水煤漿在工業(yè)窯爐中的應用現狀及發(fā)展

第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月水煤漿在工業(yè)窯爐中的應用現狀及發(fā)展梁興,何國鋒,王秀月,詹隆國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,北京100013)摘要:介紹了水煤漿在工業(yè)窯爐中的應用現狀,針對幾種工業(yè)窯爐的特點(diǎn),對今后在工業(yè)窯爐中進(jìn)一步推廣應用水煤漿進(jìn)行了可行性分析關(guān)鍵詞:水煤漿;工業(yè)窯爐;應用現狀中圖分類(lèi)號:TD534.4文獻標志碼:B文章編號:0253-2336(2006)08-0080-04Application status and development of coal water mixture toindustrial oven and boilerLIANG Xing, HE Guo-feng, WANG Xiu-yue ZHAN LongNational Research Center of Coal Water Micture Engineering and Technology, Beijing 100013, China中國煤炭資源豐富,而石油資源相對匱乏械、陶瓷、玻璃、有色冶金及其他行業(yè),每年的耗2005年石油凈進(jìn)口量已達1.362億t,對外依存度油量約為2000萬(wàn)t。以煤代油的途徑有多種,水達到42.9%。目前,國際原油價(jià)格不斷上漲,國煤漿技術(shù)是目前最現實(shí)可行的一項代油技術(shù)。因此際能源形勢已經(jīng)嚴重地影響到中國的能源安全。因有必要對水煤漿在各種工業(yè)窯爐中代油燃燒的情況此,出于國家發(fā)展戰略和企業(yè)經(jīng)濟效益的需要,以進(jìn)行分析,為工業(yè)窯爐代油的決策工作提供參考。煤代油已成必然趨勢。目前,中國的壓縮燃油工作雖然取得了一定的成績(jì),但是距離完成國家下達的工業(yè)窯爐對燃料的要求壓縮燃油計劃還有差距,而工業(yè)窯爐仍在燃用大量據不完全統計,我國目前分布在全國各地的窯的燃料油,按耗油量排序依次是:鋼鐵、化工、機爐約6萬(wàn)余臺,主要特點(diǎn)是類(lèi)型多、數量大、分布點(diǎn),并根據實(shí)際需要隨時(shí)測風(fēng),應根據測風(fēng)結果采事故現場(chǎng)勘察,便攜式瓦斯檢測儀被置于工作取措施,進(jìn)行風(fēng)量調節。另一方面要求所有采掘工地點(diǎn)以外280m處,開(kāi)工也未進(jìn)行瓦斯檢測,點(diǎn)火作面、硐室、使用中的機電設備的設置地點(diǎn)、有人起焊點(diǎn)燃瓦斯,引起爆炸。員作業(yè)的地點(diǎn)都應納入檢查范圍,低瓦斯礦井中每由此可見(jiàn),此區域的開(kāi)采如果嚴格按《煤礦班至少2次。通風(fēng)管理部門(mén)對此區域始終是微風(fēng)狀安全規程》及相關(guān)規定進(jìn)行認真審批、施工單位態(tài)的危害、產(chǎn)生瓦斯大量排出的可能性認識不足制定并認真執行有針對性的開(kāi)采技術(shù)及安全管理措工作疏忽大意,長(cháng)時(shí)間未進(jìn)行此區域風(fēng)量測試調施,悲劇就一定不會(huì )發(fā)生。整、有害氣體的檢查。導致大量有害氣體積聚、爆參考文獻炸事故的發(fā)生3)職工安全意識淡薄?！睹旱V安全規程》規[1]國家煤礦安全監察局·煤礦安全規程[MJ北京:煤炭工定:礦長(cháng)、礦技術(shù)負責人、爆破工、采掘區隊長(cháng)、業(yè)出版社,2004通風(fēng)區隊長(cháng)、工程技術(shù)人員、班長(cháng)、流動(dòng)電鉗工下井時(shí),必須攜帶便攜式甲烷檢測儀,以便檢查作業(yè)作者簡(jiǎn)介:渾寶炬(1964-),男,河北唐山人,碩士,高級地點(diǎn)風(fēng)流中瓦斯濃度達到1.0%時(shí),必須停止作工程師,研究方向為采礦方法、礦山安全。業(yè),濃度達到1.5%時(shí),必須停止工作,切斷電收稿日期:2006-04-08;責任編輯:曾康生源撤出人帛講行外理第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月廣、要求苛刻、改燒水煤漿有一定的困難。工業(yè)窯6)啟動(dòng)點(diǎn)火。對于一些頻繁啟停的窯爐,爐類(lèi)型按照用途分,主要有加熱、熔煉、焙燒、燒要求燃料的點(diǎn)火容易并且快捷。結、干燥、煅燒、熱處理等。其中相當一部分窯爐從以上工業(yè)窯爐對燃料的要求可知,由于水煤由于工藝需求,使用燃料油或夭然氣作為燃料,每漿中灰分的存在,煙氣中的清潔性很難達到要求年燃料油和夭然氣的消耗量非常大。工業(yè)窯爐對燃這也就成為燃油窯爐改燒水煤漿的最大障礙。料的要求主要有以下內容(1)窯爐溫度。根據各窯爐熱工要求的不同2水煤漿在工業(yè)窯爐中的應用現狀工業(yè)窯爐對溫度的要求從1~2℃到1600以上不早在”六五”期間中國就開(kāi)始了水煤漿在工等業(yè)窯爐中代油燃燒技術(shù)的研究,作為國家科技攻關(guān)2)燃燒穩定性。某些需要連續運行的窯爐,計劃仼努,在長(cháng)舂市保溫材料廠(chǎng)進(jìn)行了在隧道式干尤其要求燃料能長(cháng)期、穩定、高效地連續燃燒.燥窯中水煤漿代油燃燒的工業(yè)性試驗,并取得了成3)煙氣清潔性。由于工藝上的要求,某些功。試驗總計進(jìn)行了1250h,共燒水煤漿187t窯爐對燃料中的灰分十分敏感,燃料中的灰分非常試驗中平均燃燒效率為95.92%,火焰溫度在冷風(fēng)容易污染產(chǎn)品。因此,這些窯爐要求煙氣必須十分助燃條件下可達1500℃,燃燒室溫度為1200清潔或是煙氣中的灰分對產(chǎn)品質(zhì)量影響不大1300℃,煙氣排放的各項指標均達到國家規定的4)窯爐氣氛。大致可分為中性或輕微氧化環(huán)保要求。此后,又在大型軋鋼加熱爐、鍛造加熱性、必須呈還原性和無(wú)要求幾種情況。爐等爐型上進(jìn)行了試驗,也取得了成功(表15)負荷調節性。對于一些工況需要調整的這些試驗研究的成功為我國水煤漿在工業(yè)窯爐上的窯爐,要求其負荷能在較大的范圍內加以調節。實(shí)際應用提供了技術(shù)依據和寶貴經(jīng)驗。表1水煤漿在工業(yè)窯爐中代油燃燒試驗地點(diǎn)爐型燃燒效率/%(SO, Dmg.I3(NO,)mgm3煙塵濃度/mg:m-3長(cháng)春保溫材料廠(chǎng)隧道式干燥窯95.92桂林鋼廠(chǎng)軋鋼加熱爐萊蕪鋼鐵總廠(chǎng)鍛造加熱爐連云港玻璃廠(chǎng)玻璃窯爐0.0417%0.0269%1220注:(SO3)八NO3)為硫化物、氮氧化物濃度氵*為質(zhì)量分數。目前水煤漿在工業(yè)窯爐中的應用主要集中在建表2熱風(fēng)爐使用情況材和冶金行業(yè),其中應用最廣泛的是陶瓷廠(chǎng)噴霧干熱風(fēng)爐熱負荷/臺數/燃漿量/節約資金燥塔中的熱風(fēng)爐。在山東、福建、廣東、湖南等型號臺萬(wàn)ta-1萬(wàn)元地,已有百余家大型陶瓷企業(yè)的200余臺熱風(fēng)爐由59.2-555.9原來(lái)燃燒柴油、重油、天然氣、焦爐煤氣等改燒水8.936777.6-1672.8煤漿,每年的燃燒量超過(guò)200萬(wàn)t,經(jīng)濟效益十分320011.423218.4325529.6-11913.6顯著(zhù)4000水煤漿熱風(fēng)爐的主要優(yōu)點(diǎn):結構簡(jiǎn)單,便于操6.9122073.6-5I68作,同時(shí)噴霧干燥塔投料也很方便,粉料產(chǎn)量60000.4321296-2791.4單爐單塔粉料產(chǎn)量最大可達15U/h)和質(zhì)量均不下降,廢氣污染物排放不大于原燃油干燥塔。但除了旋風(fēng)熱風(fēng)爐,水煤漿還在干燥窯、膨化是,由于單臺熱風(fēng)爐的耗漿量比較少,均采用爐前窯、回轉加熱爐、燒堿爐、鍛造加熱爐、型鋼加熱間歇式制漿的供漿方式,制漿用的煤源很不穩定爐和燒結礦加熱爐上得到實(shí)際應用。這些爐窯從總直接影響到水煤漿的燃燒質(zhì)量。目前燃用水煤漿的體來(lái)說(shuō)對水煤漿中的灰分不是十分敏感,通過(guò)提高第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月來(lái)滿(mǎn)足窯爐的熱工要求,即達到窯爐所需的溫度及用遇到了很大的障礙,這也是限制水煤漿推廣應用其窯內的溫度分布。經(jīng)實(shí)踐證明,以燃燒水煤漿替的一個(gè)重要因素。代或部分替代重油,不僅能夠滿(mǎn)足工業(yè)爐窯加熱工藝的要求,還可以獲得十分可觀(guān)的經(jīng)濟效益。實(shí)際3發(fā)展前景應用情況見(jiàn)表3-4水煤漿技術(shù)發(fā)展逐步走向成熟,水煤漿作為燃料完全可以滿(mǎn)足工業(yè)窯爐的要求,應用前景廣闊表3水煤漿在工業(yè)窯爐中的應用以下幾種爐型應成為重點(diǎn)發(fā)展對象3.1耐火材料倒焰窯地點(diǎn)爐燒漿量/節約資金/萬(wàn)ta-1萬(wàn)元a-1目前燒制耐火材料多采用倒焰窯,而且生產(chǎn)廠(chǎng)株洲化工集團磷肥廠(chǎng)千燥窯0.56約200家比較集中,例如山西陽(yáng)泉耐火材料廠(chǎng)的燃煤倒焰湖南某保溫材料廠(chǎng)膨化窯約1.5窯就有上干座。倒焰窯主要以燒煤為主,屬層燃燃濟南裕興化工總廠(chǎng)回轉加熱爐1.67822燒,燃燒效率低(60%~70%),熱效率低,污染唐山軋鋼廠(chǎng)帶鋼加熱爐2.1約600嚴重。經(jīng)試驗研究表明,如果改燒水煤漿,雖然耐遷安燒結礦廠(chǎng)團礦燒結爐36約1000唐山鴻達熱軋有限責任公司帶鋼加熱爐0.58172.86火材料制品的燒制成本略高于燃煤或與燃煤持平,山東某鋼鋼錠加熱爐1.1約400但是燃燒效率高(98%以上),能耗低(可節能蘇州林通染料化工廠(chǎng)燒堿爐5.0180010%左右),燒制溫度易控制,大大縮短制品的燒新疆中泰化學(xué)公司燒堿爐0.50制周期。另外,排放物中的灰塵、SO,及NO,含量紹興軋鋼廠(chǎng)軋鋼加熱爐2.0約700明顯減少。因此,倒焰窯改燒水煤漿具有節能與環(huán)保的雙重功效。從實(shí)際應用看,工業(yè)窯爐改燒水煤漿是完全可3.2隧道式干燥窯行的,在保證產(chǎn)品質(zhì)量和達到環(huán)保要求的前提下隧道式干燥窯要求窯內溫度為200~500℃C節約了大量的燃料油,降低了產(chǎn)品成本,提高了企因此,必須使重油在副壓〔燃燒爐內的爐壓維持業(yè)市場(chǎng)競爭力,同時(shí)也符合當前國家的能源與環(huán)保在-70Pa左右)下燃燒,以便向爐內吸入大量冷政策。但值得關(guān)注的是水煤漿技術(shù)在工業(yè)窯爐上仍風(fēng),保證生成的煙氣溫度不致過(guò)高。但這樣會(huì )使重然沒(méi)有得到更進(jìn)一步的推廣應用,從目前水煤漿在油不完全燃燒、窯內大量積炭以及煙囪冒黑煙。為工業(yè)窯爐上的使用情況看,還存在以下問(wèn)題此,在試驗過(guò)程中,通過(guò)加長(cháng)燃燒爐體、采用軸向1)工業(yè)窯爐尤其是小型窯爐的燃漿量較少可動(dòng)葉輪式配風(fēng)器實(shí)施強制鼓風(fēng)助燃、加裝煙道閘多采用爐前制漿,與集中制漿相比,制漿用原料沒(méi)板控制爐壓以及增設冷風(fēng)吸入通道等改造措施,兼有保障,水煤漿的質(zhì)量也很不穩定,對水煤漿的燃顧了水煤漿的燃燒要求和干燥窯的工藝要求,使試燒非常不利,很容易造成超標排放,有時(shí)還會(huì )影響驗取得了成功。試驗表明,對爐子結構進(jìn)行必要而產(chǎn)品的質(zhì)量。且工程量較小的改造,既能保證水煤漿高效、穩定2)由于水煤漿技術(shù)是一個(gè)跨行業(yè)、多學(xué)科地燃燒(燃燒效率94.1%~97.35%),又能滿(mǎn)足的綜合性技術(shù),一個(gè)成熟完善的成套水煤漿技術(shù)是產(chǎn)品低溫加熱工藝的要求,同時(shí)經(jīng)濟效益也非常顯保證其順利推廣應用的一個(gè)重要因素,但是在這方著(zhù)面還有所欠缺,在技術(shù)整合、各相關(guān)設備配套方面3.3玻璃窯爐還有待加強。玻璃窯爐所需要的溫度是1580~1600℃,因〔3)有些地方環(huán)保觀(guān)念不強,在燃燒水煤漿此目前所使用的燃料以高熱值燃料——重油和天然的同時(shí)許多環(huán)保措施〔如除塵、脫硫、脫氮等)氣為主,主要靠火焰輻射傳遞熱量。另外,為保證并沒(méi)有同步實(shí)施,雖然取得了很好的經(jīng)濟效益,但玻璃質(zhì)量,玻璃熔液中各組分的含量必須嚴格控同時(shí)也造成了嚴重的環(huán)境污染制。所以如果在玻璃窯爐中使用水煤漿代油燃燒,〔4)目前,能使用水煤漿的窯爐多是一些對必須考慮水煤漿燃燒溫度和煤中灰分對玻璃熔液組灰分不敏感的,而一些對灰分比較敏感的窯爐成的影響。從以前的試驗結果來(lái)看,當助燃空氣溫第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月實(shí)際窯溫達到Ⅰ628℃,完全可以保證玻璃原料熔合適的霧化器,燃燒水煤漿可以滿(mǎn)足一般工業(yè)窯爐化所需的溫度。在水煤漿燃燒之后,約有80%的熱負荷調節的需要灰和約2%未燃盡的煤屑(燃燒效率為98%)進(jìn)6)水煤漿的啟動(dòng)點(diǎn)火。通常采用油或天然入玻璃熔液中,必須調整玻璃配料比例以控制玻璃氣先將燃燒爐加熱到一定溫度(>800℃),然后熔液的組成,使其滿(mǎn)足玻璃成分的波動(dòng)范圍,保證噴λ水煤漿后利用爐內的高溫環(huán)境點(diǎn)燃。目前使用玻璃質(zhì)量。另外,透明玻璃對鐵非常敏感,必須選比較廣泛的預燃式水煤漿燃燒器,就具有易于點(diǎn)火用煤灰中鐵含量非常低的煤作為制漿煤種’]的優(yōu)點(diǎn),在桂林鋼廠(chǎng)的試驗中,進(jìn)行了冷風(fēng)、冷隨著(zhù)水煤漿制漿和燃燒技術(shù)的發(fā)展,尤其是高漿、冷爐的啟動(dòng)點(diǎn)火試驗,只用了10min即完成溫燃燒技術(shù)、水焦漿制漿與燃燒等新技術(shù)的研究整個(gè)點(diǎn)火過(guò)程,這說(shuō)明水煤漿的點(diǎn)火并不困難。對為水煤漿在工業(yè)窯爐中進(jìn)一步推廣應用奠定了堅實(shí)于那些啟停頻繁的窯爐而言,只要做好停燒過(guò)程中的基礎。能滿(mǎn)足水煤漿燃燒對工業(yè)窯爐的要求有以的保溫措施,點(diǎn)火在熱爐狀態(tài)下進(jìn)行,啟動(dòng)點(diǎn)火將下幾個(gè)方面更加容易1)水煤漿的燃燒溫度。在常溫空氣助燃條件下,水煤漿在熱負荷為1.26GJ/(m.h)的室4結語(yǔ)狀爐內燃燒時(shí),火焰溫度最高可達1500℃以上。經(jīng)過(guò)20多年不斷地研究與發(fā)展,水煤漿技術(shù)如果提高助燃空氣的預熱溫度,火焰溫度將會(huì )達到及其工業(yè)應用已趨于成熟,工業(yè)窯爐中已得到了應1600℃以上,完全可以滿(mǎn)足需要高燃燒溫度窯爐用,不僅降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的市場(chǎng)的要求。對于溫度要求低的窯爐,可以通過(guò)煙氣的競爭力,還在污染物排放達標的前提下節約了大量降溫處理來(lái)滿(mǎn)足要求。的燃料油,符合當前國家的能源和環(huán)保政策。一方2)水煤漿燃燒的穩定性。如果能精心設計面囯際原油價(jià)格持續上漲,另一方面工業(yè)窯爐仍然燃燒器并合理組織爐內燃燒,就能實(shí)現水煤漿高在燃燒大量的重油,為了企業(yè)的發(fā)展和建立資源節效、穩定地燃燒。在這方面國內外已經(jīng)取得了成熟約型社會(huì ),工業(yè)窯爐以煤代油勢在必行。以煤代油的經(jīng)驗,如果能進(jìn)一步提高噴嘴耐磨材料的壽命并對合理利用能源、緩解石油供需矛盾具有重大的現完善水煤漿某些專(zhuān)用設備,將會(huì )使水煤漿燃燒的穩實(shí)意義和深遠的歷史意義。定性得到更大的提高參考文獻:3)煙氣清潔性。水煤漿的灰分通常在5%左右,同時(shí)水煤漿燃燒后不可避免地會(huì )出現未燃盡的1]張曉峰,戴財勝,李湘臨.水煤漿在干燥窯上的應用炭,因此煙氣的清潔性將成為水煤漿是否能在窯爐[A]水煤漿技術(shù)推廣應用研討會(huì )論文集[C]北京:國中利用的一個(gè)重要因素。對于一些原來(lái)就燃煤或是家水煤漿工程技術(shù)研究中心,2005[2]邢學(xué)法,王成杰,王玉水.水煤漿在鉻鹽回轉燃油加熱爐火焰不與窯爐內的產(chǎn)品直接接觸的工業(yè)窯爐而言上的應用[A]水煤漿技術(shù)推廣應用研討會(huì )論文集[C]煙氣的清潔性不會(huì )對窯爐內的產(chǎn)品產(chǎn)生較大的影北京:國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,2005.響。但是,對于一些對灰分比較敏感的窯爐,普通[3]崔秀玉.水煤漿在工業(yè)爐窯上的應用[J]潔凈煤技術(shù)水煤漿就不再適用了,需考慮其他燃燒物,如精細002(水煤漿專(zhuān)刊)水煤漿、水焦漿和嚴格凈化水煤漿燃燒產(chǎn)物等。[4]劉建忠,周俊虎.水煤漿在燒堿爐上的應用[A]水煤漿4)窯爐氣氛。經(jīng)試驗證明,水煤漿燃燒后技術(shù)推廣應用研討會(huì )論文集[C]北京:國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,2005煙氣的中的水分要低于重油,燃燒水煤漿的窯爐內[5]陳正樹(shù).浮法玻璃[M]武漢:武漢理工大學(xué)出版社氣氛與重油大體相同,即成弱氧化性。因此,所有燒油的工業(yè)窯爐改燒水煤漿不會(huì )產(chǎn)生由于燃料改變造成窯爐內氣氛影響產(chǎn)品質(zhì)量的后果。而對于需要作者簡(jiǎn)介:梁興(1979-),男,湖北孝感人,碩士,現在還原性氣氛的窯爐,只需控制燃燒過(guò)程中的空氣過(guò)國家水煤漿工程技術(shù)研究中心從事水煤漿燃燒工作。Tel:01084261742Email:xiaoganliangxing@126.com量系數小于1即可。5)負荷調節性。目前國內所研制的水煤漿收稿日期:2006-05-26;責任編輯:劉軍娥