效中小型燃煤实用技术，而采用该技术的解耦燃煤锅炉不仅带来了高质量的供暖，而且降低了取暖成本，受到了当地村民的欢迎。如能进一步推广，可望为节能减排、减少雾霾发挥重要作用。

村里来了高科技锅炉

11月24日，《中国科学报》记者来到南赵各庄村刘中明家里。“我们村新装了高科技锅炉，再也不用自己烧炉子了。”说到冬天取暖，刘中明颇为自豪地说。

从前，刘中明家都是自己生小炉子取暖。“要不停往里边加煤，屋子里弄得脏兮兮的，有时晚上还要起来加煤。”刘中明的经历也是国内大部分北方农村家庭的真实写照。长长的烟筒往往必须穿过屋子再伸出窗外，不完全燃烧可能引发一氧化碳中毒。

刘中明还给记者算了一笔经济账：“一冬天差不多要用上4吨煤，算下来大约3000元。”

村民们口中说的“高科技锅炉”，正是中科院过程工程所发明的“解耦燃煤炉”。去年7月，河北省将中科院过程工程所研发的“解耦燃烧小型集中供热方案”列入“河北省农村面貌改造提升行动”中，在廊坊市固安县温泉园区南赵各庄村建立了示范工程。该项目设计供热面积约2万平方米。

集中供暖后，村民们发现，家里不仅不再被煤灰弄脏，也不用再担心安全隐患，更重要的是，新的采暖方式，比之前更便宜了。例如，刘中明家里140平方米的屋子，一冬天采暖算下来只需要1500块钱，费用几乎降低了一半。当然，这其中的户外管道敷设和锅炉改造等前期费用还需要政府补助投资。

“高科技锅炉”给南赵各庄的村民们带来了一个干净而安全的暖冬。

减灰霾“利器”

中科院过程工程所副研究员刘新华向《中国科学报》记者介绍，煤燃烧过程是由多个化学反应组成的复杂反应网络。高温富氧环境使烟黑和一氧化碳更容易充分燃尽，却增大了氮氧化物和二氧化硫的排放。相反，低温贫氧有利于固硫，却使可燃物燃尽困难，增大不完全燃烧损失。

“解除烟黑、一氧化碳与氮氧化物、二氧化硫的耦合排放是燃烧技术中长期存在的技术难点。”刘新华指出。这使得我国采用燃煤供热的分散热用户污染物排放无法控制，致使其对环境造成的影响数倍于其燃料消耗所占的比例，正是导致严重灰霾污染的重要原因之一。

二十多年来，研究人员通过优化锅炉结构和燃烧过程，实现了对燃料热解气化和半焦燃烧过程的解耦和优化控制。随着国内环境污染问题的日益严重，解耦燃烧技术开始逐渐获得重视并得以示范应用。

在南赵各庄村的锅炉房里，《中国科学报》记者看到了这套减灰霾的“利器”。一台正在工作的锅炉中，煤先在热解气化区进行热解气化，在低温贫氧环境下利用热解气和半焦的还原作用实现低氮燃烧。随后，可燃物进入高温富氧环境下的燃烧区燃尽，达到无烟排放。

“2014~2015年度采暖季123天的连续运行数据显示，与传统燃煤炉相比，这套技术节煤量达20%~30%，氮氧化物排放降低30%~45%，排烟林格曼黑度小于1，完全达到‘无烟排放’标准。”刘新华说。

在分散热用户中推广

新锅炉装好后，村民刘振军经过简单培训，当起了司炉工。他对这份新工作非常满意：“操作简单，也不算太累。”但他家却因为距离远没能用上自己烧的暖气。“希望这个锅炉能够推广，我们家也能尽快用上！”刘振军向《中国科学报》记者谈起了他的期待。

目前，在我国农村和城郊地区，至少有2亿人采用相对分散的低效高污染的燃煤供热方式。科研人员们建议，要实现分散热用户节能减排的重大突破，减少灰霾污染，应该重点在我国广大农村和城郊地区推广应用解耦燃烧中小型集中供热系统。

“随着新农村建设和城镇化发展，落后的分散供热方式将逐渐被淘汰。”刘新华表示，“中小型解耦燃煤锅炉集中供热系统改造，应根据不同地区的经济和地理差异，先易后难地推进。例如率先对郊区学校、医院、企业、政府办公建筑和新建居民区等实施。”

科研人员相信，中小型解耦燃煤锅炉集中供热系统的推广，最终将使社会、热用户和供热企业实现互利的良性循环。