我国水煤浆技术综述

第23卷第7期煤气与热力Vol. 23 No. 72003年7月Gas heatJul.2003文章编号:1000-4414200307-0429-03我国水煤浆技术综述庾晋周洁中国人民解放军76140部队广西桂林541001)摘要淰论述了发展水煤浆的必要性和可行性讨论了水煤浆的性质和制备技术以及发展水煤浆产业化应注意的问题关键词水煤浆必要性产业化中图分类号:TQ536文献标识码:ASummarization of Coal Water Mixture Technology in ChinaYU Jin, ZHoU JieThe Chinese People's Liberation Army 76140, Guilin 541001, ChinaAbstract: This paper expounds the necessity and feasibility of development of coal water mixture discussesthe properties and manufacture of coal water mixture and sums up some problems in industrializationKey words: coal water mixture necessity i industrialization1引言(1)为利于燃烧水煤浆的含煤浓度要高通常煤的质量分数为62%~70%水煤浆是20世纪80年代初开发的一种煤基流(2)为便于泵送和雾化粘度要低。通常要求体燃料特点是污染低、效率高、流动性强像油一样在100s-1剪切率及常温下表观粘度不高于1000易于装卸储存及直接雾化燃烧。它由质量分数为~1200mPas70%的干煤、29%的水和1%的化学添加剂构成这(3)为防止在贮运过程中产生沉淀应有良好种产品可以替代油、气等燃料直接用于锅炉和工业的稳定性。一般要求能静置存放30d不产生不可窑炉。自20世纪70年代初石油危机以来,世界上恢复的硬沉淀。许多发达国家都相继投入大量人力和财力进行水煤4)为提高煤炭的燃烧效率其中煤粒应达到浆技术的研究和开发目前此技术已趋成熟进入普定的细度。一般要求粒度上限为300μm其中小遍应用阶段。发展水煤浆产业对煤炭产品的升级、于74m的质量不少于75%。能源结构的优化、节约石油具有重要意义。使水煤浆能满足其中单项性能并不难但要同时满足各项要求有许多困难因为有些性能间是相2水煤浆的性质与制备互制约的。例如要使水煤浆中含煤浓度高就不能多用水水少了又会引起粘度高流动性差要流动2.1水煤浆的性质性好粘度就应低但粘度低又会使稳定性变差。所水煤浆和一般的煤泥水不同,它是一种燃料必以它的制备技术难度大涉及煤化学、颗粒学、胶体须具备下述性质:学、有机化学及流变学等学科技术。430煤气与热力2003年2.2水煤浆的制备炉子要求煤炭的灰熔点(t2)高于1250℃。至于要制岀符合上述性能要求的高浓度水煤浆单煤炭的发热量、灰分与硫分指标则应根据用户的需用细煤粉与水简单混合是无法实现的还必须采取求而定。煤炭的成浆性需对有代表性的煤样进行专些特殊的技术措施主要有门的试验研究后才能判定。一般地说煤炭的内在1)要使煤与水能混为一体,至少必须使煤粒水分越低可磨性越好煤中氧含量越低则成浆性能全部为水所浸润。通常煤颗粒间有较多空隙水越佳首先要将这些空隙充满才可浸没全部煤粒所以耗水量大难以做成高浓度水煤浆。为了提高制浆浓3水煤浆技术的发展与应用度必须使煤颗粒间空隙要少。使空隙最少的技术称为级配″是制浆的关键技术之一。其中涉及两3.1发展水煤浆技术的原因项技术,是要能判定什么样的粒度分布颗粒间空(1)煤炭资源丰富隙少仁二是如何根据给定的煤炭性质与粒度组成制我国煤炭、水电资源十分丰富而石油、天然气定合理的制浆工艺选择曆碎设备的类型设计曆机资源相对不足70%以上的一次能源来自煤炭而且的结构与运行参数使之能达到颗粒间空隙少的粒在相当长的时期内这种能源构成状况不会发生大度分布。的变化。但随着经济发展和人民生活水平的提高2)煤炭的主体是有机质,它是结构十分复杂石油、天然气需求大幅度增加到2020年左右石油的大分子碳氢化合物。这些有机质的表面具有强烈缺口将超过消费总量的50%。石油资源的日趋减的疏水性不易为水所润湿。细煤粉又具有极大的少价格的上下波动使中国的能源安全问题日益突比表面积在水中很容易自发地彼此聚结这就使煤出因而水煤浆是一种具有战略意义的洁净能源。粒与水不能密切结合成为一种浆体在较高浓度时(2)节能与环保效果好只会形成一种湿的泥团。所以制浆中必需加入少量作为现实的洁净煤技术水煤浆技术给我们带的化学添加剂,即分散剂,以改变煤粒的表面性质,来了清洁、廉价的新型能源既保护了环境又充分利使煤粒表面紧紧地被添加剂分子和水化膜包围,让用了我国的煤炭资源。该技术通过将原煤研成粉煤粒均匀地分散在水中防止煤粒聚结并提高水煤末使用特殊技术脱去原煤中产生污染的部分从而浆的流动性。由于各地煤炭的性质千差万别适用制成液态的水煤浆。与原煤相比水煤浆大大降低的添加剂会因煤而异不是一成不变的了损耗和污染提高了燃烧效率而且还可以利用工3)煤浆毕竟是一种固、液两相粗分散体系煤业废水制浆。实践证明水煤浆在锅炉和窑炉中的粒又很容易自发地彼此聚结在重力或其他外力作燃烧效率可高达99%。用下很容易发生沉淀。为防止发生硬沉淀必需加3)经济效益可观入少量的化学添加剂,即稳定剂。稳定剂有两种作使用水煤浆所产生的经济效益也引起了人们的用,一方面使水煤浆具有剪切变稀的流变特性即当关注它的价格大大低于液化石油气、天然气、人工静置存放时水煤浆有较高的粘度开始流动后粘度煤气和重油其直接的经济效益显而易见。以同样又可迅速降下来呙一方面是使沉淀物具有松软的的热量计算如果我囯现在有旳燃油锅炉改烧水煤结构防止产生不可恢复的硬沉淀。浆每年可节约160亿元人民币从以上可以看出煤炭的制浆效果与煤炭本身我国现有锅炉约70万台而因烟尘排放不符合的理化性质有着密切关系制浆用原料的性质直接环保标准和运行效率低下将停用、更换和改造的锅影响到水煤浆的质量与生产成本。所以,建设制浆炉高达50%以上。若以现有锅炉本体不变的情况厂时要根据用户对煤浆质量的需求以及煤炭成浆下改燃水煤浆,为国家节约数百亿元固定资产投性规律合理选择制浆用煤是十分重要的。从燃烧资角度考虑制浆用煤的挥发分不能太低锅炉用水煤3.2水煤浆的应用第7期庾晋等我国水煤浆技术综述431用并逐渐进入工业应用阶段完成了水煤浆在电站各项指标均优于国家环保标准。锅炉、动力锅炉、集中供热锅炉、轧钢加热炉、热处理炉、干燥炉等10余种炉窑燃烧应用的工程试验和建4水煤浆产业化的建议1设山东白杨河电厂燃用水煤浆代油在该厂3号(1)加强用户市场的开发机组(50MW、230th锅炉)经过通4000h安全运不能盲目上水煤浆生产厂水煤浆市场开发是行199年通过了国家鉴定燃烧效率达99%接近水煤浆产业化的关键。建水煤浆厂的条件为①要燃油水平锅炉效率达到90%负荷在40%~100%有足够的适合制浆原料煤要达一定规模如500(20~50ww)间变动均能稳燃达到了国际先进万∽a),以便用管道输送保证水煤浆的大量稳定供水平。经检测烟尘排放质量浓度为1352mg/dm3,给并降低运输成本:3水煤浆产业要有市场基础;SO2排放质量浓度为627.4mg/dm3,NO排放质量④要有水煤浆的价格优势要比用户自建水煤浆厂浓度为495.1mg/dm3均符合国家排放标准。在燃成本低或者持平。油价格1450元∧的情况下燃用水煤浆与燃油相(2)水煤浆技术开发配套保证比发电变动成本可降低0.182元(kWh)由于水煤浆技术包括水煤浆制备技术、水煤浆储运经济效益显著该厂又仅用52d时间将1号机组技术和水煤浆燃烧技术等是一项涉及多学科的技规模同3号机组敚为烧水煤浆并已于2000年1术。因此进行水煤浆工程开发应选择有能力的单月投浆并列、接带负荷一次成功。位作为技术保障以保证水煤浆工程的顺利实施。以水煤浆代煤用于轧钢加热炉最早在桂林钢(3)建水煤浆厂要因地制宜厂后来为绍兴轧钢厂采用连续运行了9年。燃烧水煤浆厂按位置可分为矿区水煤浆厂、用户水效率由85%提高到98.5%以上节煤30%由于负煤浆厂和中央水煤浆厂3类。小型用户(如用浆量荷和炉温便于调控炉内火焰充满度好沿炉长温度低于2~3万∽a),在水煤浆价格适宜时,不必建梯度符合钢坯加热工艺要求钢坯氧化烧损率由水煤浆厂。大型用户如电厂考虑到水煤浆运输的1.8%降至1.5%钢坯加热质量有明显提高加热可靠性和成本自己建一定规模水煤浆厂是必需的炉能力也由原来的30t/h提高到40t/h采用常规外来水煤浆可用来补充。水幕除尘显著改善了排烟质量。以桂林钢厂环保检测数据为例与原燃用粉煤相比排放的烟尘质量参考文献浓度由732mg/dm3降至240mg/dm3sO2由283.8mg/m3降至978mg/m3,NO2由14.1mgm3降低至[1]王柱勇蒋煜王忠江当前水煤浆产业化中应注意4.4mg/m3林格曼黑度由2级降为0级。烟气排放的问题J]中国煤炭2000(9)08-112