發(fā)展新型煤基潔凈燃料水煤漿的戰略意義

1候沒(méi)環(huán)統研究與探討發(fā)展新型煤基潔凈燃料水煤漿紛戰略意義徐瑾(中國光電技術(shù)發(fā)展中心浙江杭州310012)摘要從環(huán)保、節能、安全、效率及經(jīng)濟性諸方面,論述了新型煤潔凈燃料水煤漿的優(yōu)勢。實(shí)踐證明,水煤漿技術(shù)是實(shí)現中國能源可持續發(fā)展戰略的重要途徑之關(guān)鍵詞水煤漿潔凈燃料可持續發(fā)展中圖分類(lèi)號:X3821文獻標識碼:A文章編號:1672-9064(2012)05-02603當前,世界能源危機和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴重,石油急學(xué)添加劑制成的混合物,目前國內的精煤水煤漿的制備技術(shù)劇短缺國際油價(jià)波動(dòng)很大。中國的礦物能源是以煤為主煤比較完善。水煤漿的主要技術(shù)要求見(jiàn)表1炭是長(cháng)期可依賴(lài)的能源,在能源資源結構中占有重要地位。表1水煤漿的國家(一級)標準我國的一次性能源消費結構中煤占60%以上,但能源效率項目技術(shù)要求低、環(huán)境污染嚴重。因此大力發(fā)展潔凈煤技術(shù)高效清潔地濃度C/%>66.0利用我國煤炭資源,對于促進(jìn)能源與環(huán)境協(xié)調發(fā)展滿(mǎn)足國黏度(20℃,剪切率1002時(shí))1200民經(jīng)濟快速穩定發(fā)展需要,具有極其重要的戰略意義。/mPa1清潔燃料水煤漿平均粒度/μm潔凈煤技術(shù)”一詞源于20世紀80年代的美國,是指為灰分Acwm/%<6.00硫分St·cwm/%<0.35減少燃煤污染提高煤炭利用效率,從煤炭開(kāi)采、加工、燃燒、發(fā)熱量/(MJ/kg)>19.5(4600 kcal/kg)轉化和污染等方面,采用新技術(shù)的總稱(chēng)。水煤漿 CWM(Coal揮發(fā)分Ⅴdaf/%30.00Water Mixture),又稱(chēng)CWF( Coal Water Fuel),是一種新型清熔融溫度ST/℃潔燃料,俗稱(chēng)液態(tài)煤,是由65%~70%的不同顆粒分布的煤和穩定性3個(gè)月不發(fā)生不可恢復性的硬30%-35%的水及1%的添加劑的混合物通過(guò)物理加工而成的,是一種漿體燃料。水煤漿可以像油一樣泵送、霧化、貯存2水煤漿的優(yōu)勢和穩定燃燒,其熱值相當于燃料油的一半,可代替燃料油用2.1水煤漿的環(huán)保優(yōu)勢于鍋爐、電站、工業(yè)爐和窯爐,用于代替煤炭燃用,具有燃燒(1)制備與使用條件清潔。制備水煤漿通常采用濕磨工效率高負荷調整便利、減少環(huán)境污染、改善勞動(dòng)條件和節省藝所以無(wú)粉塵污染,工藝簡(jiǎn)單安全性好。結合制漿工藝還用煤等優(yōu)點(diǎn)?？勺儚U為寶,治理其他工業(yè)廢液例如利用造紙黑液、焦化廠(chǎng)由于水煤漿是一種煤基流體代油燃料其主要組分是原廢水來(lái)制備水煤漿。與煤炭相比,水煤漿的運輸和儲存是在料煤,因此,水煤漿既保持了煤炭原有的特性,又具有石油密閉條件下進(jìn)行的,占地面積小,沒(méi)有煤、灰場(chǎng)地的二次污樣的流動(dòng)性和穩定性適宜遠距離、大容量裝貯和管道輸送,染改善了工作環(huán)境和條件,不會(huì )造成用戶(hù)廠(chǎng)區環(huán)境污染,燃節省了貯煤場(chǎng)用地,又由于不需安裝上煤系統和制粉設備燒時(shí)爐前非常清潔。節省了投資。從安全角度考慮,水煤漿沒(méi)有像煤粉那樣的火(2)燃燒污染物的排放可以達標。水煤漿是由經(jīng)過(guò)洗選災和爆炸的危險。從環(huán)保方面考慮,水煤漿在制造過(guò)程中,通過(guò)洗選煤除灰30%-40%,除硫30%。水煤漿處于密封狀態(tài)后的精煤加工而成的,其灰、硫含量較低,商品水煤漿的灰含量一般在55%以下,燃燒后的煙氣經(jīng)多管除塵處理后,即可沒(méi)有飛揚的塵土和排水污染,水煤漿燃燒溫度低,二氧化氮以滿(mǎn)足一般地區的環(huán)保要求。若經(jīng)水膜除塵靜電除塵或布排放量少。由于水媒漿源于低硫分低灰分的精選媒,所以煙袋除塵就可以滿(mǎn)足高標準環(huán)保排放標準由于水煤漿含有約塵和二氧化硫等的排放量都低于燃油和燃煤,是相對較為潔35%的水,其燃燒火焰溫度比煤粉、重油燃燒時(shí)低10凈的燃料。200℃。水煤漿的硫含量低于04%,而重油的硫含量為10%-水煤漿有多個(gè)品種,分為精煤漿、精細漿、經(jīng)濟漿、氣化25%,水煤漿燃燒后二氧化硫的排放濃度低于重油,大大減漿環(huán)保漿和原煤漿。精蝶水煤漿是由6%7%不同顆粒分少了02和Nox以及煙塵的生成,污染排放量低,排放指標布(低硫分、低灰分)的精煤粉,09%34%的水和約1%的化基本上是國家標準的1/2,可以預期優(yōu)勢會(huì )不斷放大。作者簡(jiǎn)介:徐殪(1961~),女,淅江杭州人,工程師,主要從事新能源研究。研究與探討M源點(diǎn)環(huán)境表2水煤漿鍋爐與燃煤鍋爐的排污狀況比較燃料組分煙塵鍋爐名稱(chēng)煙塵灰分總耗量硫分/%灰分/%/億t·a1脫硫率排放量除塵率排放量/萬(wàn)t/萬(wàn)t·a水煤漿鍋爐156.22249燃煤鍋爐28.498168在同等產(chǎn)汽量條件下,用水煤漿替代燃料煤的減排效益大約2t水煤漿可代替It重油燃料,水煤漿的價(jià)格是如表2。900元,1t重油的價(jià)格是3600元。用戶(hù)在實(shí)際生產(chǎn)中每替由表2可看出,全國均采用水煤漿鍋爐替代燃煤鍋爐代1t輕油,可以節省300元錢(qián),經(jīng)濟效益非常明顯。后,每年可減排SO2400萬(wàn)t、煙塵103萬(wàn)t,其消減率分別(2)與煤炭相比,lt水煤漿可代替0.94煤炭燃料,由于高達90%和60%以上。水煤漿只有60%-70%的煤炭,所以節省煤炭約28%,制漿廠(chǎng)22水煤漿的節能優(yōu)勢利潤可觀(guān),政府節約能源減少排放,客戶(hù)獲得節能減排補償水煤漿的燃盡率可由原煤散燒的70%-80%提高到98%實(shí)現了多方共羸。以上,水煤漿鍋爐的熱效率可由燃煤鍋爐的65%-70%提高(3)在設備改造方面,油爐改燒水煤漿投資低于改燒粉到84%以上,水煤漿替代其燃料在中小型工業(yè)鍋爐應用上煤。水煤漿代油可充分利用原有設備,如儲油罐等。與改燃粉的節能情況如表3。由表3可看出,每t蒸汽的耗煤量,燃煤相比,改造費用僅為改粉煤的1/3~2,改造時(shí)間為1/3。水煤漿比燃煤少60kg,可節煤35%。全國中小型工業(yè)鍋爐均3發(fā)展新型潔凈燃料水煤漿對節能減排的意義改燃水煤漿后,每年可節煤2.35億t,替代或節油2900萬(wàn)t。我國是一個(gè)缺(石)油少(天然)氣,而煤炭資源相對豐富表3全國中小型工業(yè)鍋爐燃用不同燃料時(shí)的耗量的國家。在我國的能源中,已探明的煤炭?jì)α繛?.014萬(wàn)億鍋爐名稱(chēng)燃料熱效率發(fā)熱值t蒸耗量總容量總耗量t,儲采比為200a,預計可使用500700a。而我國的石油總儲/(…k8-1)/kg/(萬(wàn)1:h)/億t1)量為940億t,探明可開(kāi)采量為33億t。儲采比為20.5a,預計水煤漿8418811002.03)可使用20-30a。因此煤炭作為一次能源而占主導地位的狀燃煤鍋爐混合煤70況,在較長(cháng)一段時(shí)期內難以改變。柴油86我國的煤炭消費在一次性商品能源消費中的比例接近燃油鍋爐重油8540166.47475%,遠高于世界平均水平27.3%。但能源效率低、環(huán)境污染平均值85.541003,272嚴重。據統計,二氧化硫排放量的90%,煙塵排放量的70%注:括號內的教宇為扣除含水董后的實(shí)際耗煤量是直接由燃煤排放造成的。由于二氧化硫排放總量增長(cháng)過(guò)23水煤漿的安全優(yōu)勢快,我國酸雨的覆蓋面積已超過(guò)國土面積的30%,二氧化硫水煤漿運輸、儲存、泵送過(guò)程偉常溫密閉進(jìn)行,常態(tài)下不排放量占全球總排放量的13%,居世界第2位。目前世界能易燃,相對燃油和煤粉的易燃易爆來(lái)說(shuō)較為安全。同時(shí)解決源消費的結構見(jiàn)表54。了能源的運輸問(wèn)題,我國煤炭資源呈北煤南運和西煤東運的格局,管道輸漿具有運量大、投資少、沿途煤炭損耗少、不占表5世界能源消費結構地、不受地形限制等優(yōu)點(diǎn)品種石油天然氣煤炭水力(電)核能24水煤漿的效率優(yōu)勢占總銷(xiāo)量/%38.621.66.735.7水煤漿燃燒由于沒(méi)有儲煤、上煤系統,燃燒效率髙、灰渣我國目前能源消費與幾個(gè)發(fā)達國家能源消費情況的比量少,可節約人力物力減少維修量提高勞動(dòng)效率較見(jiàn)表6。2.5水煤漿的經(jīng)濟優(yōu)勢表6中國與發(fā)達國家能源消費結構比較(1)與石油相比,1.8t-2.1t水煤漿可以替代1t燃油,從國家電廠(chǎng)的鍋爐應用效果看,燃用水煤漿的燃燒效率大于98%,中國美國日本英國法國德國達到了燃油的同等水平,而二氧化硫氮氧化物排放量低,環(huán)品種保質(zhì)量比燃油還高,見(jiàn)表40。石油17.1038.4057.0037.8039.7038表4幾種燃料的比較天然氣1.9023.8010.6023.3012.1016.60熱值/kJ9成本鍋爐效率少煤炭74.8023.2017.5029.409.2033.00(t蒸汽/元)72核能6202.33.812.708.4037.20I1.10水煤漿/t106重油/t45144360028940從表5、表6中可看出,目前幾個(gè)主要工業(yè)發(fā)達國家的天然氣/m3376382600能源消費主要依賴(lài)于石油和天然氣,而我國的能源消費是煤輕油/108004900406838炭為主候點(diǎn)環(huán)境Ⅱ研究與探討據專(zhuān)家預測,隨著(zhù)國民經(jīng)濟的增長(cháng)以及人民生活水平的大挑戰。提高我國能源消費將以年均28%的速度增長(cháng)。我國能源需國家“863計劃”先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域圍繞國家潔凈煤技求見(jiàn)表7術(shù)重點(diǎn)示范工程、戰略性新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需求,2010年設立表7中國能源需求億1標準煤了“大規模煤制清潔燃料關(guān)鍵技術(shù)及工藝集成研究”的重大2040項目。為進(jìn)一步貫徹落實(shí)《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃21.743.4綱要(2006-2020年)》和《國家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規劃》,加快推動(dòng)能源技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展,2012年3月,國家科到2040年我國一次性能源總消費量將比205年翻一技部印發(fā)了《潔凈煤技術(shù)科技發(fā)展“十二五”專(zhuān)項規劃》,“十番超過(guò)世界人均能源消費。到2040年我國能源消費總量應二五”期間,我國煤基清潔燃料將進(jìn)人多套重大示范工程運在43億t標準煤左右。行和工業(yè)化發(fā)展的重要階段。傳統的燃煤方式造成嚴重的大氣污染,適應不了國家可4結束語(yǔ)持續的發(fā)展戰略要求,發(fā)展“潔凈煤技術(shù)"迫在眉睫。水煤漿我國的潔凈煤技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的技術(shù)開(kāi)發(fā)和研究,在選的問(wèn)世源于20世紀70年代的世界石油能源危機。我國水煤漿技術(shù)研究始于1982年,受到了國家和政府的重視。早在煤、水煤漿、循環(huán)流化床、增壓流化床、煤炭氣化、煤炭液化等領(lǐng)域已經(jīng)取得了長(cháng)足的進(jìn)步。其中水煤漿是煤炭液化的最佳“六五”期間,水煤漿技術(shù)的開(kāi)發(fā)就被列為國家重點(diǎn)項目。成果,也是煤炭潔凈利用最廉價(jià)的實(shí)用技術(shù)。對水煤漿技術(shù)1983年5月在浙江大學(xué)試驗臺架上首次實(shí)現水煤漿穩的研發(fā),已經(jīng)完成了從水煤漿的理論基礎制漿、添加劑技術(shù)定燃燒。1996年1月江澤民總書(shū)記視察水煤漿制備過(guò)程的工作時(shí),對水煤漿技術(shù)給予了高度評價(jià),并指出“從戰略上到水煤漿燃燒的一系列攻關(guān)課題的研究,應用水平不斷提高與完善。目前我國的水煤漿技術(shù)與產(chǎn)量均居世界前列,并在看,中國煤炭資源豐富,要充分發(fā)揮煤的作用,中國的燃料在代油燃燒發(fā)電、供熱、化工等領(lǐng)域獲得了廣泛的應用。相當長(cháng)的時(shí)期內要依靠煤,要把水煤漿作為一個(gè)戰略問(wèn)題來(lái)隨著(zhù)國家對空氣質(zhì)量要求的提高及治理燃煤排放污染考慮,這是一件重要的工作?！蔽覈寻阉簼{作為一種潔凈力度的不斷加強,發(fā)展水煤漿無(wú)疑是節約能源減少污染的煤技術(shù)列人了《21世紀議程》。2001年11月,國家科技部和國家環(huán)?？偩致?lián)合其他部最佳途徑。用政策推動(dòng)清潔能源應用是我國能源安全穩定和國民經(jīng)濟的可持續發(fā)展的保障。委正式啟動(dòng)“清潔能源行動(dòng)”。參考文獻國發(fā)[200544號發(fā)布的《國家中長(cháng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展1孫素敏,陳暢,曹佩文淺該水煤漿技術(shù)及其應用,印染,2009(11)規劃綱要(2006-2020年)》中指出:能源在國民經(jīng)濟中具有2林華榮,龐興云,崔珊珊,等水煤漿在節能減擁中的應用價(jià)值環(huán)境特別重要的戰略地位。我國目前能源供需矛盾尖銳,結構不與可持續發(fā)展,2008(3合理能源利用效率低;一次能源消費以煤為主化石能的大3hp/ wenku baidu. com/view/b065128d63059e595hml量消費造成嚴重的環(huán)境污染。今后15a,滿(mǎn)足持續快速增長(cháng)4宋德富,霍星星水煤漿的應用與前景展望.工程設計與研究,204的能源需求和能源的清潔高效利用,對能源科技發(fā)展提出重(上接第23頁(yè))參考文獻4中國交通運輸協(xié)會(huì ).中國交通年鑒.北京:中國交通年鑒社,2005I Lynn Scholl, Lee Schipper, Nancy Kiang. CO emissions from passen-2011ger transport: A comparison of intemational trends from 19735《中國石油化工集團公司年鑒》編委會(huì ).中國石油化工集團公司年1992. Energy Policy, 1995, 24(1)鑒.中國石化出版社,20102 Marco Mazzarino. The economics of the greenhouse effect: evaluating6政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì )(IPCC)20062006年IPC國家溫室氣the climate change impact due to the transport sector in Italy. Energy體清單指南.日本全球環(huán)境戰略研究所,2006Policy,2000,287國家統計局能源統計司,中國能源統計年鑒.中國統計出版社3 WW.Wang, M. Zhang, M. Zhou. Using LMDI method to analyze trans-2006-201port sector CO2 emissions in China. Energy, 2011(上接第25頁(yè)言計算編程功能強大,和 LABVIEW容易結合,實(shí)現優(yōu)勢互1胡佑蘭彰天好朱劉英 MATLAB和 LABVIEW混合編程及在控制補混合編程。系統中的應用機床與液壓2009,37(10)通過(guò) LABVIEW和C語(yǔ)言的混合編程在工業(yè)鍋爐熱效2侯國屏,王坤,葉齊鑫 LABVIEW7.1編程與虛擬儀器設計,北京:清率計算中的成功應用,表明這是可用于繁瑣的計算和控制過(guò)華大學(xué)出版社,2005程,是一種便捷的混合編程方法,大大提高了編程效率。3楊樂(lè )平,李海海 LABVIEW高級程序設計北京:清華大學(xué)出版社,參考文獻4TSGC0003-2010.工業(yè)鍋爐能效測試與評價(jià)規則