采用等离子体能量用于改善高炉效果的方法有：①用等离子体发生器进行超高温预热鼓风，并同方向喷入粉煤或其他碳氢化合物以代替焦炭;②用等离子体提供的能量来重整和加热含碳或碳氢化合物燃料，自炉外生成还原气体引入高炉。其优点在于：不像高炉那样必须建炼焦和烧结车间。焦炭消耗有限，可以从市场上购买，炉身和大多数装备都相应地减小，基建投资和操作成本比高炉节约得多。煤和焦炭消耗量低，也导致铁水含硫低，而在高炉中这要靠独立的脱硫处理才能达到。等离子体煤粉燃烧技术在上述两方面的科研成果，大部分都申请了专利，因而通过相关专利分析可以较好地反映出等离子体煤粉燃烧技术的研究和应用进展。本文通过分析国内外有关等离子体煤粉燃烧技术的专利申请的地理分布、技术热点及专利权人信息，判断并揭示当前等离子体煤粉燃烧技术的发展状况及发展趋势。相关专利申请状况分析本文检索专利申请所采用的数据库为当前较为权威的四大专利数据库：中国专利数据库(CNPAT)、德温特世界专利索引数据库(WPI)、日本专利文献数据库(PAJ)、欧洲专利局专利文献数据库(EPODOC)，检索内容为2012年6月4日前所公开的所有有关等离子体煤粉燃烧技术的专利文献。检索的策略主要为关键词检索和IPC分类号检索，采用关键词为“等离子”、“煤粉”、“燃烧”，分类号为F23Q、F23D、C21B、H05H、F23C(具体含义见表1，表略)。在上述四大专利数据库进行检索后，经过去除重复专利文献、浏览相关专利文献摘要并删除不相关专利文献，得到189件有关等离子体煤粉燃烧技术的专利申请，其中发明专利申请154件，实用新型专利申请35件，外观设计专利申请0件。由于专利申请具有延迟公开的特点，有少量2010年的申请和大量2011年的申请还没有公开。
1.专利申请的年度变化
为了客观反映该专利技术的发展规律，首先研究了其专利申请量随时间(以年为单位)的变化趋势。等离子煤粉燃烧技术的第一个专利申请出现在1968年，由美国AVCO公司提出。第一次探索性研究之后，有过近10年的惨淡期。这是因为该技术首次应用后，技术人员需要很长时间来解决该技术应用中的各种技术问题。比如需要在电极材料、大功率线圈冷却、流体力学、传热学等领域做基础研究，积累实践经验，这样其中& ldquo错误& rdquo在以后的设计中不再重复。这项技术的专利申请量在1980年略有增加，然后在沉寂了几年之后，在1986年达到了第一个高峰，为19件。此后，申请数量有所下降，但仍在比以前相对较高的水平上波动，2008年达到22人的新高峰。参见图1。众所周知，同族专利是指以相同或不同语言向不同国家或国际组织多次申请，多次公布或批准，内容相同或基本相同的一组发明主题专利。申请人为了保护自己的潜在利润，花钱申请专利，在很多国家寻求保护，因此同一家族的专利数量可以作为衡量专利技术价值的重要依据。图1(略)中的专利申请数量并不排除同系专利，因此将等离子煤粉燃烧技术相关的专利申请中的同系专利和非同系专利进行区分，形成图2。从前面的分析中，我们可以从图2下半部分不同家族的专利申请量变化趋势中更清晰地看到等离子煤粉燃烧技术专利申请量随年份的变化情况；图2上方的同科专利申请量变化趋势反映了等离子煤粉燃烧技术的专利申请质量(专利权的技术含量和地理保护范围)随年份的变化情况。从图2得出的结论是，等离子煤粉燃烧技术的专利申请数量实际上一直在稳步增长，但在1986年、1988年、1991年、1996年和2008年，相关专利申请的质量有了很大提高，出现了技术水平更高、保护地理范围显著扩大的同族专利。
2.专利申请的国别分析
通过统计各国专利申请的申请数量，可以分析该技术的地域热点。从图3中的数据可以看出，目前这项技术在国内比较活跃，相关专利申请量高达61件，是第二名的两倍左右。究其原因，一是目前我国石油资源紧缺，用相对廉价的煤炭替代昂贵的燃料十分迫切；其次是俄罗斯(本文将前苏联的相关专利申请并入俄罗斯)，相关专利申请30件。该国拥有丰富的煤炭和石油资源，但其火力发电厂主要燃烧煤炭。国家科技实力雄厚，在等离子煤粉燃烧技术方面一直与中国有着良好的合作关系，并在中国申请了多项相关专利。日本能源贫乏，所以国家一直在积极尝试不仅在火力发电厂，而且在高炉炼铁中采用等离子煤粉燃烧技术，尽可能地节约燃料和焦炭。相关专利申请数量位居世界第三，达到21项。美国和欧洲国家的火力发电厂主要燃烧石油，因此这些领域的相关专利申请很少。
3.主要申请人
图4(略)为等离子煤粉燃烧技术专利申请超过3件的主要申请人，按降序汇总其申请情况。在统计过程中，各子公司的应用与母公司的应用相结合。这里只介绍图中前三名申请者和其余中国申请者。申请量排名世界第一的是中国龙源电力公司，相关专利申请41件，且多为高质量的PCT申请。公司主要生产锅炉安全控制系统、火焰检测装置等产品。自1998年成立以来，坚持走自主创新之路，成功研发了具有世界先进水平的DLZ-200等离子无油点火装置，拥有完全自主知识产权。在等离子点火及稳燃技术的研发过程中，龙源电力攻克了等离子发生器技术、燃烧器内燃技术、等离子燃烧系统优化设计等多项重大技术难题。，并先后获得多项国际国内专利，达到工业应用水平。公司在美国、加拿大、日本、澳大利亚、英国、德国等国家申请了等离子煤粉燃烧技术相关专利。据估计，如果原电力系统机组采用其技术，每年可节约燃料250多万吨；如果国内火电厂全部采用其技术，每年节省的燃料相当于一个中型油田的产量。公司已运行和正在执行合同的等离子点火和稳燃技术机组总容量超过1.3亿千瓦，数百台机组锅炉处于可行性研究和方案论证阶段。为开拓国际市场，2006年6月，龙源电力与英国三井巴布科克株式会社签署合作协议，共同在国际市场推广等离子点火技术，这标志着其等离子点火技术在国外取得实质性进展。根据协议要求，英国DRAX电厂等离子点火技术改造方案测试成功，并已做好出口欧洲市场的技术准备。此外，公司还与澳大利亚、英国的多个发电集团进行了技术洽谈，与俄罗斯的多个科研机构就等离子技术的应用进行了交流与合作，并与美国的主要锅炉制造商开展了等离子燃烧器的技术研究。申请数量排名世界第二的是澳大利亚悉尼大学，相关专利申请27项。悉尼大学创建于1850年，是澳大利亚最古老的大学之一。自20世纪70年代初以来，悉尼大学物理系一直从事等离子煤粉燃烧技术的科学研究，并在世界范围内组织了多次学术会议，享有较高的学术地位。该大学与澳大利亚新南威尔士州电力委员会有着良好的合作关系，其研究成果可成功应用于火电厂和炼铁厂。申请量排名世界第三的是法国钢铁研究所(IRSID)，该所拥有20项相关专利申请，全部为PCT申请。该研究所隶属于法国钢铁联合会和工业部，成立于1946年。它的委员会由法国一些主要钢铁公司的董事长组成。它面向所有法国钢铁企业，承担它们委托的各种科研任务。其目的是促进法国钢铁工业的技术进步和技术创新。法国和比利时在普通高炉上进行了用等离子枪提高煤粉喷吹率的工业试验，获得成功，焦比降至200公斤/吨铁左右。法国已经在锰铁高炉上实现了工业化生产。北京光耀动力设备有限公司在该技术的全球专利申请中排名第五。公司成立于1997年，是一家致力于为国家建设提供高价值技术解决方案的高科技企业。其核心业务分布在三类业务:数字化风电远程监控及并网技术应用、交流等离子技术应用、节能减排解决方案等。公司研发的首台交流等离子点火系统在北京京能集团热电厂2号锅炉点火成功并并网发电。交流等离子体技术是我国科技的伟大成就之一，它创造了一个稳定可控的高温高焓温度场，具有非常广阔的应用前景。由于交流等离子体具有电极寿命长、功率可调的特点，在目前市场上已成为DC等离子体的替代品。南京创能电力科技发展有限公司该技术全球专利申请量排名第八。徐州燃烧控制研究院有限公司和曲大伟的相关专利申请量排名世界第11位，中国第4位。徐州燃烧控制研究所有限公司是江苏省首批高新技术企业。1983年开始从事锅炉自动点火的研发。经过二十多年的发展，现已拥有八大系列百余种产品，涉及光机电一体化、节能环保、新材料等高科技领域，年销售收入过亿元。曲大伟是哈尔滨九洲节能设备有限公司的法定代表人，该公司是集科、工、贸于一体的高新技术企业。在锅炉和加热炉燃烧系统节能环保技术领域有着深厚的基础和经验。
