厦门嘉申公司大田生产基地场景
空腔型煤生产设备
空腔型煤煤球
空腔型煤生产线流程
空腔型煤生产线流程
厂区一角
厦门嘉申能源技术有限公司（以下简称厦门嘉申公司）利用福建地产劣质粉煤资源，制作出一种具有空腔结构的圆球状型煤，经过4个工业燃煤场合应用实验，达到了洁净、节能的燃烧效果。2001年5月25日，上海科技情报研究所通过国内、国际联机检索后出具《查新检索报告》，结论为“国内外未见和本项目相同的、中间有空腔的圆球型煤”。2003年8月，国家知识产权局授予发明专利，空腔型煤技术拥有7项自主知识产权。2007年8月18日，空腔型煤技术通过了中国民营科技促进会组织的专家评审、鉴定。
2007年9月30日至10月4日，北京大学中国地方政府研究院联合国家发改委、国家安全生产监督总局、商务部、中央编办、国务院机关事务管理局、国务院新闻办等单位的领导和专家，实地考察调研了厦门嘉申公司空腔型煤技术的利用价值和推广前景。调研组的同志在认真听取当地领导汇报、召开专家和企业家座谈会后认为，空腔型煤技术及其相应的成型工艺和设备属于首创，填补了国内外工业型煤技术的空白。这项重大技术创新成果将对推动节约发展、清洁发展、安全发展、可持续发展起到积极的作用。
发展历程
厦门嘉申公司研究开发的“空腔型煤技术”属于厦门市思明区组织参展的2004年第三届“6·18”科技成果对接项目，经过3年的空腔煤实验中试，2006年在交易会上签约，同年作为重点项目推荐上报并获得福建省2006年第二批促进项目成果转化扶持资金20万元，后又获得厦门市发改委配套资金20万元。“空腔型煤技术”1998年由上海元宝能源技术有限公司刘昌福发明，专利权属于上海元宝能源技术有限公司，并在市场上挂牌两年之久无人问津。面对投资数目大、技术风险高，但在我国能源结构调整中具有重要影响的这一项目，厦门嘉申公司总经理陈其和毅然于2004年有偿接手进行成果转化。在福建省煤炭科学研究所、厦门市思明区政府有关部门及福建大田县各级政府支持下，嘉申公司研发团队以我国著名煤化工专家谢克昌院士的学术专著《煤的结构与反应性》作为基本理论指导，日夜奋战，历经磨砺，用了3年多时间，终于克服并完善了系列技术难关，成功掌握了工业型煤配剂及空腔型煤生产设备相关技术。该项目一直得到厦门市思明区发改局助理调研员田闽和厦门市生产力促进中心副主任苏鸣的关注和支持。
“空腔型煤技术”的主要创新点在于解决了目前工业型煤燃烧不充分的缺陷，优点是利用先进的制造设备和闲置煤粉，采用一定物理化学作用，添加部分粘结剂，以我国丰富的煤炭资源尤其是低活性、高变质、老年福建无烟煤为原料，将其改性成为性能指标满足煤气生炉使用的洁净、高效、无腔工业型煤。应用于造气、冶炼、锅炉燃烧等行业，不但能节约大概15%的能源，而且能使二氧化硫的排放量减少40%。
嘉申公司总经理陈其和介绍，由于地质原因，目前福建省的煤炭产区煤质比较差，3/4的工业型煤都需要从外省调进，假如这项技术能应用到制煤工业中，可改变煤质，根据福建省的产量来算，大概每年能生产出400万吨空腔型煤，基本可满足全省需求。
以煤炭为主体能源的一项重大技术创新
军人出身的陈其和，性格刚毅，是个大嗓门，说起话来铿锵有力。年过花甲方始创业的他，率领空腔型煤项目创业团队28人，团结协作，艰苦奋战。2005年企业在大田产煤区建生产基地，从试生产到完成成果转化中间经历了两年多。陈其和说：“反复优化工艺保证了煤球的成型率！”他带领技术人员对成型工艺进行了比较系统的探索：1、优化空腔成型机构。防止空腔型煤外圆燃烧不均匀，出现单边烧不尽变成小煤块、出现小煤核而增加煤渣含碳量。2、根据福建煤炭个性研发适合空腔成型结合力要求的配剂。3、根据定量、定时的要求，设计空腔型煤成型过程的工艺路线，为产业化实行自动化控制作基础准备。4、根据燃料型煤、原料型煤两个领域不同司炉条件要求，设置不同粒度及其空腔形态，使其粒度与相应的通风比表面积趋于合理，以适应不同用户的需求。终于形成了空腔型煤规模生产独特的工艺保障体系和企业核心技术体系。
在学术上，该项目的主要创新点在于“解决了已有对辊成型煤的实芯型煤燃烧不充分的缺陷，利用对辊成型煤制造设备和闲置粉煤，采用一定物理化学作用，添加部分粘结剂，生产出中间有空腔的型煤。”
虽然只是在实心煤上多了一个孔，但这个孔改变了对流和燃烧空间，改变了物理结构，里外一起燃烧。空腔型煤立足于最简单的生活常识，走出了新路子。
陈其和介绍，他们已经在集美的一些厂里实验过，厂家都很欢迎，原因是“节能减排”。经过对比，其灰渣的含炭量是最低的，这说明煤烧得好，利用率高。
据项目发明人刘昌福介绍，传统的块煤，不完全燃烧的部分达到12%－15%，高的甚至达到25%，平均煤的浪费率约是15%，空腔型煤技术在合理设置司炉工艺条件下，可以把这个数据降到2%以下。
刘昌福发明该技术时，力求结构简单，功能可靠，因此生产设备在原有的生产线上并无太多改动，推广起来很容易。据介绍，用空腔型煤作为原料生产化肥，每吨化肥的成本可降低100元左右。
据了解，目前在全国应用最广泛的是碳化煤球技术，该技术中石灰的加入量是25%，因此燃烧后易造成高能量排放和高污染，而在空腔型煤中，加成量仅是碳化煤球技术的1/4。空腔型煤燃烧，一氧化碳、二氧化硫的排放量可以减少40%以上，烟尘的排放量减少45%以上。
空腔型煤技术处于国际领先地位
煤炭能否作为可持续发展的主要能源，取决于洁净、节能的效果。我国一直把支持洁净煤技术的开发、应用作为一项重大战略任务，鼓励创新发展。这项技术的创新点在于，原料来自价格低廉的福建地产劣质粉煤资源，经过高温高压成型，结构新颖、燃烧性能优越、洁净节能效果明显，彻底解决了传统实芯型煤和块煤燃烧不充分、残余煤渣核问题。
传统实芯型煤和块煤的热效利用率，一般在80%至85%左右，燃烧不充分又污染环境。为提高实芯型煤和块煤的燃烧效率，达到燃尽并消除煤渣核的效果，国内外都尝试采用在粉煤原料中掺入一些可爆元素的方法，促使燃烧过程中发生爆碎或开裂。但这种爆裂燃烧的使用场合相当有限，而且工艺复杂、难于掌控。厦门嘉申公司围绕煤炭燃烧过程必须有科学合理的通风比表关系这个关键环节，进行了长达7年多的科研攻关，终于克服工艺和技术障碍，在空腔型煤的物理与化学结构上实现了重大创新。
2002年8月24日，苏州钢铁厂用0.3吨空腔型煤，在薄扳车间一号煤气发生炉进行制气应用实验；2005年8月20日至29日，江苏南天集团化肥公司用300吨空腔型煤进行化肥生产制气应用实验；2006年11月7日，厦门华达鑫工贸有限公司用30吨空腔型煤进行替代焦炭的应用实验；2006年12月28日，大田盛和铸冶有限公司用30吨空腔型煤，进行替代优质块煤的应用实验。
上述4次应用实验的结论为：1、空腔型煤热效利用率达98%以上，节煤率在18%以上。2、空腔型煤二氧化硫排放浓度降低41％、排放量减少43%，烟尘排放浓度降低40%、排放量减42%。3、采用福建地产劣质粉煤生产的空腔型煤，发气量、气体质量与使用优质块煤相当，从而能够改变我国化工生产必须使用优质块煤的现状。江苏南天集团化肥公司300吨空腔型煤应用实验的结论表明，每吨合成氨可以降低成本90元以上。
尽管应用实验过程中空腔型煤数量少，有的指标只能定性而不能得出定量的比较结论，但通过这些试验可以判断，空腔型煤是一种具有高附加值的工业型煤制品，作为一次能源应用时能使煤炭资源的利用效率几乎达到极限；在其转换为二次能源时则成为一种洁净的工业燃烧气；当采用空腔型煤制取工业煤气用作化工合成中间体时，能大幅度降低终端产品成本。
空腔型煤节能减排特征
空腔球状型煤是以无烟粉煤为原料，加入自行研制配方的含有催化成分和固硫的粘结剂，采用先进的设备和生产工艺加工而成圆形的、两侧偏圆的、经直径位置穿孔，是国内外首创、国际领先的新型型煤，拥有国家专利和原创性知识产权，是国家科技创新产品。通过在多家企业中试燃烧，各项指标参数符合标准，并且节能和环保效果极佳。
1、强度高，单球受压硬度P≥60~80kg，便于运输和堆放；在炉中燃烧热稳定性好。
2、质量稳定，燃烧热效率高，节煤率可达15%~25%，价格低于优质块煤30—50元/吨。
3、透气性能好，燃烧完全，残炭率趋于零，不结焦，烟尘与二氧化碳的排放可减少60%以上，具有明显的环保效果，排放指标达到国家二类区排放标准。
空腔球状型煤可广泛用于冶金、化肥、化工、轻工（陶瓷、稀土）、造气、供热等行业的煤气发生炉。
市场前景及产业化生产
空腔型煤能够实现洁净、节能燃烧效果，是一种具有高附加值的工业型煤制品。福建省煤炭资源少，煤质差，3/4的工业型煤需要从外省调进。空腔型煤技术可以提高福建省煤炭资源利用效率，变废为宝。据了解，福建省“十一五”期间年产煤炭1500万吨，约600万吨劣质粉煤资源可供生产空腔型煤，基本能够满足全省工业型煤需求。按建成年产600万吨空腔型煤、保守节煤率为15%计算，每年还可节煤90万吨。以块煤每吨600元的市场价格，每年仅节煤一项所产生的经济效益为5.4亿元。从污染减排、改善大气环境分析，能够减少40%以上的烟尘排放量和二氧化硫排放量，生态效益十分明显。
厦门轻工业多，一年工业型煤需求量只有1万吨左右。目前，嘉申公司在三明大田生产基地已建设四条生产线，第一条生产线已经产煤。
空腔型煤的另一个突破在于可将粉煤好好利用。中国工业型煤需求量在2亿吨，而粉煤有10亿吨。因为对硬度的追求，原来的工业型煤（实芯煤）是没法利用粉煤来生产的，粉煤基本上就浪费了。陈其和说，如果2亿吨的工业型煤需求转化成空腔型煤，可节煤3000万吨。
与山西等地相比，福建的煤几乎都是低品位的煤。福建年产煤1500万－2000万吨，其中就有600万吨的粉煤。所以年年向省外调煤，大概有3/4的工业型煤是来自省外。陈其和说，如果把这些粉煤利用起来生产空腔型煤，福建将会摆脱向省外“要煤”的命运。
嘉申公司计划于2008年6月前，将福建大田生产基地空腔型煤的年产量提高到12万吨，产值8000万元。福建省一年的工业型煤需求量在400多万吨左右，远不能满足福建市场需求，因此，嘉申公司正在福建大田、龙岩、邵武等产煤区进行项目考察，准备再建数个生产基地。
空腔型煤对我国能源安全具有战略意义
空腔型煤符合我国以煤炭为主体能源的基本国情，对于我国应对自然灾害及建设资源节约型、环境友好型社会具有重要战略意义。
2008年新年伊始，我国华南、西南、华中、西北等部分地区因雪灾导致电煤供应频频告急，一些电厂发电机组因无煤可燃而被迫停机。此次雪灾导致全国十多个省级电网出现不同程度的拉闸限电，就连坐在“煤堆上”的产煤大省山西和陕西同样也未能幸免。导致这次电煤告急的主要原因是由于大雪封路，电煤运输受阻，煤源供应不足。同时，也反应出我国煤电企业自行储备不足。发电厂用煤都是优质块煤，而空腔型煤技术实质上是一种块煤再生技术，通过集中回收块煤流转过程中的碎煤、煤屑、煤粉，再加工成可以完全替代块煤的工业型煤，既不占国家煤炭计划运输指标，所用原料就地取材，属于煤炭运输流转过程中散失资源的回收开发利用，又有助于缓解块煤的需求紧张状况，实现块煤资源的循环利用。
基于国家能源安全的战略考虑，我国将长期坚持能源供应基本立足国内的方针，把煤炭作为主体能源。但大量使用煤炭必然会产生两大环境问题:一是由于二氧化硫和氮氧化合物的排放会形成酸雨；二是由于二氧化碳的过量排放，会形成温室效应。因此，煤炭作为主体能源的根本出路，就是要把煤炭从一次能源转换为二次能源。而煤气化技术利用煤炭转化成含有氢气和一氧化碳的合成气，是煤炭转换为二次能源最为先进的方式，可以显著提高燃烧效率，有效减少环境污染。
就世界范围来看，煤气化技术采用的气化炉主要分为固定床、流化床和气流床3种类型。其中，气流床气化炉是目前清洁环保、效率较高的煤气化类型。但气流床煤气化基地投资巨大，作为工业配套需要用户相对集中。不同国家的资源条件决定了能源技术的个性特点。我国大量使用的是固定床气化炉以及工业型煤燃烧、气化设施，在冶金、化肥、有色、机械、陶瓷、玻璃等工业领域有着广泛用途。
但困扰在于，固定床气化炉对燃用块煤的粒度大小、不同批次煤质稳定性均有较高要求，如果粒度分级不均匀、煤质性能指标不稳定，不仅给用户筛分块煤燃料带来操作麻烦，而且直接影响气化炉的产气效果和产气质量。空腔型煤是一个技术创新产品，用于固定床气化炉制作工业煤气，经应用实验证明是行之有效的。从长远考虑，空腔型煤有完全自主知识产权，在国内外工业型煤市场无同类产品可比，其领先的技术符合我国相当长一个时期的基本国情。
我国煤炭产量逐年增长，但块煤供应日趋紧张，价格居高不下。块煤短缺的重要原因，是随着机械化程度的提高，使煤炭采掘的块煤率仅为20%。据不完全统计，全国每年积压粉煤资源总量达数亿吨。除部分粗放使用外，均未能有效利用。通过空腔型煤技术进行加工成型，对这些“闲置”粉煤资源充分开发利用，可以用于燃料型煤(工业锅炉、蒸汽机车、工业窑炉、锻造炉、铸造炉、轧钢加热炉)、气用型煤(化肥造气型煤、燃料气造气型煤)、焦用型煤(包括冷压、热压，供冶炼和铸造用)、炼焦配用型煤，从而有效缓解块煤短缺状况，实现我国能源供应可持续发展。
据北京大学中国地方政府研究院彭真怀院长介绍，我国重要工业基地主要分布在沿海地区，块煤是不可缺少的能源资源，需求缺口很大。但这些地区所用块煤、特别是造气块煤，大多从山西等地调运并通过沿海港口转驳，才能进入终端用煤设备燃烧或气化。在这一转驳过程中，有大量块煤被撞击变成碎煤、煤屑、煤粉，从而不得不降价、降级处理，不仅造成优质煤炭资源浪费，而且直接导致终端用户GDP能耗成本增加。而空腔型煤技术的问世，将能很好地解决这一难题。如果能在沿海几个主要煤炭转驳港口进行散失煤炭回收，可再生利用的块煤资源相当于建一座年产500万吨的中型煤矿，所产生的经济效益和社会效益显而易见。
立足煤区打造自主品牌
嘉申公司总经理陈其和说：“嘉申公司要坚持规模发展、降本增效、立足福建，整合资源，进行产业化试点，尤其要注意保障工艺，争取把生产空腔型煤变成新型工业行为。”立足煤区打造精品是嘉申公司的经营理念。当被问及为什么选择大田为生产基地时，陈其和动情地说：“大田县是比较贫困的山区，嘉申把厂建在山沟，周围都是煤，既可避免运输造成空气污染，又可降低成本，同时可带动地方经济发展。”据介绍，嘉申公司下一个基地还将选择在山区，以便扩大地方的税收和吸引农村剩余劳动力。大田县的基地将是嘉申公司的示范基地和交流中心。面对目前国家能源持续紧张，煤炭行业景气度处于高位，陈其和表示，嘉申公司拥有技术，决不搞技术垄断，他们的项目既符合国家产业政策，更要为终端客户带来效益，只有终端用户实现了效益，嘉申才能实现自身的经济效益。
（本版策划 补丕清 张东平）
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