3月28日晚上7点多，中国科学院工程热物理研究所廊坊研发基地5号厂房内灯火通明，2兆瓦预热燃烧中试装置上的实验研究已经连续进行了36个小时。

控制室里，科研人员紧张地盯着电脑显示屏。“半焦燃烧效率98．65％，氮氧化物排放63mg／Nm3。比上一个烧残炭的氮氧化物排放83mg／Nm3更低！”随着该所循环流化床实验室副研究员朱建国兴奋地报出经过反复核算确认的结果，大家齐声欢呼。

他们意识到，这些数据意味着研究了13年的预热燃烧技术已经实现半焦、残炭的高效燃烧和氮氧化物的低排放，多年来制约我国低阶煤分级转化的关键技术瓶颈得到突破。

一个难以突破的领域

低阶煤是一种比较“年轻”的煤，由于其煤化程度低，加热后可产生较多的油气，因此是煤炭梯级利用中的重要利用对象。

低阶煤的利用价值有多大？据了解，我国煤炭年消耗量约为40亿吨，其中低阶煤约占50％。如果这些低阶煤全部热解，可提取出约10％的焦油，相当于每年增加2亿吨石油，可替代50％左右的进口原油。此外，低阶煤还可以通过气化，生产工业燃气或合成气、天然气。然而，伴随着油气，同时产生的还有10亿吨半焦和残炭。这部分半焦和残炭由于被提取了油气，挥发分往往低于10％甚至5％，其着火和燃尽十分困难，实现燃烧低排放更是天方夜谭。

“如果半焦和残炭利用不好，低阶煤分级转化将无法做下去。”中科院工程热物理研究所副所长吕清刚说，“对于块煤产生的热解半焦，以前人们通常拿去做电石原料，但市场很小，吃不完。”

低阶煤的分级利用，意义很大，但难度很高，让不少研究者望而生畏。如何处理挥发分5％以下的半焦和残炭，不仅是我国低阶煤分级转化的关键技术瓶颈，也是一道世界难题。

“我们一开始也跟着国内外最前沿的思路走，即采用高温空气燃烧技术，先把空气加热，再将煤加进去燃烧。”吕清刚说，“但我们发现，这种方式对于特别难烧的煤不起作用。因为空气不仅热容很小，还会因为流动带走部分热量。”