我國水煤漿技術(shù)綜述

第23卷第7期煤氣與熱力Vol 23 No. 72003年7月Gas heatJul.2003文章編號:1000-44162003)7-0429-03我國水煤漿技術(shù)綜述庾晉周潔中國人民解放軍76140部隊廣西桂林541001)摘要淰論述了發(fā)展水煤漿的必要性和可行性討論了水煤漿的性質(zhì)和制備技術(shù)以及發(fā)展水煤漿產(chǎn)業(yè)化應注意的問(wèn)題。關(guān)鍵詞水煤漿必要性產(chǎn)業(yè)化中圖分類(lèi)號:TQ536文獻標識碼: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 discussesand manufacture of coal water mixture and sums up some problems in industrializationKey words: coal water mixture necessity i industrialization引言1)為利于燃燒水煤漿的含煤濃度要高通常煤的質(zhì)量分數為62%~70%。水煤漿是20世紀80年代初開(kāi)發(fā)的一種煤基流(2)為便于泵送和霧化粘度要低。通常要求體燃料特點(diǎn)是污染低、效率高、流動(dòng)性強像油一樣在100s-剪切率及常溫下表觀(guān)粘度不高于1000易于裝卸儲存及直接霧化燃燒。它由質(zhì)量分數為1 200 mPa70%的干煤、29%的水和1%的化學(xué)添加劑構成這(3)為防止在貯運過(guò)程中產(chǎn)生沉淀應有良好種產(chǎn)品可以替代油、氣等燃料直接用于鍋爐和工業(yè)的穩定性。一般要求能靜置存放30d不產(chǎn)生不可窯爐。自20世紀70年代初石油危機以來(lái)世界上恢復的硬沉淀。許多發(fā)達國家都相繼投入大量人力和財力進(jìn)行水煤4)為提高煤炭的燃燒效率其中煤粒應達到漿技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā),目前此技術(shù)已趨成熟進(jìn)入普定的細度。一般要求粒度上限為300m其中小遍應用階段。發(fā)展水煤漿產(chǎn)業(yè)對煤炭產(chǎn)品的升級、于74m的質(zhì)量不少于75%。能源結構的優(yōu)化、節約石油具有重要意義。使水煤漿能滿(mǎn)足其中單項性能并不難但要同時(shí)滿(mǎn)足各項要求有許多困難因為有些性能間是相2水煤漿的性質(zhì)與制備互制約的。例如要使水煤漿中含煤濃度高就不能多用中國煤化工高流動(dòng)性差要流動(dòng)2.1水煤漿的性質(zhì)性好CNMHG會(huì )使穩定性變差。所水煤漿和一般的煤泥水不同,它是一種燃料必以它的制備技術(shù)難度大涉及煤化學(xué)、顆粒學(xué)、膠體須具備下述性質(zhì)學(xué)、有機化學(xué)及流變學(xué)等學(xué)科技術(shù)。榨暫(06-)男湖南衡陽(yáng)人高級工程師頤士從事軍事能原及運輸技術(shù)的研究工作430煤氣與熱力2003年2.2水煤漿的制備爐子要求煤炭的灰熔點(diǎn)(t2)高于1250℃。至于要制岀符合上述性能要求的高濃度水煤漿單煤炭的發(fā)熱量、灰分與硫分指標則應根據用戶(hù)的需用細煤粉與水簡(jiǎn)單混合是無(wú)法實(shí)現的還必須采取求而定。煤炭的成漿性需對有代表性的煤樣進(jìn)行專(zhuān)些特殊的技術(shù)措施主要有門(mén)的試驗研究后才能判定。一般地說(shuō)煤炭的內在1)要使煤與水能混為一體至少必須使煤粒水分越低冋可磨性越好煤中氧含量越低則成漿性能全部為水所浸潤。通常煤顆粒間有較多空隙水越佳首先要將這些空隙充滿(mǎn)才可浸沒(méi)全部煤粒所以耗水量大難以做成高濃度水煤漿。為了提高制漿濃3水煤漿技術(shù)的發(fā)展與應用度必須使煤顆粒間空隙要少。使空隙最少的技術(shù)稱(chēng)為級配”是制漿的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中涉及兩3.1發(fā)展水煤漿技術(shù)的原因項技術(shù),是要能判定什么樣的粒度分布顆粒間空(1)煤炭資源豐富隙少二是如何根據給定的煤炭性質(zhì)與粒度組成制我國煤炭、水電資源十分豐富而石油、天然氣定合理的制漿工藝選擇曆碎設備的類(lèi)型沒(méi)計磨機資源相對不足,0%以上的一次能源來(lái)自煤炭而且的結構與運行參數使之能達到顆粒間空隙少的粒在相當長(cháng)的時(shí)期內這種能源構成狀況不會(huì )發(fā)生大度分布。的變化。但隨著(zhù)經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高,(2)煤炭的主體是有機質(zhì),它是結構十分復雜石油、天然氣需求大幅度增加到2020年左右石油的大分子碳氫化合物。這些有機質(zhì)的表面具有強烈缺口將超過(guò)消費總量的50%。石油資源的日趨減的疏水性不易為水所潤濕。細煤粉又具有極大的少價(jià)格的上下波動(dòng)使中國的能源安全問(wèn)題日益突比表面積在水中很容易自發(fā)地彼此聚結這就使煤岀因而水煤漿是一種具有戰略意乂旳潔凈能源。粒與水不能密切結合成為一種漿體在較高濃度時(shí)(2)節能與環(huán)保效果好只會(huì )形成一種濕的泥團。所以制漿中必需加入少量作為現實(shí)的潔凈煤技術(shù)水煤漿技術(shù)給我們帶的化學(xué)添加劑,即分散劑,以改變煤粒的表面性質(zhì),來(lái)了清潔、廉價(jià)的新型能源既保護了環(huán)境又充分利使煤粒表面緊緊地被添加劑分子和水化膜包圍讓用了我國的煤炭資源。該技術(shù)通過(guò)將原煤硏成粉煤粒均勻地分散在水中防止煤粒聚結并提高水煤末使用特殊技術(shù)脫去原煤中產(chǎn)生污染的部分從而漿的流動(dòng)性。由于各地煤炭的性質(zhì)干差萬(wàn)別適用制成液態(tài)的水煤漿。與原煤相比水煤漿大大降低的添加劑會(huì )因煤而異不是一成不變的了損耗和污染提高了燃燒效率而且還可以利用工〔3)煤漿畢竟是一種固、液兩相粗分散體系煤業(yè)廢水制漿。實(shí)踐證明水煤漿在鍋爐和窯爐中的粒又很容易自發(fā)地彼此聚結在重力或其他外力作燃燒效率可高達9%。用下很容易發(fā)生沉淀。為防止發(fā)生硬沉淀必需加(3)經(jīng)濟效益可觀(guān)入少量的化學(xué)添加劑即穩定劑。穩定劑有兩種作使用水煤漿所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益也引起了人們的用,一方面使水煤漿具有剪切變稀的流變特性即當關(guān)注它的價(jià)格大大低于液化石油氣、天然氣、人工靜置存放時(shí)水煤漿有較高的粘度開(kāi)始流動(dòng)后粘度煤氣和重油其直接的經(jīng)濟效益顯而易見(jiàn)。以同樣又可迅速降下來(lái)溻另一方面是使沉淀物具有松軟的的熱量計算如果我囯現在有旳燃油鍋爐改燒水煤結構防止產(chǎn)生不可恢復的硬沉淀。漿每年可節約160億元人民幣。從以上可以看出煤炭的制漿效果與煤炭本身我國現有鍋爐約70萬(wàn)臺而因煙塵排放不符合的理化性質(zhì)有著(zhù)密切關(guān)系制漿用原料的性質(zhì)直接環(huán)保標準和運行效率低下將停用、更換和改造的鍋影響到水煤漿的質(zhì)量與生產(chǎn)成本。所以,建設制漿爐高中國煤化工渦爐本體不變的情況時(shí)要根據用戶(hù)對煤漿質(zhì)量的需求以及煤炭成漿下改CNMHG數百億元固定資產(chǎn)投性規律合理選擇制漿用煤是十分重要的。從燃燒資。角度考慮制漿用煤的揮發(fā)分不能太低鍋爐用水煤3.2水煤漿的應用漿通常要求揮發(fā)分>28%否則煤漿不易穩定燃燒。我國從六五"開(kāi)始就將水煤漿制備與燃燒技此外為防爐褥結渣對于大多數采用固態(tài)排渣的術(shù)列為國家重點(diǎn)攻關(guān)項目開(kāi)始了開(kāi)發(fā)、試驗和應第7期庾晉等我國水煤漿技術(shù)綜述431用并逐漸進(jìn)入工業(yè)應用階段完成了水煤漿在電站各項指標均優(yōu)于國家環(huán)保標準。鍋爐、動(dòng)力鍋爐、集中供熱鍋爐、軋鋼加熱爐、熱處理爐、干燥爐等10余種爐窯燃燒應用的工程試驗和建4水煤漿產(chǎn)業(yè)化的建議1設。山東白楊河電廠(chǎng)燃用水煤漿代油在該廠(chǎng)3號(1)加強用戶(hù)市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)機組(50MW、230t/h鍋爐)經(jīng)過(guò)通4000h安全運不能盲目上水煤漿生產(chǎn)廠(chǎng)水煤漿市場(chǎng)開(kāi)發(fā)是行199年通過(guò)了國家鑒定燃燒效率達99%接近水煤漿產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。建水煤漿廠(chǎng)的條件為①要燃油水平鍋爐效率達到90%負荷在40%~100%有足夠的適合制漿原料煤要達一定規模如500(20~50Mw)區間變動(dòng)均能穩燃達到了國際先進(jìn)萬(wàn)ta)以便用管道輸送保證水煤漿的大量穩定供水平。經(jīng)檢測煙塵排放質(zhì)量濃度為1352mg/dm3,給并降低運輸成本③水煤漿產(chǎn)業(yè)要有市場(chǎng)基礎SO2排放質(zhì)量濃度為6274mg/hm,NO2排放質(zhì)量④要有水煤漿的價(jià)格優(yōu)勢要比用戶(hù)自建水煤漿濃度為45.1mg/dm3均符合國家排放標準。在燃成本低或者持平。油價(jià)格1450元∧t的情況下燃用水煤漿與燃油相(2)水煤漿技術(shù)開(kāi)發(fā)配套保證比發(fā)電變動(dòng)成本可降低0.182元(kWh)由于水煤漿技術(shù)包括水煤漿制備技術(shù)、水煤漿儲運經(jīng)濟效益顯著(zhù)該廠(chǎng)又僅用52d時(shí)間將1號機組技術(shù)和水煤漿燃燒技術(shù)等是一項涉及多學(xué)科的技規模同3號機組)為燒水煤漿并已于2000年1術(shù)。因此進(jìn)行水煤漿工程開(kāi)發(fā)應選擇有能力的單月投漿并列、接帶負荷一次成功位作為技術(shù)保障以保證水煤漿工程的順利實(shí)施。以水煤漿代煤用于軋鋼加熱爐最早在桂林鋼(3)建水煤漿廠(chǎng)要因地制宜廠(chǎng)后來(lái)為紹興軋鋼廠(chǎng)采用連續運行了9年。燃燒水煤漿廠(chǎng)按位置可分為礦區水煤漿廠(chǎng)、用戶(hù)水效率由85%提高到98.5%以上節煤某30%由于負煤漿廠(chǎng)和中央水煤漿廠(chǎng)3類(lèi)。小型用戶(hù)(如用漿量荷和爐溫便于調控爐內火焰充滿(mǎn)度好沿爐長(cháng)溫度低于2~3萬(wàn)υa)在水煤漿價(jià)格適宜時(shí)可不必建梯度符合鋼坯加熱工藝要求,鋼坯氧化燒損率由水煤漿廠(chǎng)。大型用戶(hù)如電廠(chǎng))慮到水煤漿運輸的%降至1.5%鋼坯加熱質(zhì)量有明顯提高,加熱可靠性和成本自己建一定規模水煤漿廠(chǎng)是必需的爐能力也由原來(lái)的30h提高到40th。采用常規外來(lái)水煤漿可用來(lái)補充。水幕除塵顯著(zhù)改善了排煙質(zhì)量。以桂林鋼廠(chǎng)環(huán)保檢測數據為例與原燃用粉煤相比排放的煙塵質(zhì)量參考文獻濃度由732mg/dm3降至240mg/dm3sO2由283.8mg/m3降至978mg/m3,NO2由14.1mg/m3降低至[1]王柱勇蔣煜王忠江,當前水煤漿產(chǎn)業(yè)化中應注意4.4mg/m3林格曼黑度由2級降為0級。煙氣排放的問(wèn)題J]中國煤炭200(9)108-112中國煤化工CNMHG