采用等離子體能量用于改善高爐效果的方法有：①用等離子體發(fā)生器進(jìn)行超高溫預(yù)熱鼓風(fēng)，并同方向噴入粉煤或其他碳?xì)浠衔镆源娼固浚虎谟玫入x子體提供的能量來重整和加熱含碳或碳?xì)浠衔锶剂希誀t外生成還原氣體引入高爐。其優(yōu)點(diǎn)在于：不像高爐那樣必須建煉焦和燒結(jié)車間。焦炭消耗有限，可以從市場(chǎng)上購買，爐身和大多數(shù)裝備都相應(yīng)地減小，基建投資和操作成本比高爐節(jié)約得多。煤和焦炭消耗量低，也導(dǎo)致鐵水含硫低，而在高爐中這要靠獨(dú)立的脫硫處理才能達(dá)到。等離子體煤粉燃燒技術(shù)在上述兩方面的科研成果，大部分都申請(qǐng)了專利，因而通過相關(guān)專利分析可以較好地反映出等離子體煤粉燃燒技術(shù)的研究和應(yīng)用進(jìn)展。本文通過分析國內(nèi)外有關(guān)等離子體煤粉燃燒技術(shù)的專利申請(qǐng)的地理分布、技術(shù)熱點(diǎn)及專利權(quán)人信息，判斷并揭示當(dāng)前等離子體煤粉燃燒技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)。相關(guān)專利申請(qǐng)狀況分析本文檢索專利申請(qǐng)所采用的數(shù)據(jù)庫為當(dāng)前最為權(quán)威的四大專利數(shù)據(jù)庫：中國專利數(shù)據(jù)庫（CNPAT）、德溫特世界專利索引數(shù)據(jù)庫（WPI）、日本專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（PAJ）、歐洲專利局專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫（EPODOC），檢索內(nèi)容為2012年6月4日前所公開的所有有關(guān)等離子體煤粉燃燒技術(shù)的專利文獻(xiàn)。檢索的策略主要為關(guān)鍵詞檢索和IPC分類號(hào)檢索，采用關(guān)鍵詞為“等離子”、“煤粉”、“燃燒”，分類號(hào)為F23Q、F23D、C21B、H05H、F23C（具體含義見表1，表略）。在上述四大專利數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索后，經(jīng)過去除重復(fù)專利文獻(xiàn)、瀏覽相關(guān)專利文獻(xiàn)摘要并刪除不相關(guān)專利文獻(xiàn)，得到189件有關(guān)等離子體煤粉燃燒技術(shù)的專利申請(qǐng)，其中發(fā)明專利申請(qǐng)154件，實(shí)用新型專利申請(qǐng)35件，外觀設(shè)計(jì)專利申請(qǐng)0件。由于專利申請(qǐng)具有延遲公開的特點(diǎn)，有少量2010年的申請(qǐng)和大量2011年的申請(qǐng)還沒有公開。

1．專利申請(qǐng)量的年度變化情況

為了能夠客觀地反映該專利技術(shù)的發(fā)展規(guī)律，首先研究其專利申請(qǐng)量隨時(shí)間（以年份為單位）的變化趨勢(shì)。等離子體煤粉燃燒技術(shù)的首次專利申請(qǐng)出現(xiàn)在1968年，是由美國的AVCO公司提出的。首次探索性的研究之后，出現(xiàn)了近10年的暗淡期，這是因?yàn)樵摷夹g(shù)首次應(yīng)用后，要有相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間讓技術(shù)人員去解決該技術(shù)應(yīng)用時(shí)所出現(xiàn)的各種技術(shù)問題，比如說還需要在電極材料、大功率線圈冷卻、流體力學(xué)和傳熱領(lǐng)域做基礎(chǔ)研究和積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，使其中的“錯(cuò)誤”不會(huì)在后來的設(shè)計(jì)中重復(fù)。該技術(shù)專利申請(qǐng)量在1980年出現(xiàn)過一次小的明顯增長(zhǎng)，之后再經(jīng)過幾年的沉寂，在1986年達(dá)到第一個(gè)峰值19件，此后，申請(qǐng)量有所下滑，但仍然保持在一個(gè)比之前相對(duì)高的水平上波動(dòng)，在2008年再次達(dá)到新的峰值22件。參見圖1所示。眾所周知，同族專利是一組具有相同發(fā)明主題，用相同或不同文種向不同國家或國際組織多次申請(qǐng)、多次被公開或批準(zhǔn)，內(nèi)容相同或基本相同的專利。申請(qǐng)人為了維護(hù)自己的潛在收益，不惜花費(fèi)資金在許多國家申請(qǐng)專利，尋求保護(hù)，因而同族專利數(shù)量的多少可以作為衡量專利技術(shù)價(jià)值的一項(xiàng)重要依據(jù)。圖1（圖略）中的專利申請(qǐng)量未排除同族專利的因素，因此將等離子體煤粉燃燒技術(shù)相關(guān)專利申請(qǐng)中的同族專利與非同族專利區(qū)分開來形成圖2。由前面的分析可知，從圖2中下方非同族專利申請(qǐng)量的變化趨勢(shì)，可以更為清晰地看出等離子體煤粉燃燒技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量隨年份的變化情況；圖2中上方的同族專利申請(qǐng)量變化趨勢(shì)，則反映了等離子體煤粉燃燒技術(shù)專利申請(qǐng)質(zhì)量（技術(shù)含量和專利權(quán)的地域保護(hù)范圍）隨年份的變化情況。從圖2中得到的結(jié)論是：等離子體煤粉燃燒技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量實(shí)際上是一直保持平緩上升的，而在1986年、1988年、1991年、1996年、2008年，相關(guān)專利申請(qǐng)的質(zhì)量大幅度提高，涌現(xiàn)出技術(shù)水平較高、要求保護(hù)的地域范圍顯著擴(kuò)張的同族專利。

2．專利申請(qǐng)的國別分析

通過對(duì)專利申請(qǐng)的申請(qǐng)?zhí)栠M(jìn)行國別統(tǒng)計(jì)，可以分析該技術(shù)的地理上的熱點(diǎn)所在。從圖3中的數(shù)據(jù)可以看出，目前該技術(shù)最活躍的地區(qū)在中國，相關(guān)專利申請(qǐng)量高達(dá)61件，是第二名的2倍左右，原因在于目前中國石油資源緊缺，以相對(duì)廉價(jià)的煤代替價(jià)格高昂的燃油的迫切性非常高；其次是俄羅斯（本文將前蘇聯(lián)的相關(guān)專利申請(qǐng)量并入俄羅斯的申請(qǐng)量中），相關(guān)專利申請(qǐng)量為30件，該國的煤炭和石油資源都非常豐富，但是其火力發(fā)電廠主要以燒煤為主，該國科技實(shí)力很強(qiáng)，且與中國在等離子體煤粉燃燒技術(shù)方面一直有良好的合作關(guān)系，在中國也申請(qǐng)了不少相關(guān)專利；日本在能源方面比較貧乏，因此該國不但在火力發(fā)電廠而且在高爐煉鐵領(lǐng)域都一直積極嘗試采用等離子體煤粉燃燒技術(shù)以盡可能節(jié)省燃油和焦炭，其相關(guān)專利申請(qǐng)量排行世界第三，達(dá)到21件；美國和歐洲國家的火力發(fā)電廠主要以燒油為主，故在這些地區(qū)相關(guān)專利申請(qǐng)較少。

3．主要申請(qǐng)人

圖4（圖略）顯示了擁有3件以上等離子體煤粉燃燒技術(shù)專利申請(qǐng)的主要申請(qǐng)人，其申請(qǐng)量按照降序排列的匯總情況，統(tǒng)計(jì)過程中將各子公司的申請(qǐng)量與母公司的申請(qǐng)量合并統(tǒng)計(jì)。在此僅介紹排名前三位的申請(qǐng)人以及圖中其余的中國申請(qǐng)人。申請(qǐng)量排名全球第一的是中國龍?jiān)措娏?，其相關(guān)專利申請(qǐng)量高達(dá)41件，并且多數(shù)是質(zhì)量較高的PCT申請(qǐng)。該公司主要生產(chǎn)鍋爐安全控制系統(tǒng)、火焰檢測(cè)裝置等產(chǎn)品，自1998年成立以來，堅(jiān)持走自主創(chuàng)新之路，研發(fā)成功了具有世界先進(jìn)水平的DLZ-200型等離子無油點(diǎn)火裝置，并擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在等離子點(diǎn)火及穩(wěn)燃技術(shù)的研發(fā)過程中，龍?jiān)措娏タ肆说入x子發(fā)生器技術(shù)、燃燒器內(nèi)燃技術(shù)、等離子燃燒系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)等多項(xiàng)重大技術(shù)難題，先后取得了多項(xiàng)國際和國內(nèi)專利，并達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用水平。該公司已經(jīng)在美國、加拿大、日本、澳大利亞、英國、德國等國家申請(qǐng)了等離子體煤粉燃燒技術(shù)相關(guān)專利。據(jù)估算，如果原電力系統(tǒng)機(jī)組均采用其技術(shù)，每年可節(jié)約燃油250萬噸以上；如果國內(nèi)火力發(fā)電廠全部采用其技術(shù)，每年可節(jié)約的燃油相當(dāng)于一座中型油田的產(chǎn)量。該公司已經(jīng)運(yùn)行和正執(zhí)行合同的采用等離子點(diǎn)火和穩(wěn)燃技術(shù)的機(jī)組總?cè)萘砍^1.3億千瓦，還有上百臺(tái)機(jī)組鍋爐正在可行性研究和方案論證階段。為開拓國際市場(chǎng)，2006年6月，龍?jiān)措娏εc英國三井巴布科克公司簽訂了在國際市場(chǎng)共同推廣等離子體點(diǎn)火技術(shù)合作協(xié)議，這標(biāo)志著其等離子點(diǎn)火技術(shù)走出國門取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。按照協(xié)議要求，針對(duì)英國DRAX電廠的等離子點(diǎn)火技術(shù)改造方案已試驗(yàn)成功，并為出口歐洲市場(chǎng)作好了技術(shù)準(zhǔn)備。此外，該公司已經(jīng)與澳大利亞及英國的多個(gè)發(fā)電集團(tuán)進(jìn)行技術(shù)談判，與俄羅斯的多個(gè)科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行了有關(guān)等離子技術(shù)應(yīng)用的交流、合作，還和美國的主要鍋爐制造商開展了等離子燃燒器的技術(shù)研究。申請(qǐng)量排名全球第二的是澳大利亞悉尼大學(xué)，其相關(guān)專利申請(qǐng)量達(dá)到27件。悉尼大學(xué)創(chuàng)建于1850年，是澳大利亞最古老的大學(xué)之一。悉尼大學(xué)的物理系自20世紀(jì)70年代初就開始進(jìn)行等離子體煤粉燃燒技術(shù)的科研工作，且多次組織世界范圍內(nèi)的等離子學(xué)術(shù)大會(huì)，享有較高的學(xué)術(shù)地位。該大學(xué)與澳大利亞新南威爾士州電力委員會(huì)有良好的合作關(guān)系，其研究成果能順利地應(yīng)用于火力發(fā)電廠和煉鐵廠。申請(qǐng)量排名全球第三的是法國鋼鐵研究院（IRSID，institutderecherchesdelasederurgie），其擁有20件相關(guān)專利申請(qǐng)，全部為PCT申請(qǐng)。該研究院隸屬于法國鋼鐵聯(lián)合會(huì)和工業(yè)部，成立于1946年，其委員會(huì)由法國一些主要鋼鐵公司的董事長(zhǎng)組成。它面向法國所有鋼鐵企業(yè)，承擔(dān)它們所委托的各項(xiàng)科學(xué)研究任務(wù)，其宗旨是促進(jìn)法國鋼鐵工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和工藝革新。法國與比利時(shí)在普通高爐上進(jìn)行了用等離子槍提高煤粉噴吹率的工業(yè)性試驗(yàn)，取得了成功，焦比下降到200千克/噸鐵左右，法國在錳鐵高爐上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化生產(chǎn)。北京光耀電力設(shè)備股份有限公司的該技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)量排名第五。該公司成立于1997年，是致力于為國家建設(shè)提供高價(jià)值技術(shù)解決方案的高科技企業(yè)，核心業(yè)務(wù)分布在數(shù)字化風(fēng)電遠(yuǎn)程監(jiān)控與并網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用、交流等離子技術(shù)應(yīng)用、節(jié)能減排解決方案等3類業(yè)務(wù)上。該公司研制的首臺(tái)交流等離子點(diǎn)火系統(tǒng)在北京京能集團(tuán)熱電2號(hào)爐成功點(diǎn)火并網(wǎng)發(fā)電。交流等離子技術(shù)是國家重大科技成就之一，它創(chuàng)造了一種穩(wěn)定的可控制的高溫高焓值溫度場(chǎng)，應(yīng)用前景十分廣闊。由于交流等離子具有電極壽命長(zhǎng)、功率可調(diào)整等特點(diǎn)，其成為了目前市場(chǎng)應(yīng)用的直流等離子的替代產(chǎn)品。南京創(chuàng)能電力科技開發(fā)有限公司的該技術(shù)全球?qū)＠暾?qǐng)量排名并列第八。徐州燃燒控制研究院有限公司和曲大偉的相關(guān)專利申請(qǐng)量排名并列全球第十一、中國第四。徐州燃燒控制研究院有限公司是江蘇省首批高新技術(shù)企業(yè)，1983年開始從事鍋爐自動(dòng)點(diǎn)火的研發(fā)，經(jīng)過二十多年發(fā)展，現(xiàn)擁有八大系列一百多種產(chǎn)品，涉及光機(jī)電一體化、節(jié)能、環(huán)保、新材料等高技術(shù)領(lǐng)域，年銷售收入過億元。曲大偉是哈爾濱九洲節(jié)能設(shè)備有限公司的法定代表人，該公司是集科、工、貿(mào)于一體的高新技術(shù)企業(yè)，在鍋爐、加熱爐燃燒系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域具有深厚的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。