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(1. 中国科学院大学工程科学学院，北京100049； 2. 中国科学院工程热物理研究所，北京100190；3. 中国科学院洁净能源创新研究院，辽宁大连116023)

我国低阶煤储量巨大，占煤炭探明储量的一半以上[1]，低阶煤分级分质梯级利用是我国煤炭清洁高效利用的重要战略方针[2-3]。低阶煤通过热解或气化提取油气，然后定向转化为液体燃料和化学品，转化过程中产生的热解半焦和气化残炭作为高品位洁净燃料燃烧发电[4]； 但是，由于热解或气化产生的半焦和残炭挥发分含量远低于常规煤炭，因此称为超低挥发分碳基燃料[5]。 采用传统技术燃烧时，存在着火稳燃困难、燃尽率低、NOx排放高等问题[6-7]。这些问题已成为制约我国煤炭清洁高效利用产业化应用的关键技术瓶颈，亟待解决[8-9]。

中国科学院工程热物理研究所多年来研发的煤粉预热燃烧技术，对于解决超低挥发分碳基燃料清洁燃烧问题具有显著的技术优势[10-11]。预热燃烧技术基于循环流化床预热工艺[12]，即燃料在温度高于800 ℃的循环流化床中实现预热，预热后得到的高温燃料随空气通入炉膛中完成燃烧[13]。燃料经过高温预热，燃料氮向氮气的转化率明显增加，同时反应活性显著提高[14]。在炉膛中通过分级配风控制，进一步有效降低NOx排放[15]。欧阳子区等[16]、徐明新[17]的研究结果表明，采用预热燃烧方式可以实现无烟煤粉的稳定高效燃烧；周祖旭等[18]对气化残炭进行预热燃烧试验，实现了稳定燃烧，燃烧最高温度为1 126 ℃，NO排放质量浓度达到102 mg/m3。……