水煤浆的工业应用进展

第6期选煤技求2009年12月COAL PREPARATION TECHNOLOGYDec.2009文章编号:1001-3571(2009)06-0074-04水煤浆的工业应用进展魏文珑,王灿,常宏宏,王志忠(太原理工大学化学化工学院,山西太原030024)摘要:水煤浆作为一种新型洁净燃料,在陶瓷、发电、制镁、工业取暖、节能减排和城市供热等领城有着很好的应用前景。文章综述了水煤浆在技术、环保、经济等方面的诸多优点,并对其应用前景进行了展望。关键词:水煤浆;优点;洁净煤燃料;工业应用;应用前景中图分类号:TQ536文献标识码:A自20世纪70年代发生石油危机以来,水煤浆体积小,在煤浆和雾化空气压力均为250~350作为一种新型煤基流体燃料受到许多发达国家重kPa、气耗率为0.12、助燃空气压力为ll5~210视,该燃料装卸、储存方便,具有浓度高、粒度kPa的操作条件下,水煤浆即可稳定高效地燃烧,细、流动性好、燃烧效率高、负荷调节范围大、环且火焰容易控制,温度调节方便,燃烧效率高保节能、存储安全等优点,是国际上公认的洁冯武军等通过对水煤浆中水分的研究发现,净煤燃料,可以广泛应用于电站锅炉、集中供热、虽然水煤浆中含有35%的水,但这并不会导致其工业锅炉和工业窑炉等领域,也可作为气化原料用着火困难。水煤浆燃烧后烟气中含有大量水蒸气于生产合成氨、合成甲醇等]。通常,水煤浆是其燃烧火焰温度能够满足一般工业锅炉、炉窑的要由质量分数为70%的干煤粉、29%的水和1%的求。水分的存在可降低燃烧火焰中心温度、抑制氮化学添加剂组成的。氧化物的产生。1水煤浆的优点1.2环保优点通常采用湿磨工艺制备水煤浆,故而制备过程1.I技术优点中无粉尘污染,且工艺简单,安全性好。与煤气化、液化工艺相比,水煤浆的制备工业商品水煤浆的灰分含量一般在5.5%以下,燃是最简单可行的。水煤浆具有良好的稳定性和流变烧后SO2和NO,排放浓度较低。在水煤浆制备过性能,储存、运输十分方便,除公路、铁路及水运程中,可以加入脱硫剂来脱硫,脱硫率可达40%。之外,还可采用管道长距离运输。另外,水煤浆可以采用管道、罐车输送,不会产生水煤浆替代重油在锅炉中的燃烧效率可达因煤炭流失造成的环境污染,具有较好的环境效96%~99%,锅炉效率在90%左右,达到了燃油益,且环境粉尘和噪声低,排渣活性好,燃烧后的的等同水平,并且水煤浆粘度低于重油,易于调灰渣还可以作为水泥摻合料,没有二次污染13。节,最低负荷可调节至40%,且运行稳定可靠。1.3经济优点在制浆过程中,磨浆温度低,仅50~60℃,生产水煤浆代油可充分利用原有设备,生产流程简较安全。单,投资省,运行成本低,1.8~2.1t水煤浆的燃北京科技大学开发的水煤浆燃烧器结构简单,烧发热量相当lt燃油的,可节约燃料费约200收稿日期:2009-05-27600元。与烧粉煤相比,烧水煤浆的费用仅为烧粉作者简介:魏文珑(1959-),男,山西平定人,博士,教授,现煤的1/3~1/2,改造时间仅为改烧粉煤的1/3。燃就职于太原理工大学化工学院,主要从事媒沥青燃料和药物中间体油锅炉改烧水煤浆经济效益显著。(0351)6ll11652003年,崔彬澎0探讨了水煤浆代油的可行靠性。及仿真[J].机械设计,2008,(2):8-10.参考文献:[2]丁锦宏,吴国庆,Po/E软件在新产品设计中的应[1]杨宇,等,卧式螺旋沉降离心机的三维可视化设计用[J].信息技术,2006,(4):138~139第6期魏文珑等:水煤浆的工业应用进展200年12月25日性,通过实际计算,得出水煤浆每替代It原油可下,与燃油相比,采用水煤浆成本可降低28%左节约燃料费为500元,锅炉的改造总费用为23.3右万元,而每个采暖期节约的费用为3257万元,在水煤浆还可应用于陶瓷行业的喷雾干燥塔中个采暖期内即可收回改造成本,可见其经济效益在广东、福建、河南、山东、湖南等地已有百余家是相当可观的。大型陶瓷企业的200余台热风炉由原来燃烧柴油总之,燃用水煤浆在技术、环保、节能和经济重油、天然气、焦炉煤气等改烧水煤浆,每年用水方面都具有明显的优势,符合我国的环保产业政策煤浆量超过200万t,经济效益十分显著)。和清洁生产要求。商超兵{3曾介绍了水煤浆的制备方式和水煤2水煤浆的工业应用浆燃烧炉的结构,分析了水煤浆对环境、陶瓷产品的影响,同时也指出了应用过程中存在的不足。但根据中国富煤少油、气的能源资源特点以及资由于当时水煤浆代油燃烧技术在陶瓷行业上的应用源利用率较低、环境污染和浪费严重的现状,在国仅限于喷雾干燥粉料,且由于技术上的诸多限制家建立资源节约型能源体系的形势下,水煤浆作为还不能用于陶瓷生产的窑炉烧成中。节约和替代石油的洁净煤利用技术,既符合国情要贾玉宝“介绍了陶瓷生产中水煤浆旋风燃烧求,又可保证能源安全”。据统计,2005年全国炉的组成,通过对其成本和污染方面的评价,发现水煤浆生产能力已超过1200万Ua(不包括气化应用水煤浆一年可节约330万元,且除尘效率达用水煤浆),其中3万凵/a以上规模的水煤浆生产98%以上,基本上无污染。厂家有30多个,生产能力超过900万a(不包括戴财胜{等通过水煤浆在株洲醴陵国光集团建炉前制浆生产线)。陶公司热风炉上的燃烧试验认为,用水煤浆代替重经过“六五”、“七五”和“八五”技术攻油作热风炉的燃料在技术上切实可行,经济效益良关,普通水煤浆已经进入了工业化生产阶段,截至好,环境效益和社会效益显著。以水煤浆代替重油2005年底,全国水煤浆厂已建成20座,总设计能后,在相同的生产工艺、相同的原料和产品质量保力超过500万Ua。正在建设中的还有青岛开源热证下,燃用水煤浆比燃用重油每天可节约燃料费用力公司(50万∽/a)、广东南海洁能燃料有限公司3390元,全年可降低燃料成本60多万元。经环保水煤浆厂(200万a)等叭。水煤浆曾成功地应部门测试,各项环保指标都接近或优于燃烧重油时用于济南钢铁总厂、广西桂林钢厂、山东莱芜钢厂的污染物排放指标,烟气林格曼黑度小于国家一级锻压厂,并取得较好的效果。标准,烟尘、SO2、NO,的排放远小于国家标准。同内最早实现工业锅炉改烧水煤浆的是北京造2.2水煤浆在电厂中的应用纸一厂的20t/h燃油锅炉和60U/h的燃油发电锅炉俄罗斯建造的世界规模最大的水煤浆制备-管其水煤浆燃烧效率分别为93%~95%和95%道输送-发电工程水煤浆生产能力达5Mt/a,管道98%,锅炉效率分别为80%-82.5%和82%以上。输送距离260km;美国的水煤浆发电工程运距卜银坤{等通过设计与实践研究,认为水煤439km,运煤量4.5MU/a;日本的发电工程运程浆锅炉系统能够做到高效燃烧、高效换热、密封出km,产水煤浆0.5MU/a。此外,法国、意大利灰除尘、安全连锁、全自动控制,对于贫油富煤的瑞典也有成功的商业化应用工程1。我国,目前也许是一些中小型工业锅炉走向环保的1995~2000年,山东白杨河电厂陆续将3台捷径220υ/h燃油锅炉改烧水煤浆,连续运行的时间超过2.1水煤浆在陶瓷行业中的应用3000h,燃用水煤浆12万t。运行结果表明:燃烧效陶瓷业属于高能耗行业,其燃料费用占整个生率达到98%以上,锅炉效率达到91%,负荷调整区产成本的20%~30%。在陶瓷生产中,很多企业间为40%-100%,SO2和NO.排放低于国家标在喷雾制粉工艺中,多以柴油、重油等作为燃烧炉准°。目前,在电站锅炉上燃用的水煤浆约占全国的燃料。尽管燃油技术成熟、调节方便、设备易操水煤浆厂水煤浆生产量的90%,全国共有山东杨河作,但燃油成本高,而且石油资源非常有限。在陶电厂、广东茂名热电厂、北京燕山石化第三热点站瓷行业应用水煤浆是近两年的发展趋势,水煤浆主广东汕头万丰热电厂等4家企业在电站锅炉上燃用要应用于制备陶瓷粉料的喷雾制粉工艺。一般情况水煤浆。汕头万丰热电厂2号炉设计将燃油的锅炉第6期选煤技术2009年12月25日直接改烧水煤浆,是我国首次真正意义上按燃油设MW工业采暖燃油锅炉改烧水煤浆的实例为对象计锅炉改烧水煤浆的典范,也是目前国内最大的燃针对锅炉由原燃烧重油改烧水煤浆燃料的特点,在用水煤浆锅炉,该工程于2001年6月完成并投入工保留原有设施的同时,对锅炉系统进行了适当调整业运行,一直连续、安全、经济地运行着。水煤浆和改造,计算分析了改造所产生的社会经济效益在电站锅炉上的燃烧效率都在99%以上,锅炉效率结果表明:改造所产生的经济效益十分可观,并且在90%以上,负荷调节范围在40%~100%之间,符合环保要求,锅炉烟气脱硫除尘后SO2排放浓度飞灰含碳量约在8%,经除尘后,外排烟气中粉尘为52mg/m3,烟尘排放浓度为29mg/m3,林格曼黑浓度为35~45mg/m3,SO2浓度为550~650mg/度为1级,低于北京市锅炉污染物综合排放标准中经济和环境效益显著的二类指标。金平等研究了水煤浆在火电厂中的应用,2.5水煤浆在节能减排中的应用介绍了水煤浆的特性和制造的关键技术,分析了水林华荣24等研究了水煤浆在节能减排中的应煤浆在燃烧过程中的问题和水煤浆技术在南海发电用价值,水煤浆的燃尽率可由原煤散烧的70%厂工程中的应用。实践证明,发展水煤浆技术,80%提高到98%以上,水煤浆锅炉的热效率可由不但有利于调整现有的能源消费结构,而且有利于燃煤锅炉的65%~70%提高到84%以上,产生每本地区发电产业的发展。吨蒸汽燃烧水煤浆用量比煤少60kg,可节煤35%。这些实际应用对我国大量的燃油锅炉改烧水煤如全国中小型工业锅炉均改燃水煤浆,则每年可节浆有重要的示范意义,为我国“以煤代油”的战煤2.35亿t,替代或节油2900万t。水煤浆的含略决策开辟了一条新的道路硫量和含灰量较低,且配有高效除尘脱硫器,因此2.3水煤浆在制镁行业中的应用易于达到环保要求。如全国均采用水煤浆锅炉替代中国是目前世界上最大的金属镁生产国和出口燃煤锅炉,则每年可减排2400万tSO2和103万t国,2004年中国生产原镁45万t,占世界产量的烟尘,其消减率分别高达90%和60%以上。67%,其中出口28.3万t。中国的制镁企业基本上关琰珠31在《推广使用水煤浆促进节能减排采用皮江法生产粗镁,其产量约占国内全部粗镁产一文中,通过对厦门市推广使用水煤浆的优势分量的98%。皮江工艺主要以燃烧煤炭为供能形式,析,倡导在厦门推广使用水煤浆。能源消耗量大,燃煤造成的污染严重,这些缺陷是2.6水煤浆在废水处理中的应用皮江制镁工艺半个多世纪来一直无法回避的问题。利用水煤浆技术可处理焦化废水,与通常的焦随着全球能源形势的日渐紧张,以及我国政府对环化污水生化处理技术相比,利用水煤浆技术具有投保要求的不断提高,能耗高和污染严重的皮江制镁资少、动力消耗少、操作费用低等特点。该技术最工艺受到日益严峻的挑战,这使得水煤浆作为一种大的优势是环境效益显著,可减少或不排污水(。高效、清洁的能源利用形式在炼镁工业领域的应用此外,水煤浆技术还可用于治理黑液,利用煤和黑具有了巨大的优势和潜力。液制备煤浆洁净燃料。李华清0通过介绍水煤浆技术在联换行业的1998年5~8月,宁夏美利纸业集团与德国曼应用现状和前景,结合某试点企业自建水煤浆生产内斯曼公司北京圆信公司合作进行了“黑液煤浆线的实际数据,介绍了自建水煤浆制备生产线的技化处理中试”试验,黑液煤浆在美利纸业集团经术要点,结果表明,水煤浆技术在原镁生产方面具过改遣的2号炉炉膛内成功燃烧了,且火焰透明有节省能源和缓解污染的潜力燃烧稳定。2003年7月,江苏淮化集团对其自然目前国内制镁企业生产1t粗镁,大约需要消循环水管蒸汽锅炉进行了改造,以便处理合成耗1t优质煤冮32。釆用水煤浆供能,燃烧率可DsD酸(4,4‘-二氨基二苯乙烯-二磺酸)的生以由70%提高到95%以上,实现普遍节能25%~产废水,直接用废液制造水煤浆在厂内锅炉上燃烧35%。以年产1万t原镁的企业为例,一年可以节应用,该法既能治理废液,又能治理燃煤中的省大约2~3万t原煤,经济效益十分可观。2.4水煤浆在工业采暖中的应用2.7水煤浆在冶金行业中的应用赵保成2等将水煤浆技术应用到了工业采暖李洪革1等在水煤浆烧结机点火器的应用研锅炉中,以北京燕山石化民用能源热力分公司14究中,介绍了首钢矿业公司烧结厂烧结点火用水煤第6期魏文珧等:水煤浆的工业应用进展2009年12月25日浆代替重油,论述了水煤浆代替重油用于烧结机点长和环境保护措施的加强,原来以煤炭为燃料的火的技术,介绍了水煤浆的点火流程及其在试验室些行业将逐步转为以水煤浆为燃料,同时国际油价和烧结生产中的使用情况,并进行了效益评估。试的上涨趋势也将促使一些以石油为燃料的行业使用验表明,用水煤浆代替重油进行烧结点火,有很好水煤浆,这将为以煤代油的最现实的产品一一水煤的技术效益和经济效益,在冶金行业具有推广价浆的发展提供一个广阔的发展空间和机遇,水煤浆值产业将迎来一个新的发展契机。2.8水煤浆在城市供热中的应用参考文献青岛开源集团有限公司通过调研认为,城市供1]孙宝斌,水煤浆制备主要技术[]·选煤技术热使用水煤浆是最现实的选择方案,因为从价格上2000,(4):32-33.比较,城市供热使用水媒浆比原煤略高,但优于使21龚伟达,林凯,清洁能源一一水媒浆[.污染防治技术,2003,16(4):193-194.用天然气和燃油;从战略上看,中国煤炭资源丰富,要充分发挥煤炭的作用,我国燃料在相当长时[3]王恒,王世均,赵立合.一种高浓度水煤浆燃烧器的开发与应用[J].钢铁,1994,29(1):62~66间内要依靠煤,要把水煤浆作为一个战略问题来考[4]冯武军,王恒,赵立合,等,水煤浆的能源优势及应用前景[J].煤炭科学技术,2004,32(5):70-7329水煤浆在化肥行业中的应用[5]秦格。浅谈水煤浆的环境成本[J],内蒙古煤炭经化肥厂等行业制取合成氨生产工艺一般多采用济,2003,(6):75~76.德士古( Texaco)加压气化炉。以前该工艺大部分[6]崔彬澎·水煤浆代油技术节能分析[J]·工业锅燃用煤块,因原煤粉煤太多,不适合直接使用,后改为用煤粉造粒入炉。现已研究成功用水煤浆供德7]詹隆,水煤浆产业化发展与展望[J].煤炭加土与士古炉气化制取合成氨。目前,国内有山东鲁南化综合利用,2003,(5):3-36.肥厂和陕西渭河化肥厂等企业已正式投产运行,取[8]梁兴,詹隆,王国房,等,水煤浆产生现状与发展[].煤炭加工与综合利用,2005,(2):23-27得了良好效益,并通过了技术鉴定,具有一定的推[9]李安,水煤浆技术发展现状及其新进展[刀),媒广应用价值。科学技术,2007,35(5):97~1003结语[10]卜银坤,王绍华,汪景武,水煤浆及其在工业锅炉中的应用[J].工业锅炉,2005,(2):17-23我国水煤浆技术研究始于1982年,得到了国[11]张育兵,耿谦.绿色燃料—水煤浆在陶瓷工业家和政府的重视。1996年1月江泽民总书记视察中的应用前景[J].商场现代化,2007,(4):水煤浆制备过程的工作时,对水煤浆技术给予了高度评价,并指出“从战略上看,中国煤炭资源丰12]架兴,何国锋,王秀月,等,水浆在工业窑炉中富,要充分发挥煤的作用,中国的燃料在相当长的的应用现状及发展[J],煤炭科学技术,2006,34(8):80~83.时期内要依靠煤,要把水煤浆作为一个战略问题来131商超兵,水煤浆技术在建筑陶瓷中的应用[]]考虑,这是一件重要的工作”。经过近20多年的江苏陶瓷,2004,37(1):18-20.研究开发和工业性试验,目前我国已形成了具有一[14贾玉宝,水煤浆技术在陶瓷工业中的应用[定规模的科研试验基地、水煤浆生产应用点及水煤陶瓷,2003,(5):39~41.浆添加剂的专业生产厂家,同时也带动了与水煤浆[15]戴财胜,张晓峰,水煤浆在热风炉上的应用[J生产相关的产业发展。目前,我国水煤浆厂数量和煤炭科学技术,2004,32(3):52-53总生产能力均居世界第一位。[16]刘志群.水煤浆技术应用现状及对策分析[门]发展水煤浆产业对煤炭产品的升级、能源结构环境保护科学,2006,32(5):11-13的优化、节约石油具有重要意义,水煤浆产业化技17]张利合,王伟,周同心,等,我国水媒浆产业的现术、经济、环境的可行性正得到越来越多的企业关状与工业化建议[J],中国煤炭,2005,(12):注。山西、山东、广东、贵州、福建、河北、安徽、江苏等省区的煤炭工业十分重视发展洁净煤技18邱卓伟,张传名,周俊虎,等,水煤浆燃料在汕头万丰热电厂的应用[,能源工程,2003,(5):术,并相应提出了“十五”发展水煤浆的设想和49-52水煤浆产业战略发展措施等。随着能源需求增7选煤技末2009年12月COAL PREPARATION TECHNOLOGYDec.2009文章编号:1001-3571(2009)06-0078-02双齿辊破碎机技术特点及其用于循环流化床锅炉碎煤的应用前景李朋,潘永泰,李永志,张彩俠(煤炭科学研究总院唐山研究院,河北唐山063012)摘要:分析了循环流化床锅炉对所配置的碎煤设备的要求,详細介绍了环锤破碎机和双齿辊破碎机的结构特点、工作原理及二者用于循环流化床锅炉碎煤的使用效果,指出双齿辊破碎机替代环锤破碎机的优势所在。关键词:环锤破碎杌;双齿輥破碎机;破碎粒度;循环流化床锅炉;结构特点;工作原理中图书分类号:TD451文献标识码:A随着环境保护和矿区循环经济的发展,目前,情况进行了分析。国内大型煤矿集团都相继建成了配套的发电厂,尤以坑口煤矸石电厂居多。原煤经洗选后,所剩的煤1循环流化床锅炉对燃煤粒度的要求矸石经过再次破碎,达到合格粒度后即可进人循环循环流化床(CFB)锅炉对燃煤粒度的要求主流化床锅炉燃烧发电,所产生的电能再供矿井使要是由其燃烧特点和运行经济性所决定的,燃料的用,从而形成一种良性的循环。由此,能够给循环粒度组成对CFB锅炉炉内燃烧份额、循环倍率及流化床锅炉提供合格粒度的燃煤用破碎机便成了行受热面的磨损等影响很大。燃料粒度一般都在0业关注的焦点。目前,循环流化床锅炉配置的碎煤13mm范围内,所以为循环流化床锅炉配置的碎煤设备主要是环锤式破碎机,但近年来双齿辊破碎机设备破碎粒度应达到这一要求,否则将影响循环流也逐步在此细碎领域占据了一席之地。化床锅炉的燃烧调整和燃煤的燃烬,造成锅炉运行文章就这两种破碎机的结构、破碎原理及使用的不稳定和燃煤燃烧效率的降低,既造成燃煤的浪费,又降低燃烧的经济性。收稿日期:2009-05-21作者介;李膈(1982-),男,河北齋皇岛人,助理工程师,2环锤破碎机的结构特点及工作原理2004年毕业于山东科技大学机械设计制造及其自动化专业,现就职于煤炭科学研究总院唐山研究院,主要从事分级破碎机的设计研环锤破碎机由转子、机体、调节机构等组成发工作,联系电话:(0315)7759323。(图1)。工作时,由电动机通过弹性柱销联轴器直[19]金平,唐必光,周杰,水煤浆技术及其在火电厂的中的应用价值[J]·环境与可持续发展,2008应用[J].发电设备,2006,(1):31~32,40.(3):49~5L[20]李华清,谢水生,米绪军,等.水煤浆技术在镁生[25]关琰珠.推广使用水煤浆促进节能减排[].厦产中的应用[].工业加热,2006,35(5):21门科技,2008,(2):7~10.[26]刘世义.生物质水煤浆及其相关技术(上)[J[21] Li huaqing, Xie shuisheng. Research on Development节能与环保,2006,(1):12-14.of Dolomite- ferrosilicon Thermal Reduction Process of[27]陈春华,施承发,陈俊丽.水煤浆在处理淮化废液Magnesium Production [J]. Journal of Rare Earh上的应用及展望[],洁净煤技术,2004,(3):2005,23:606-610[22]李华清,谢水生,吴朋越,等。硅热还原炼镁工艺[28]李洪革,安钢,水煤浆在烧结机点火器上的应用的发展探讨[].轻金属,2005,(9):47~50[】.钢铁,2004,39(4):14-17[23]赵保成,朱柳娟,顾伯勤.水煤浆代油改造技术在[29]史培甫,李瑞国,推广应用水煤浆技术促进节能工业采暖锅炉中的应用[J].热能动力工程,减排[门],节能,2007,(12):7-92004,19(6):634-637[30]赵旗.水煤浆的应用与展望[J].陶瓷,2004,[24]林华荣,庞兴云,崔珊珊,等.水煤浆在节能减排(3):45~4778