低质原料煤制备水煤浆及其燃烧

2006年第4期ENERGY CONSERVATION(总第285期)低质原料煤制备水煤浆及其燃烧赵立鸿,姜成(沈阳石蜡化工有公司,辽宁沈阳110141)摘要:介绍了使用低质原料煤制浆的方法及燃烧情况,说明燃用低浓度水煤浆闷样可以得到较好的效关键词:水煤浆;燃烧;雾化;洁净中图分类号:TQ5344文献标识码:B文章编号:1004-7948(2006)04-0052-021前言水煤浆控制指标中的浓度与粘度这两个参数是水煤浆是一种以煤代油的洁净燃料,即将煤研互相制约的,分散剂使煤粉颗粒亲水性增强,减小煤磨成一定粒度(平均粒径30μm左右),与水、添加剂颗粒间的相互引力,从而使煤浆流动性增强。稳定混合熟化后制成的一种煤基浆体。水煤浆浓度一般剂则是使煤粉颗粒间形成具有一定强度的骨架结构控制在66%以上,表观粘度1000mPas左右,可以来防止其沉淀。浓度增加则煤浆着火所需热量降泵迭、雾化、贮存与稳定着火燃烧。由于水煤浆与燃低,同时粘度也必然增加,给煤浆雾化造成困难。所料重油在相同热值下相比,其价格仅为重油的1/2以制浆过程既要提高煤浆浓度还要尽量降低煤浆粘左右,以水煤浆代油具有显著的经济效益同时也是度,这样才能提供较好的燃烧条件。从表1可以看节约原油的重要措施。出某种成浆性较差的原料煤的粘度随着浓度的变化燃用水煤浆与直接烧煤粉相比,具有燃烧效率而发生变化。高、负荷易调控、节能和环境效益好等优点,但制浆表1我厂某原料煤制浆数据的成本却高于制粉的成本,所以在能够保证锅炉稳粘度(25℃)稳定剂添加率分散剂添加率定燃烧的前提下为了降低蒸汽成本,不得不选择价浓度/%稳定性/mPa's格较低、成浆性较差的原料煤来制浆。如果每吨煤节省100元,每吨浆节省70元,燃烧劣质煤的蒸发63.3热损失及燃料不完全燃烧损失按水煤浆热值的15%计算,每吨蒸汽耗浆按01t计算,则全年可节约50万元左右。0.15我厂自备电厂的一台75u/h燃油锅炉2003年11380.105(36%)造成水煤浆锅炉,使用低质原料煤制浆,取得了较6110460.10好的经济效益。61,66.02提高水煤浆质量表2邢台东庞煤矿制浆厂制浆数据低质原料煤本身理化性能直接影响煤的成浆性,特点是哈氏可磨指数低(一般小于50)、挥发分浓度/%粘度(25℃)分散剂添加率稳定性低、灰含量大(大于10%)内水较高、表面活性差等,这些因素直接影响其制浆质量,使煤浆浓度低、" TYH中国煤化工CNMHG5(7%)粘度大、稳定性较差,使燃烧更加困难。从表1及表3.02对比可以看出不同煤种制浆的差异。8203.02006年第4期节能(总第285期)ENERGY CONSERVATION53为了提高水煤浆浓度,我们分别从以下几方面水产生水爆及水煤气反应以致最后燃尽。进行了调整:第一个阶段在燃烧器内完成,我厂使用的是撞(1)因为低质原煤的硬度大,煤粉的级配较难控击式多级雾化喷嘴,雾化蒸汽使用减温减压后的过制,我们改进了破碎机结构保证破碎后的原煤颗粒热蒸汽,煤浆在燃烧器内被加热,水分蒸发,雾化。小于3mm比例在70%以上,减少球磨机磨矿难度,如果水煤浆浓度低,水分蒸发不完全,将延长第二步增加煤粉堆积率。的加热时间,但由于雾化后的颗粒直径一般小于(2)我厂使用的制浆工艺是高浓度湿法制浆工50m,水分易蒸发吸热少,对燃烧影响不大。若水艺,原工艺在过滤器后加入稳定剂溶液来增加煤浆煤浆粘度过大,则燃烧器出口流速下降,使雾化困稳定性,我们将其改为在球磨机入口加入分散剂与难雾化后的颗粒直径变大煤颗粒比表面积减小稳定剂的混合溶液(见图1),这样既增加了混合时从而影响了煤颗粒的挥发分析出速度及焦炭燃尽时间,又增强了捏混强度,使分散剂、稳定剂同时与煤间,使火焰后移,炉膛岀口温度升高。同时由于煤颗粉颗粒作用。改进前怀疑会影响分散剂的作用效粒重量大、流速慢,使其在高温区的滞留时间延长果,但经过实际生产发现工艺改进后水煤浆浓度/粘造成灰分在高温区熔化粘连(灰熔点1400℃),最后度比没有较大变化,同时经过剪切熟化后的稳定性结成大块焦渣落入冷灰斗,由于熔化冷却后的焦渣有了明显改善,减少了各过程的沉淀损失。非常坚硬,打焦困难,最后将冷灰斗堵死,被迫停炉水分散剂+稳定剂清焦}[1口m了一[-区4结论使用成浆性较差的原料煤制浆同样可以达到较图1制浆流程示意图好的燃烧效果及燃烧效率。水煤浆燃烧关键有以下原工艺中添加的稳定剂是015%的溶液,这就几方面:又一次降低了煤浆浓度,工艺改进后直接将干基稳(1)良好的雾化质量定剂加入分散剂溶液中,这样可以减少0.5%的浓虽然水煤浆浓度较低(从经验看60%以上即可度损失。稳定燃烧),只要提高雾化蒸汽温度即可缩短水分蒸(3)选用合适的添加剂。根据煤种选择分散剂发时间。选择合适的燃烧器降低水煤浆粘度提高的性质,使其更能改善原煤的表面性质,使煤浆在相煤浆出口流速。粘度在800~1200mPa·s之间即可同粘度下具有更好的流动性,同时保证其与稳定剂得到良好的雾化效果,水煤浆雾炬颗粒越细越有利的配合效果。于燃烧。调整后煤浆质量有了一定的提高(2)良好的燃烧环境3煤浆的燃烧水煤浆燃烧吸热主要来源于高温回流烟气及火我厂锅炉燃烧的特点是有瓦斯(副产品)伴燃瓦斯燃烧器在水煤浆燃烧器的下二次风位置,瓦痧焰、水冷壁的辐射热,所以提高热风温度及调整好、二次风的配比将使燃烧更稳定燃烧产生的高温使水煤浆雾炬周围的回流烟气温度(3)降低炉膛出口温度,防止飞灰熔化结焦相应升高,所以使水煤浆燃烧更加容易,但在使用低虽然水煤浆因水分蒸发造成着火点后移,燃烧质水爆浆的初期走入了误区:认为水媒浆的浓度越困难,但水分蒸发之后再经过挥发分析出,使炭粒的高燃烧越容易也越稳定,忽视了粘度对燃烧影响的比表面积及微孔容积大于一般炭粒在相同条件下重要性(粘度基本在1300-1400mPa…s,最大1660更有利于煤粒燃烧时的化学反应速度及深度,达到mPas),导致炉膛严重结焦被迫停炉。较高的燃烧效率。所以选择合适的煤种,提高水煤水煤浆燃烧可以分成四个阶段,即浆质好燃烧燃烧水煤浆不但可以得到较好(1)不等温加热阶段,蒸发水分及雾化;的环中国煤化工子的经济效益。(2)快速加热,水分完全蒸发煤浆颗粒结团作者CNMHG币,从事锅炉运行管理(3)挥发分析出与燃烧阶段(4)焦炭燃烧与燃尽阶段,水煤浆中煤颗粒的内(收稿日期:2006-01-09;修回日期:2006-03-06)