水煤浆在节能减排中的应用及发展前景

第20卷第6期中国环境管理干部学院学报VoL. 20No 62010年12月JOURNAL OF EMCCDec.201010.3969/j.issn.1008-813X.2010.06.013水煤浆在节能减排中的应用及发展前景吴良忠1,韦业2,余礼明2,林华荣(1.北海市海城区环境保护分局,广西北海536000;2.北海市环境监测中心站,广西北海536000摘要:水煤浆是由60%~68%的煤和32%~40%的水或废水经研磨混合,在0.5%添加剂作用下形成的一种均匀稳定的流体洁净燃料,以流态雾化喷燃方式燃烧。水煤浆技术基本成熟,已被广泛应用于工业锅炉和窑炉。在同等条件下,水煤浆与燃煤相比可节煤32%,减排sO2和烟尘分别达到77%和82%以上;燃自制水煤浆时可节省燃料费20%以上。将水煤浆技术应用于治理棉浆粕黑液时,不仅投资比碱回收工程少1/2,而且实现了零排放。自“十五”以来,国家一直十分重视水煤浆产业,其发展前景十分广阔。关键词:水煤浆;燃烧系统;节能减排;综合效益;应用前景中图分类号:X24文献标识码:A章编号:1008-813(2010)060045-0The application and development prospect of CoalWater Slurry in Energy Saving and Emission ReductionWuLWei Ye2,Y(l. Haicheng Branch of Beihai Environmental Protection Bureau, Beihai Guangri 536000;2. Beihai Environmental Monitoring Central Station, Beihai Guangri 536000)Abstract: Coal water slurry is a kind of inform and stable clean liquid fuel made up of 60% to68% of coal and 32% to 40% of water or wastewater by adding 5% of additive after mixingand grinding, which is burnt by spraying. The technology of coal water slurry is almost ma-ture,and has been widely used in industrial boiler and furnace. In comparison with coal,onthe same conditions coal water slurry can save 32% of coal, reduce SO2 and dust emissionsbeyond% and 82% respectively. Self-prepared coal water slurry can save more than 20%of cost. When coal water slurry is applied to treat cotton pulp digestion wastewater, the investment is 50% less than alkali recovery project, and can achieve zero emission. Since theTenth Five-year Plan, the Chinese government has attached great importance to coal waterslurry development, it has a wide development prospectKey words: coal water slurry; burning system; energy saving and emission reduction; compre-heensive benefit:收稿日期:2010-07-15者简介:吴良忠(1971—),男,广西北海人,毕业于广西农业大学环境保护专业,注册环评师,主要从事环境影响评价和生态保护方面的工作46循环经济与可持续发展中国环境管理干部学院学报2010年12月《国家“十一五”规划纲要》提出了“十一五”期(60%~68%),以水或高浓度的有机废水为辅间单位国内生产总值能耗降低20%左右,主要污(32%~40%)经专用设备研磨、充分混合,在染物排放总量减少10%的约束性指标。我国的燃0.5%化学添加剂的作用下,形成均匀稳定的流煤工业锅炉(窑炉)和高浓度有机废水污染严重,体。水煤浆通常以流态雾化喷燃方式燃烧2-4,是节能减排工作要解决的重点。为此,本文浅其基本工作程序是:水煤浆经供浆泵输至过滤器析了一种煤基流体清洁燃料——水煤浆在工业锅后,在空气压缩机产生的高压气体作用下经特制炉(窑炉)和高浓度有机废水节能减排中的应用及喷枪送入燃烧器,用油点火,在炉膛内燃烧;产生发展前景。的废气经高效除尘脱硫处理后,由烟囱排入大气。1水煤浆的制备与燃烧系统水煤浆的制备与燃烧系统工艺流程如图1。水煤浆以洗精煤或低灰、低硫的原煤为主水或废水过滤器匚廉机浆器破碎皮带秤添加剂计量泵级搅拌器研剪机级搅拌器过滤器空压机储气螻排空储浆罐供浆泵过滤器锅炉或窑炉除尘脱硫油点火图1水煤浆的制备与燃烧系统工艺流程2水煤浆技术的应用现状中的应用2.1水煤浆在工业锅炉(窑炉)中的应用张家港市锦丰轧花剥绒有限责任公司产生的水煤浆在我国经过近30年的研究开发、工业棉浆粕黑液高浓度有机废水约6万t/a。该公司性实验和商业性示范应用历程,其生产与应用技鉴于黑液碱回收设施投资大、运行成本高,委托术基本成熟,已推广到绝大部分省、区、市。据江苏东大热能机械制造有限公司利用水煤浆技术2006年8~9月国家发改委会同有关部门的调对棉浆粕黑液进行资源化治理。其技术路线是:查,全国水煤浆生产能力达1500万t/a以上,在将现有的20t/h、35t/h二台燃煤锅炉的燃烧系20多台燃油锅炉、300台工业锅炉及数百台工业统进行改造,使其适用于燃烧用棉浆粕黑液制成窑炉上替代燃油、燃气和燃煤的水煤浆;将棉浆粕黑液与洗精煤按一定配比,采由于水煤浆在工业锅炉(1~150t/h)和工业用新型湿式研磨工艺制成水煤浆供锅炉燃烧。所窑炉(陶瓷行业的喷雾干燥塔、油田的盘管式燃油形成的工艺流程如图1所示炉、导热油炉等)上的节能减排和经济效益显著,该工程竣工后,在实现棉浆粕黑液零排放和目前在这方面的应用发展较快。据悉,山西省、天锅炉废气稳定达标排放的同时,还形成了15万t/津市、杭州市、南宁市、兰州市、鹤壁市、铜川市等a水煤浆的生产能力;2008年9月通过了苏州市地的人民政府均下文大力推广应用水煤浆技术,环保局的验收。其中有的地市还出台了鼓励扶持政策。利用水煤浆技术资源化治理棉浆粕黑液的主2.2水煤浆技术在资源化治理高浓度有机废水要特点表现在:(1)该工程总投资近500万元,约2010年第6期吳良忠韦业余礼明等水煤浆在节能减排中的应用及发展前景占碱回收工程投资的1/2,不仅投资少,而且节省占地面积,又改善了周边环境。(3)水煤浆与燃油了碱回收工程的运行费用。(2)年产15万t水煤相似,用储罐运输和储存,减少了固体煤运输过程浆,企业消耗6万t,9万t外卖,至少可获利的污染和储存的占地面积。水煤浆的理化性能稳1000万元,半年左右即可收回投资。(3)棉浆粕定,在运输和储存中几乎没有任何危险。(4)水煤黑液的发热值约800大卡/kg,并含有木质素、苯浆锅炉可以迅速达到900~1200℃连续稳定燃磺酸纳等水煤浆所需的添加剂,比用自来水制备烧,避免了燃煤锅炉加煤时低温燃烧不充分的污水煤浆的成本明显降低。(4)棉浆粕黑液制成的染过程,也避免了燃油锅炉高温(1300℃以上)水煤浆含稀碱液成分,与燃烧过程中产生的SO2燃烧产生的大量氮氧化物污染。(5)水煤浆锅炉废气发生反应,起到炉内脱硫作用。外排废气中烟气黑度、烟尘和SO2等均达到《锅江苏东大热能机械制造有限公司研究利用水炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)一类煤浆技术资源化治理棉浆粕黑液,以其显著的环区Ⅱ时段的燃油锅炉标准,同时也基本杜绝了锅境效益、经济效益和社会效益开创了实现高浓度妒房常有的煤烟或油烟气味,完全可满足环保有机废水零排放的先河,从而为酒精、造纸、制药、要求。淀粉和印染等行业的高浓度有机废水资源化治理3.2水煤浆的综合效益开辟了一条新的有效途径我国现有在用的中小型工业锅炉50多万台,3水煤浆的特点与综合效益总容量约180万蒸t/h,其中燃煤锅炉约163万蒸3.1水煤浆的特点t/h,燃油(柴油和重油)锅炉约16.5万蒸t/h,其与固体燃料煤和燃油相比,水煤浆具有许多余为燃气和燃电锅炉。若全国中小型燃煤和燃油优异的特点:(1)水煤浆的燃尽率由固体燃料煤的工业锅炉均改燃水煤浆,锅炉运行时间平均按每70%~80%提高到98%以上,水煤浆锅炉的热效天16h、全年300d计,则每年产生的综合效益主率由传统燃煤锅炉的65%~70%提高到84%以要体现如下:上,具有高度节能的特点。(2)水煤浆锅炉炉渣3.2.1水煤浆的节能效益中的含炭量由传统燃烧锅炉的13.7%下降到2%水煤浆替代其他燃料在中小型锅炉应用上的以下,灰渣排放量的明显降低,既减少了锅炉房的节能情况如表1。表1全国中小型工业锅炉燃用不同然料的耗量锅炉名称燃料名称燃尽率耗量/t蒸总容量总耗量(%)(%)大卡/kg)(万t蒸/h)(万t蒸/h(亿t/a)水煤浆锅炉水煤浆4173(112)13.54(8.76)燃煤锅炉650089812.91燃油柴油1000016.5重油9注:用发热值6500大卡/kg的煤炭制成的水煤浆发热值为4225大卡/kg,括号内的数字为扣除含水量后的实际耗煤量由表1可知,用发热值6500大卡/kg的煤炭3.2.2水煤浆的减排效益制成Ⅲ级水煤浆后,燃水煤浆比燃煤每吨蒸气可在同等产汽量条件下,用同一种煤制成Ⅲ级少耗煤53kg,节煤32%。全国中小型工业锅炉水煤浆后,两种不同燃烧方式的排污状况示如均改燃水煤浆后,每年可节煤4.15亿t,替代或节表2油5800万t。表2水煤浆锅炉与燃煤锅炉的排污状况比较燃料组分烟尘灰分总耗量锅炉名称硫分(%)灰分(%)(%)(亿t/a)脱硫率排放量除尘率排放量(万t/a)万t/a)水煤浆锅炉13.54燃煤锅炉1.1512.9148循环经济与可持续发展中国环境管理干部学院学报2010年12月由表2可知,全国均采用水煤浆锅炉替代燃为便于比较水煤浆与其他燃料在同等产汽量煤锅炉后,每年可减排SO277.23万t和烟尘条件下的经济效益,以广西南宁近期燃料物价为59.33万t,削减量分别为7.81%和82.96%例进行分析的结果如表32.3水煤浆的经济效益表3同等产汽量条件下各种燃料成本比较燃料名称单价耗量/t蒸成本/t蒸发总容量总成本(元/个)(万t蒸/h)(亿元/a)水煤浆商品148.78104,67煤16310454燃料油16.53215由表3可知,每吨蒸汽的成本,燃市售商品水4.2技术优势和产业化的支撑煤浆比燃煤高16.78元,比燃油低257.22元。水我国的水煤浆制备与燃烧技术基本成熟,其煤浆倍受燃油用户的青睐,因改燃水煤浆锅炉后产品不仅在国内得到广泛应用,而且远销朝鲜、泰半年内就可收回购买水煤浆锅炉和锅炉房改造工国、印尼巴基斯坦、哥伦比亚、毛里求斯等国。水程的投资;全国燃油锅炉均改用水煤浆锅炉后,不煤浆在工业锅炉应用中显现的节能(节煤30%以仅可省钱约2037亿元,而且能有效缓解燃料油上)减排(削减的烟尘和SO2均达70%以上)和日益紧缺的压力。对燃煤用户而言,为达到环保经济(运行成本比燃料油低60%以上)等效益,外减排要求,改燃水煤浆后,在经济上基本也能排废气中主要污染物均达到GB13271-2001《锅承担。炉大气污染物排放标准》一类区Ⅱ时段的燃油锅燃自制水煤浆,每吨蒸汽比燃煤约低27.33妒炉标准,能行之有效的替代燃料油,以及运输和储元,对用汽量较大的燃煤锅炉(50t/h以上)企业存过程安全、无污染的特点,基本构筑成稳定、经言,将燃煤锅炉改造成燃水煤浆,上马一套炉前济、清洁的能源供应体系,同时也为实现温家宝总自制水煤浆机组,在自产自销的情况下,与燃煤相理2007年在全国节能减排工作电视电话会议上比,2年左右即可收回工程投资。提出的“五年实现节能1亿吨标准煤”目标,创造4水煤浆的发展前景了有利条件4.1资源优势和国家产业政策的扶持江苏东大热能机械制造有限公司研究应用水我国化石能源探明储量中,煤炭占92.94%,煤浆技术,以投入少、产出多的模式成功实现棉浆石油占5.35%天然气占1.71%,其特点是富煤、粕黑液零排放的范例揭示了水煤浆技术将在资贫油、少气。由于燃料油不足我国石油进口量逐源化治理高浓度有机废水中起着重要作用。年增加,进口的原油、重油含硫量普遍较高,燃高水煤浆技术在我国已经产业化许多水煤浆硫油不仅污染严重,而且给国家能源安全造成威设备生产厂家在全国绝大部分地区设有分公司或胁。水煤浆不仅具有低污染、高效、节能、运行成办事处,形成的生产、销售和售后维修服务的经营本低等突出优点,而且充分发挥了我国富煤的资链为水煤浆技术的推广应用提供了保障。源优势,因此,国家对发展水煤浆产业一直十分重综上所述,水煤浆产业顺应了《国家“十一五”规视。自“十五”以来国家有关部门在下发的各项划纲要》提出的积极开发和推广资源节约、替代利用有关文件中,如《关于印发节约和替代燃油“十五”技术形成了健康文明节约资源的消费模式。可以规划的通知》(国经贸资源[2001]1019号)、《关于预见,水煤浆在节能减排中具有广阔的发展前景发布2002年国家重点环境保护实用技术项目的参考文献通知》(环发[2002]11号)、国家发改委发布的《产业结构调整指导目录(200年度本)》和《当前优[]林华荣,庞兴云,崔珊珊等.水煤浆在节能减排中的应用价先发展的高技术产业化重点领域指南(2007年值[门].环境与可持续发展,2008,(3):4951.度)》,均将水煤浆技术列为重要内容之(下转第52页)52循环经济与可持续发展中国环境管理干部学院学报2010年12月设计适用周期,产品更新换代很快,所以,说服消第二,为获取补贴,回收处理企业有谎报实际处理费者延长产品使用期是有必要的。而我国的情况量的动机。为解决生产商的定义问题政府部门正好相反,产品的平均使用期都髙于生产商最初要加强走私监管。政府应对走私、山寨和无牌产的设计使用期限。很多电子产品都经过维修、喷品的市场份额展开调研。对于回收处理厂谎报处漆很多次。然而,这也涉及产品安全及能耗。为理量的问题,政府要加强监管体系建立。上述的解决这些问题,政府应致力于建立二手产品的国电子废弃物处理基金只对正规的回收处理企业补家标准和强制报销年限。贴。然而,非正规处理商有可能提高回收价。所同时,对回收处理企业按处理量进行补贴,回以,有必要对非正规的回收途径加强环境控制监收处理企业存在谎报处理量而骗取补贴的可能,管作为补充措施。EPR的政策也许不是我国电另外,这些企业也有可能将回收上来的电子废弃子废物处理问题的灵丹妙药。关于电子废物产生物转卖二手市场。为防止此类情况的发生,废弃的库存研究和电子废物物质流的研究,还应该包电器电子产品处理基金管理部门及政府监督管理括走私品调查、仿制品市场份额、小生产者和组装部门要加强对处理企业的回收量及拆解量的监产品。EPR的有效实施需要其他政策措施,如加管。实际上,引进了一套第三方监管和处理过程强边境管制以打击走私产品、知识产权保护的录像的管理机制,对如何减少电子废物基金使用配合。监管的费用也展开讨论。参考文献补贴量也是需要仔细考虑的,政府和废弃电器电子产品处理基金管理委员会都不希望回收和1商务部发改委,公安部,建设都,工商总局,环保总局,再生处理企业通过补贴获利。但是,也要使正规的回资源回收管理办法.商务部令[2007]第8号,2007.3.27收处理企业补贴后能够与非正规的回收处理企业[2]曾晶,马祖军代颖.我国废弃电器电子产品回收处理费用机制研究[].物流科技,2009,(11):75-78竞争。如果原材料价格上升,处理企业可以高价[3]陈魁姚从容电子废弃物的再循环利用:企业、政府与公众出售。这时政府要适当地调低补贴量,以平衡处的角色和责任[].再生资源研究,2006,(01):18-22理企业的收益。补贴量要综合考虑电子废物回收[4]oECD. Economic aspects of extended producer responsibility价、原材料市场价及回收成本等方面的因素。M].20043结论5]孙亚锋,韦家旭浅述日本生产者责任扩大的选择[].经济师.2002,(4):9293综上所述我国实施EPR主要面临以下两方[6]顾巧论,高铁杠石连栓于博弈论的逆向供应链定价策略面的困难:第一,生产商的定义问题,小作坊、私自分析[].系统工程理论与实践,200,3):2025组装和走私的大量存在使政府很难定义生产商。(上接第48页)[2]高志芳,朱书全,黄波,等.粒度分布对提质褐煤水煤浆性能[5]孙素敏陈畅,曹佩文.浅谈水煤浆技术及其应用[门].印染,影响的研究[门.选煤技术,2009,(1):1-5[3]李安,水煤浆技术发展现状及其新进展[冂].煤炭科学技术,[6]何秀院.利用煤泥和制浆造纸黑液废水制备经济环保型水煤浆[J.化工进展,2010,(229):428430.[4]马玉峰,李建强,万启科,等.水煤浆燃烧技术及其发展[刀].[7许胜军张生安,刘玉国,等,燃煤锅炉改烧水煤浆的应用洁净煤技术,2003,9(3):13-17[].山东化工,2010,(39);384