我国水煤浆制备与燃烧技术的发展

选煤技术2004年8月COAL PREPARATION TECHNOLOGY文章编号:1001-3571(2004)04-0015-02我国水煤浆制备与燃烧技术的发展吉登高,张丽娟',高明峰,丁志杰',陈志刚(1.中国矿业大学(北京校区)化学与环境工程学院,北京100083;:2.太原理工大学矿业工程学院,山西太原030024;3.山西煤田地质研究所,山西太原030001)摘要:介绍了水煤浆制备与燃烧技术的发展现状、存在的问題及发展趋势,着重阐述了我国水煤浆研究和开发的新技术,目的在于促进水煤浆技术的研究与开发,实现经济与环境保护协调发展。关键词:水煤浆;粒度级配;稳定性;添加剂;燃烧中图分类号:TQ536文献标识码:A效率高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳条件和节省用煤等优点。因此,发展水煤浆技术可煤炭是我国主要的化石资源和能源,对我国国提高煤炭资源利用效率,减少常规燃煤带来的环境经济的发展起着极其重要的作用。但是煤炭的开污染,实现以煤代油减少燃料油的消耗。采和利用也给国民经济和人民生活带来许多负面影响,其中最突出的就是土地塌陷和燃煤污染,后孝1国外水煤浆技术发展现状包括大量的烟尘、一氧化碳、二氧化碳、二氧化国外水煤浆技术的发展和应用主要受国际油价我国的能源安全问题主要是石油安全,随着国研究的多数技术发达国家是作为技术储备来硫、氮氧化物和灰渣等的排放市场的影响民经济的快速发展,石油进口依存度不断加大。我(1)俄罗斯1988年建成世界上规模最大的水国是一个煤炭资源丰富而石油资源相对短缺的国家,煤浆制备-管输一发电工程,水煤浆生产能力达石油探明储量人均仅为3t,是全球平均值的12%,5Ma,管输距离262km,管道直径530mm,供新但我国的燃油量却很大,目前全国每年燃油量在4西伯利亚电厂6×670h(6×200MW机组)锅炉000万t左右,占全国石油消费量的15。199年我燃用,取得成功。国净进口石油4381万t,2000年实际进口石油(2)美国著名的麻省理工大学、宾州大学、000万t,2001年进口石油1亿t。石油进口外汇埃德尔菲大学等单位及美国能源部都投入了大量的支付压力不断增加。石油消费量增长过快,其中既人力、财力,进行了广泛的水煤浆制备、输送和燃有经济增长的需求,也有洁净能源发展过多地依赖烧技术的开发研究;着重开展了广泛的基础研究于石油的问题。能源安全已成为我国不可回避的现如超低灰煤浆和内燃机燃用水煤浆的研究;对大型实问题,急需从我国经济发展全局出发,结合我国电站锅炉改造、大型燃烧器的设计、煤浆制备与燃资源、技术和经济条件,大力发展水煤浆技术和煤烧的工程设计也进行了大量的研究,并在许多锅炉炭液化技术,以缓解我国石油进口压力。和75MW、120MW电站锅炉进行了水煤浆燃烧试水煤浆是一种新型煤基流态化清洁燃料。常规验。所建的包括制浆和管道运输系统的黑迈萨煤浆水煤浆是由70%左右的煤,30%的水及少量的化管道工程,运距439km,年输送煤量415Mt,几十学添加剂组成,近似于流体,可以像油一样泵送年来为莫哈夫电厂的1580MW发电机组提供了上雾化、储存和稳定燃烧,可代替燃料油和煤用于电亿吨燃料。站锅炉、工业与民用锅炉、工业窑炉等,具有燃烧(3)日本20世纪70年代开始研究油煤浆并在1985年实现工业应用。从1981年开始研究水收稿日期:2004-06-16作者简介:吉登高(1963-),男,山西省稷山县人,博煤浆,经过几年的努力,从1984年起发展工业制研究生,副教授,现就职于太原理工大学,主要从事洁净V凵中国煤化工名滨建成500的煤技术方面的研究工作。电话:010-62331694。E-mal:水CNMHG世界应用规模最大jidg03@2lcn.com的东京勿菜电站4号机组(75MW)269Uh锅炉和第4期选煤技术2004年8月25日8号机组(600MW)1940υ/h锅炉燃用水煤浆。该律、磨介对不同粒级煤的破碎作用、磨矿过程中粒锅炉原设计为油和煤粉的混烧,加入水煤浆后,为度减少过程的连锁变化规律,提出了磨介运动的散三种燃料混烧,比例为50%水煤浆、20%油、体理论、有用功耗分层计算法、配球理论及磨矿矩30%煤粉,燃烧效率在98%以上。采用脱氮脱硫阵模型装置,污染物排放水平为:SO2不大于88ppm(4)化学添加剂技术。添加剂是保证水煤浆具NO.不大于60Pm,粉尘不大于50mg/m3。此后,有良好性能必不可少的成分,其中最重要的是分散日本对水煤浆的研究工作并未中断,还准备计划一剂。中国矿业大学(北京校区)根据水煤浆中颗个ACC工程,把水力采煤、制浆、管道输送及应粒主要靠空间位阻与熵斥力作用进行分散的理论用组织在一起成为一个独立的系统,进一步提高水开发了多种添加剂。另外,南京大学也开发了一些煤浆的利用率。性能较好的添加剂。国内水煤浆技术发展现状(5)水煤浆燃烧技术。雾化喷嘴是水煤浆燃烧的关键技术,雾化性能的好坏直接影响水煤浆能否中国研制水煤浆始于1982年,由国家科委攻顺利着火和燃烧,燃烧效率是否满足要求。国内雾关局组织进行,1983年1月国家科委将“水煤浆化喷嘴主要有三种形式:旋流内混型、Y型、冲击制备与燃烧技术”正式列为国家“六五”攻关项式多级雾化型,容量为100kg/h-4th级喷嘴已实目,其制备技术的开发由中国矿业大学北京研究生现工业应用。目前正在开发的新型雾化喷嘴具有防部承担,锅炉燃烧技术由浙江大学承担,炉窑燃烧堵、不怕磨损的特点,并具有良好雾化与燃烧性能。技术由北京科技大学承担。1983年5月,由中国矿业大学北京研究生部制备的“大同水煤浆”首3我国水煤浆工业应用情况361次在浙江大学200kg/h试验台试烧成功。水煤浆制1998年以前,我国只有北京水煤浆示范厂备和燃烧的主要技术为3,:兖日水煤浆厂、枣庄矿务局八一水煤浆厂、株洲选(1)制浆用煤的选择与煤炭成浆性的判别。煤厂水煤浆车间及抚顺胜利矿水煤浆厂五家水煤浆般要求制浆用煤的挥发分大于28%,对于大多数采制备企业,总设计能力约为0.65MU/a。其中北京用固态排渣的炉子,要求煤炭的灰熔点(T2)高于水煤浆示范厂和兖日水煤浆厂为引进国外水煤浆制1250℃,而煤炭的发热量、灰分、硫分等指标应根备技术年之后,我国水煤浆制备厂的发展据用户要求确定。煤炭成浆性与煤炭的物理化学性较快,八一水煤浆厂经过多年的建设,建成了质有着密切的关系。中国矿业大学(北京校区)对250kta的制浆生产线,且拥有我国自主知识产权不同煤阶的煤进行成浆性研究,提出了分析煤炭成的制备技术。白杨河发电厂自备浆厂、邢台东庞矿浆性的模型及煤炭成浆性能的评价指标,成功地用水煤浆厂、大同汇海水煤浆厂、胜利油田水煤浆于预测煤炭制浆效果和优选制浆用煤。厂、广东茂名热电厂自备浆厂、北京燕化新东方水(2)“级配”技术。制备髙浓度的水煤浆时,煤浆厂、新汶良庄水煤浆厂、孙村水煤浆厂等陆续不仅需要把煤炭磨至一定的细度,更重要的是它的建成,同时建成的一些非国有企业的水煤浆制备厂粒度分布状况应能使大小颗粒相互充填,以减少颗有大同的新源水煤浆厂、河北霸州水煤浆厂、河北粒间的空隙。空隙率越小,颗粒的堆积效率越高,宏达水煤浆厂。截止2002年底,我国共有水煤浆用少量的水就能使浆体流动。使颗粒堆积效率高的厂15座,设计能力约为4.26Mt/a,水煤浆厂的数技术称“级配”。中国矿业大学(北京校区)提出量和总生产能力均居世界第一位。还有一批正在建了“隔层堆积”理论,运用计算机可方便地计算设中的水煤浆厂,如沈阳石蜡水煤浆厂、大庆盛泰出任意一种实际粒度分布的堆积效率,并可预测在水煤浆厂、青岛新源水煤浆厂、广东茂名水煤浆厂适当添加剂条件下的可制浆浓度。该成果优于国外扩建工程、吉林石化水煤浆厂、辽河油田水煤浆厂同类技术,可成功地用于指导制浆试验研究和工业和广东南海水煤浆厂等。实践。(3)磨矿技术。是指通过磨机使其产品既能达中国煤化工到一定的细度,又具较高的堆积效率的磨矿技术。CNMHG优化水煤浆的流王祖讷、张荣曾领导的课题组研究了磨介运动规变特性、物化特性、燃烧特性及提高产品竞争力的4期选煤技术2004年8月COAL PREPARATION TECHNOLOGY文章编号:1001-3571(2004)04-0017-03提高选择性双向絮凝分选极细粒煤效果的途径朱书全,戚家伟,姚春彦,解维伟(中国矿业大学北京校区化学与环境工程学院,北京100083)摘要:介绍了选择性双向絮凝分选原理及使用该技术分选极细粒煤泥的试验研究,讨论了煤样粒度、矿浆浓度、矿浆pH值、矿浆搅拌强度对选择性双向絮凝分选效果的影响,结果表明,上述因素对改善选择性双向絮凝分选极细粒煤泥效果有较大的作用,并提出了提高选择性双向絮凝分选效果的途径。关键词:选择性双向絮凝;极细粒煤泥分选;作用;途径中图分类号:TD943.3文献标识码:A能源是国际社会在推进可持续发展战略实施中分选。的一个重要议题,是社会发展、人类文明进步的重要物质基础。中国是能源生产和消费大国,也是目1理论基础前世界上少数几个以煤为主要一次能源的国家之1.1选择性双向絮凝分选原理2003年中国原煤产量1736Mt,居世界第选择性双向絮凝是根据可燃体和非可燃体两部位。在一次能源的消费结构中,煤炭占65%以上;分颗粒不同的表面物理化学特性实现矿物分离的过煤炭提供了76%的发电能源,75%的民用能源和程。选择性双向絮凝所用絮凝剂具有选择性,在分60%的化工原料。选体系中兼具两个作用:一个是亲水絮凝作用,所随着水力采煤和煤炭开采机械化的发展,煤泥用絮凝剂只与亲水性非可燃体进行作用,通过高分粒度越来越细,极细粒(<74μm的煤泥)的含量子絮凝剂的桥联作用将其絮凝成团沉降;另一个是也大量增加,常规分选方法难以将其有效分离,不疏水絮凝作用,根据可燃体自身的疏水性,通过添仅浪费了宝贵的能源,而且还带来严重的环境问加适量的非极性烃类油增大其疏水性,在高速剪切题。因此细粒、极细粒煤分选已成为亟待解决搅拌作用下絮凝成团浮起,从而达到分选目的。的问题。1.2选择性双向絮凝分离过程选择性双向絮凝技术是通过在矿浆中使精矿选择性双向絮凝分离过程通常由四个阶段组尾矿颗粒有选择性的聚集,形成足以能有效分离的成两组分,从而实现分选的目的。大量的试验研究表(1)矿浆分散阶段。矿浆在匀速搅拌作用下明,该技术使用方便、经济,适合极细粒煤泥的各组分颗粒基本上以单体分离的形式均匀而稳定地分散于悬浮液中。收稿日期:2004-06-22作者简介:朱书全(1959-),男,安徽省寿县人,教授(2)絮凝剂的选择性吸附阶段。鉴于矿物组博士生导师,现任中国矿业大学(北京校区)化学与环境分表面物理化学性质不同,加入絮凝剂后,在矿物工程学院院长。电话:010-62331897。表面发生选择性吸附作用。问题,但这同时也为科研工作者提供了广阔的研究[3] Wang Zuna, Zhang Rongzeng. Research and Develop空间。面对我国的能源结构、经济发展、环境保护ent of CWF Technology in China [R]. Conf on Ne-wer Coal Technologics U.S.A. [s n], 1985.的压力及能源安全供应的现实,水煤浆技术的发展4]张荣曾,水煤浆制浆技术[M].北京:科学出版具有广阔的前景,对我国经济发展具有战略意义参考文献[5]刘珊,文芳,2002年全国水煤浆生产和应用情况[I]钱伯章,加快发展洁净煤技术[J]·煤化工,装mn2中国煤化工究与实践[A」.水[2]岑可法等,煤浆燃烧、流动、传热和汽化理论与应CNMHG北家:中国臭加用技术[M].[杭州]:浙江大学出版社,1997