水煤漿鍋爐節能的探索與實(shí)踐

科學(xué)研究中國醫學(xué)裝備2009年10月第6卷第10期 China Medical Equipment2009 October Vol.6NO.10水煤漿鍋爐節能的探索與實(shí)踐張福勇孫旭忠宋洪國①張靜娜①[文章編號]1672-8270(2009)10-003405[中圖分類(lèi)號]R197[文獻標識碼]B[摘要]近幾年來(lái),受?chē)夷茉凑吆腿加蛢r(jià)格因素的影響,供熱行業(yè)面臨著(zhù)降低成本、提高效益和適應市場(chǎng)的需要,供熱燃料結枃正在朝著(zhù)節能、環(huán)保、經(jīng)濟的方向調整,供熱技術(shù)和供熱方式呈現多元化發(fā)展趨勢。水煤漿作為一種新型的高效、低污染代油代煤燃料,得到了廣泛的推廣和應用。結合泰安市中心醫院引進(jìn)水煤漿鍋爐后的實(shí)際經(jīng)濟效益對水煤漿鍋爐的推廣進(jìn)行了各項可行性分析,并分析了應用水煤漿鍋爐的社會(huì )效益[關(guān)鍵詞]水煤漿;可行性分析;社會(huì )效益Energy saving in coal- water mixture boiler/ Zhang Fuyong, Sun Xuzhong, Song作者簡(jiǎn)介Hongguo, etal// China Medical Equipment, 2009, 6(10): 34-38張福勇,男,(1970-,本[Abstract] In recent years, the heat-supplying industry has faced the problem of科學(xué)歷,泰山醫學(xué)院影像醫學(xué)與核醫學(xué)技術(shù)reducing cost and promote benefits to meet the needs of market due to changes在職碩士研究生(在in national energy policy and increase in price of oil. The fuel structure is being讀)。泰安市中心醫院adjusted to energy conservation, environmental protection. The coal-water slurryhas got broad extension and application as one kind of late-model high-effect and院務(wù)部副部長(cháng)兼后勤服low- contamination fuel to replace oil and coal. In this paper, the authors analyzed務(wù)總公司總經(jīng)理。the actual economic benefit of the technology applied in our hospital to determine its social benefit[Key words] Coal-water slurry; Feasibility analysis; Social benefit[First-author's address] Logistics Department, Taian Central Hospital, Taian 271000, China1水煤漿簡(jiǎn)介項涉及多門(mén)學(xué)科的系統技術(shù),水煤漿具有燃燒效率水煤漿是一種新型、高效、清潔的煤基燃料,高、污染物排放低等特點(diǎn);可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋是燃料家族的新成員,它是由65%1不同分布的煤,爐和工業(yè)窯爐代油代氣、代煤燃燒,是當今潔凈煤技35%+1的水和約1%的化學(xué)添加劑制成的混合物,經(jīng)術(shù)的重要組成部分。過(guò)多道嚴密工序,層層篩選煤炭中燃燒不充分成份及2水煤漿的特性產(chǎn)生污染的S.A等雜質(zhì),僅將碳本質(zhì)保留下來(lái),成為2.1水煤漿具有一定的濃度和粘度水煤漿的精華,它具有石油一樣的流動(dòng)性,熱值相當水煤漿的濃度是指漿中煤顆粒的重量百分比。于石油的一半,被稱(chēng)為液態(tài)煤炭產(chǎn)品。水煤漿技術(shù)包濃度大,固體煤粒比較多,水煤漿的發(fā)熱值高,對燃括水煤漿制備、儲運、燃燒、添加劑等關(guān)健技術(shù),是燒有利;但濃度增大,水煤漿的粘度升髙,對輸送與①泰安市中心醫院后勤服務(wù)總公司山東泰安27100034 ZHONGGUO YIXUEZHUANGBEI中國醫學(xué)裝備200年10月第6卷第10期水煤漿鍋爐節能的探索與實(shí)踐一張福勇等科學(xué)研究霧化不利。因此,燃燒用高濃度水煤漿的濃度最好在水煤漿具有上述特性是相互依存制約的。因而可65%以上,而粘度為(1000±200)MPa·s,發(fā)熱量用罐體儲存,用泵輸送,能進(jìn)行霧化燃燒,也可以流應達18.8MJ/kg以上?；紵?。用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐與工業(yè)窯爐等耗能2.2水煤漿的粒度級配合理設備,代油、代氣、代煤水煤漿合理粒度級配是通過(guò)最佳磨礦工藝達到3水煤漿技術(shù)在我國的發(fā)展概況的,它直接影響其粘度大小、流變特性的奷壞與燃燒水煤漿是⑧0年代初岀現的一種新型煤基流體燃效果的優(yōu)劣。為使煤顆粒充分燃燒。粒度應當越細料,可廣泛用于工業(yè)鍋爐、民用鍋爐、工業(yè)窯爐及越好,限上率不大于2%,透篩率應不小于98%。其中電站鍋爐,是國際上公認的潔凈煤燃料。本世紀70年200目以下不應少于75%。使其大顆粒煤之間的空隙代,世界能源界就開(kāi)始了對水煤漿的研究,我國從由小顆粒充填,小顆粒之間的空隙由更小顆粒充填,“六五”到“八五”都將其列為國家重點(diǎn)攻關(guān)項目。以保證煤顆粒間能達到較高的堆積效率,一般應大于在80年代初,我國在水煤漿技術(shù)上取得突破,走在75%,形成空隙最小的堆積,方可獲得水煤漿綜合優(yōu)了世界前列。經(jīng)過(guò)20年的實(shí)驗硏究,生產(chǎn)應用及發(fā)良特性。展,水煤漿已在國內的電力、石油、化工、煤炭、2.3水煤漿具有良好的流變特性建材、冶金及市政等多個(gè)行業(yè)得到應用。據國家水流變特性是水煤漿的重要特性,它直接影響水煤煤漿工程技術(shù)硏究中心的不完全統計,目前全國水漿的儲存、輸送和霧化燃燒效果的妤壞。適當的攪拌煤漿設計生產(chǎn)能力巳經(jīng)達到3000萬(wàn)噸/年,從事水煤強度與剪切速度,可使漿液的流變特性由屈服假塑性漿技術(shù)硏發(fā),水煤漿生產(chǎn)及應用的單位達到了百余向牛頓流體轉變,并可降低其粘度,提高成漿性。因家?？梢哉f(shuō)在全國絕大部分的省、市、自治區都在而水煤漿具有剪切變稀效應,即剪切速率增加,粘度搞水煤漿、用水煤漿。水煤漿燃料已在20余臺電廠(chǎng)變小。所以,在水煤漿制備、輸送和爐前燃燒前專(zhuān)設燃料鍋爐、300余臺工業(yè)鍋爐和數百臺各式各樣的工攪拌裝置,防止發(fā)生軟沉淀,并使其變稀,以獲得更業(yè)窯爐上成功燃用。水煤漿所具有的代油、環(huán)保、好的應用效果。節能等優(yōu)勢逐漸顯現出來(lái),并得到社會(huì )上越來(lái)越多2.4水煤漿具有一定的穩定性單位的肯定。所謂水煤漿的穩定性,是指在儲存、輸送過(guò)程4水煤漿鍋爐可行性分析中,能保持其物性均勻、穩定的性能。水煤漿成漿之4.1技術(shù)可行性分析具備一定的穩定性,固、液相產(chǎn)生分離,形成硬沉表1燃燒用水妹菜國家技術(shù)指標B/1855202淀,將無(wú)法應用;即使發(fā)生軟沉淀,經(jīng)剪切攪拌,因(一級標準)具有流變特性,使其粘度變小,適合輸送、燃用序號項目單位技術(shù)指標2.5水煤漿顆粒懸浮特性濃度煤具有疏水表面,對水不浸潤。如果煤顆粒與水<1200直接混合,則煤顆粒成團凝聚,二者出現界面。但加平均粒度微米<75入化學(xué)添假劑后,對煤顆粒起到乳化作用,使原由的疏水性對分散劑疏水性的吸附,變?yōu)橛H水基朝外,形灰分(Ad成水化膜,轉化為親水性。改變了煤顆粒間的表面活硫分<0.35性,降低了煤水界面間的張力,大大提高了煤顆粒表?yè)]發(fā)份面的濕潤性,使煤顆粒均勻地分散懸浮在水介質(zhì)中發(fā)熱量大卡/公斤>4600阻止了煤顆粒的團聚沉淀。因而,保證了水煤漿具有灰熔點(diǎn)低粘度、高濃度、良好的流動(dòng)性和穩定性。ZHONGGUOYIXUE ZHUANGBEI 35科學(xué)研究中國醫學(xué)裝備2009年10月第6卷第10期水煤漿鍋爐節能的探索與實(shí)踐一張福勇等表2水煤漿工業(yè)鍋爐與其它燃料鍋爐的運行燃料費對比表價(jià)低于煤價(jià)。因此,燃漿比水煤漿天然氣燃煤更經(jīng)濟。燃料單價(jià)600噸/元2.3元/立方米3500元/噸550元/噸理論原煤節約率鍋爐效率>90%(3196.8-2577.4)/3196.8燃料燃盡效率>98%>99>99%×100%=19.3%噸蒸汽所需熱量60006000160006000以水煤漿替代油,一臺6燃料低位發(fā)熱量4500千卡/Kg8000千卡/Kg9000千卡/Kg5000千卡/Kg噸/時(shí)工業(yè)鍋爐,年節約燃料費用=447.54-166.54=281噸蒸氣所需燃料160.64Kg84立方米74Kg萬(wàn)元,費用降低62.8%噸蒸氣所需燃料費(元)193.2以水煤漿代天然日燃料費(元)5551.49l1128149185860.8氣,一臺6噸/h工業(yè)鍋年燃料費(萬(wàn)元)333.84447.54爐,年節約燃料費用2577.4噸(熱值年消耗原煤量3196.8噸(熱值=333.84-166.54=167.3萬(wàn)5000千卡/Kg)5000千卡/Kg元,費用降低50.11%根據煤炭性質(zhì)和用戶(hù)需要,國內已開(kāi)發(fā)出不同品實(shí)際工程中,隨著(zhù)工業(yè)鍋爐噸位的升高,水煤漿鍋種水煤漿產(chǎn)品,包括供電站大型鍋爐、工業(yè)中小型鍋爐熱效率進(jìn)一步提升,燃水煤漿比燃煤更加節約爐燃用的高濃度精煤水煤漿;供小型采暖鍋爐、工業(yè)以中心醫院鍋爐房為例,2006年改造前,采用2臺窯爐燃用的經(jīng)濟型水煤漿;供化工制料的氣化水煤漿10T、1臺6、2臺4T老式燃煤型鍋爐為駐地近15萬(wàn)m2和環(huán)保型水煤漿。尤其在制備高濃度精煤水煤漿產(chǎn)品的院區和家屬區實(shí)施供暖服務(wù),年消耗煤炭約7000方面已在國內建成多座規模不同的水煤漿生產(chǎn)廠(chǎng),工噸,折算每平方米燃煤成本為28元/d。2006年實(shí)施水業(yè)設計、生產(chǎn)技術(shù)成熟,設備完全國產(chǎn)化。煤漿懸浮流化床燃燒技術(shù)改造后,選用兩臺SZS10-新建或改造后鍋爐,全燃水煤漿運行平穩、操作1.25-T,一臺SHS15-1.25/300-T型水煤漿鍋爐對調節方便、燃燒效率均在98%以上,鍋爐熱效率均在院區和家屬區實(shí)施供暖,年消耗水煤漿約500噸屯,年85%以上。改造的鍋爐還可以根據用戶(hù)要求,保留愿耗漿成本為370萬(wàn)元,綜合考慮水煤漿改造初期投資燒油或燒氣系統以及增加的媒體物料、電量、輕油消耗等費用,實(shí)施水煤漿的國家技術(shù)標準見(jiàn)表1所示。從表1可以看出,一級水煤漿的灰分、硫分都很表3鍋爐煙氣污染物排放比較低,發(fā)熱量4600大卡/kg,在燃燒時(shí)采用類(lèi)似于油燃料水煤漿重油Ⅱ類(lèi)煙煤氣的霧化噴燃方式,燃盡率很高,因此最終污染物的排放量遠低于燃煤,綜合環(huán)保指數高于固體原煤燃燃料灰除塵效率90%4.2經(jīng)濟可行性分析煙塵排放濃度mg/Mm3117.20133.33122水煤漿工業(yè)鍋爐與其他燃料的對比見(jiàn)表2。GB13271、Ⅱ時(shí)段/M基本參數:6t/h,日運行12h,平均負荷80%,Ⅱ類(lèi)區要求一煙塵燃料含硫量%0.442.5日產(chǎn)氣量57.6蒸噸,年運行300d。從表2可以看出水煤漿燃盡效率和熱效率與層燃爐內脫硫率鍋爐相比大幅度提高,可以為國家節約煤資源。在小SO排放濃度mgMm590.63037-845型工業(yè)鍋爐燃料成本上,水煤漿與煤基本持平,甚至B13271,Ⅱ時(shí)段mg/MiⅡ類(lèi)區要求-SO3隨著(zhù)煤炭?jì)r(jià)格的上揚,漿的加工成本的降低,出現漿36 ZHONGGUO YIXUE ZHUANGBEI醫學(xué)裝備200年10月第6卷第10期水煤漿鍋爐節能的探索與實(shí)踐一張福勇等科學(xué)研究回漿空氣壓縮機儲漿罐空氣調壓器漿管壓力表輸漿泵轉子流量計表壓力表爐膛燒器三通閥門(mén)球閥水泵水蓍水池圖1水煤漿鍋爐設備系統圖水煤漿代油技術(shù)改造后,每平方米燃料成本可降低水煤漿爐前供應系統由儲漿和攪拌罐、供漿泵元/d左右,具有較為可觀(guān)的經(jīng)濟效益。過(guò)濾器和流量計、壓力表等組成。制備好的水煤漿儲4.3環(huán)?？尚行苑治龃嬖趦藁驍嚢韫蘩?利用供漿的壓力,把水煤漿送結合表3,可以做出如下分析到爐前噴嘴中;爐前布置水煤漿回路和泵的轉速結合4.3.Ⅰ水煤漿制備和使用條件清潔燃水煤漿與曾燃起來(lái)進(jìn)行水煤漿流量調節。煤相比,煤漿在制備時(shí)通常采用濕磨工藝,所以無(wú)粉塵用于水煤漿霧化的壓縮空氣由空壓機提供,爐前污染,工藝簡(jiǎn)單,安全性好。還可以結合制漿工藝,治設置壓力表和流量計,能在線(xiàn)檢測壓縮空氣的流量和理其他工業(yè)廢液及城市污泥。水煤漿在運輸和儲存過(guò)壓力,并可以進(jìn)行調節程中時(shí)密閉的條件,不會(huì )造成用戶(hù)區環(huán)境污染,燃燒時(shí)5.2水煤漿鍋爐的燃燒控制流程爐前非常清潔。鍋爐的燃燒控制,是通過(guò)控制燃燒器火焰的大小4.3.2燃燒污染物的排放可以達標。水煤漿的灰含量和風(fēng)門(mén)的大小來(lái)實(shí)現的。燃燒控制主要分為以下幾般在6%以下,燃燒后的煙氣經(jīng)多管除塵處理后,即可部分滿(mǎn)足環(huán)保要求。若經(jīng)水膜除塵\靜電除塵或布袋除塵5.2.1啟動(dòng)附機就可以滿(mǎn)足高標準環(huán)保排放標準啟動(dòng)引風(fēng)機→啟動(dòng)空壓機→啟動(dòng)攪拌器→啟動(dòng)螺4.3.3水煤漿含有約35%的水,其燃燒火焰溫度比煤粉杄泵一啟動(dòng)噴淋泵→啟動(dòng)在線(xiàn)過(guò)濾器→啟動(dòng)水煤漿燃燃燒時(shí)低100~200℃;爐膛升溫比較迅速,短時(shí)間內燒機就可以達到600~800℃,避免了燃煤鍋爐加煤時(shí)低溫5.2.2啟動(dòng)點(diǎn)火的控制燃燒不充分的重度污染過(guò)程。在一般性煙氣含硫量鍋爐啟動(dòng)→給水泵給水到正常水位→引鳳機含塵量等最終環(huán)保排放指標上,均優(yōu)于國家標準。吹掃爐膛→啟動(dòng)油泵→點(diǎn)火→小火燃燒→大火燃燒5水煤漿鍋爐的燃燒系統開(kāi)始噴漿→漿量增大一?！汀Ｈ紵?。5.1水煤漿鍋爐的設備系統5.2.3停爐控制ZHONGGUO ZHUANGBEI 37科學(xué)研究中國醫學(xué)裝備200年10月第6卷第10期水煤漿鍋爐節能的探索與實(shí)踐一張福勇等關(guān)閉進(jìn)漿閥門(mén),開(kāi)始清洗噴槍→壓縮空氣吹掃位成本,增強競爭力,大幅度提高經(jīng)濟效益的切實(shí)可5s,水沖洗3s→鼓風(fēng)機吹掃爐膛→鼓鳳機停,停爐。行的重要途徑,有著(zhù)極高的推廣應用價(jià)值和廣闊的發(fā)5.2.4異常燃燒控制展前景?；鹧嫣綔y裝置主要有三種:光敏電阻、離子棒、7結束語(yǔ)紫外線(xiàn)自從20世紀70年代水煤漿技術(shù)誕生以來(lái),水煤漿鍋爐在啟動(dòng)后點(diǎn)火不成功:則停爐、聲光報警、鍋爐就伴隨水煤漿技術(shù)在不斷摸索前進(jìn),各種燃油、出現點(diǎn)火失敗。燃煤鍋爐改造技術(shù)大量涌現,使得水煤漿鍋爐愈發(fā)成在正常運行中岀現鍋爐突然熄火時(shí):則停爐、聲熟。到目前已開(kāi)發(fā)岀適合各種用途的水煤漿鍋爐,包光報警、并需要人工復位后做全面檢査清洗,確認無(wú)括電站用鍋爐和工業(yè)用鍋爐?？梢钥吹?水煤漿作為誤再進(jìn)行啟動(dòng)運行。是一種較為理想的代油、代煤燃料,在我國中小型鍋6應用水煤漿鍋爐的社會(huì )效益爐上應用推廣,具有較為廣闊的空間和可觀(guān)的經(jīng)濟效水煤漿代油代煤具有良奷的社會(huì )效益。我國是煤益和社會(huì )效益。未來(lái)隨著(zhù)燃油鍋爐的減少,水煤漿鍋炭資源豐富而石油資源匱乏的國家,如用水煤漿代替爐的經(jīng)濟優(yōu)勢將逐漸増強,水煤漿鍋爐的環(huán)保優(yōu)勢將燃油或燃煤,不僅可以充分利用和節省煤炭資源,保突顯岀來(lái),因此,在環(huán)保要求較高的地區,水煤漿鍋護生態(tài)環(huán)境,還可以節省因進(jìn)口而花費的大量外匯,爐將會(huì )有一番作為。隨著(zhù)國家能源政策的進(jìn)一步調緩解石油緊缺和價(jià)格被動(dòng)對國民經(jīng)濟的制約。國家經(jīng)整,以及環(huán)保要求的逐漸提高,水煤漿工業(yè)鍋爐的應貿委《節約和替代燃料油“十五”規劃》已明確提用將越來(lái)越廣泛,開(kāi)發(fā)、使用水煤漿工業(yè)鍋爐將具有出,到2005年,全國要節約和替代燃料油1600萬(wàn)噸,廣闊的前景。其中,節約燃料油226萬(wàn)噸,占21.2%:替代燃料油參考文獻1262萬(wàn)噸,占79.9%。作為節約和替代燃料油的重要]夏德宏,王世均水煤漿的應用特性及其測試方技術(shù)途徑,水煤漿代油對我國能源的可持續發(fā)展,保法[J].鋼鐵,1991(2).障我國能源安全具有重要的戰略意義[2]張學(xué)林.積極推進(jìn)水煤漿技術(shù)的工業(yè)應用[J.中水煤漿是一種煤基潔凈燃料,燃燒效率高,與國能源,1991(7)煤粉比,由于水煤漿有低灰低硫的特點(diǎn),排煙含塵量(3]楊家存,高翔,邵士泉在中小鍋爐燃用水煤漿可和含硫量有較大幅度的降低,煙氣林格曼黑度可達零行性分析[J.科技信息,2004(6):50-51.級,各項排放指標均達到環(huán)保要求,可減少環(huán)境污(4]武云甫,田峰,高巖,等水煤漿在區域供熱上的染,改善工人的勞動(dòng)環(huán)境和居民的生活環(huán)境。對于燃大規模推廣應用前景分析[A].全國供熱行業(yè)熱煤的單位,由于無(wú)煤場(chǎng)和制粉系統,具有生產(chǎn)流程簡(jiǎn)源技術(shù)研討會(huì )論文集化、節省人力和資金投入較少的特點(diǎn),另外,其環(huán)境[s]歷彥君,王俊,陳玉瑞淺談分層給煤裝置的選粉塵、噪音污染也有很大的降低,也提高了燃料使用型及應用維護J].工業(yè)鍋爐,2006(3).全過(guò)程中的安全性。水煤漿由于其流動(dòng)性好,便于[6]王勇,劉萍,煤氣化燃燒在中小型鍋爐的應用管道運輸,管道運輸投資少、占地少、運行費用也較[J.節能與環(huán)保,2006(12)低]劉振南,姚舜,岑樹(shù)海.廣西工業(yè)鍋爐運行現狀從資源上看,目前我國已具備了成熟的水煤漿分析及對策[J.裝備制造技術(shù),2008(9)生產(chǎn)制備技術(shù)和定型生產(chǎn)設備,生產(chǎn)的水煤漿穩定性[8]任慧忠,張傳聚,欒俊,等.工業(yè)鍋爐“V”形爐好,濃度高、有較好的流動(dòng)性,能夠順利地實(shí)現泵送底尺寸對鍋爐初始排塵濃度的影響[.節能技和霧化。且國美已建成許多大型的水煤漿廠(chǎng),水煤漿術(shù),2007(1)的供應不存在問(wèn)題。因而在重油和天然氣價(jià)格較高的地區,水煤漿代油、代氣、代煤是保護環(huán)境、降低單收稿日期:2009-07-2938 ZHONGGUO YIXUE ZHUANGBEI