发展新型煤基洁净燃料水煤浆的战略意义

候返点环坑丌研究与探讨发展新型煤基活净燃料水煤浆鯨战略意义徐瑾(中国光电技术发展中心浙江杭州310012)摘要从环保、节能、安全、效率及经济性诸方面,论述了新型煤洁净燃料水煤浆的优势。实践证明,水煤浆技术是实现中国能源可持续发展战略的重要途径之关键词水煤浆洁净燃料可持续发展中图分类号:X3821文献标识码:A文章编号:1672-9064(2012)05-026-03当前,世界能源危机和环境污染问题日益严重,石油急学添加剂制成的混合物,目前国内的精煤水煤浆的制备技术剧短缺国际油价波动很大。中国的矿物能源是以煤为主煤比较完善。水煤浆的主要技术要求见表1。炭是长期可依赖的能源,在能源资源结构中占有重要地位。表1水煤浆的国家(一级)标准我国的一次性能源消费结构中煤占60%以上,但能源效率项目技术要求低、环境污染严重。因此,大力发展洁净煤技术,高效清洁地浓度C%>66.0利用我国煤炭资源,对于促进能源与环境协调发展满足国黏度(20℃,剪切率100时)<1200民经济快速稳定发展需要,具有极其重要的战略意义。/mPa·s1清洁燃料水煤浆平均粒度/μm洁净煤技术”一词源于20世纪80年代的美国,是指为灰分Acwm/%硫分St·cwm/%<0.35减少燃煤污染,提高煤炭利用效率,从煤炭开采、加工、燃烧、发热量/(MJ/kg)>19.5(4600kcl/kg)转化和污染等方面,采用新技术的总称。水煤浆cWM(Col挥发分Vda/%Water Mixture),又称CWF( Coal Water Fuel),是一种新型清熔融温度ST/℃>1250洁燃料,俗称液态煤,是由65%-70%的不同颗粒分布的煤和稳定性月不发生不可恢复性的硬30%~35%的水及1%的添加剂的混合物通过物理加工而成沉淀的是一种浆体燃料。水煤浆可以像油一样泵送雾化、贮存2水煤浆的优势和稳定燃烧,其热值相当于燃料油的一半,可代替燃料油用21水煤浆的环保优势于锅炉、电站、工业炉和窑炉,用于代替煤炭燃用,具有燃烧(1)制备与使用条件清洁。制备水煤浆通常采用湿磨工效率高负荷调整便利减少环境污染改善劳动条件和节省艺,所以无粉尘污染,工艺简单,安全性好。结合制浆工艺,还用煤等优点。可变废为宝,治理其他工业废液,例如利用造纸黑液、焦化厂由于水煤浆是一种煤基流体代油燃料,其主要组分是原废水来制备水煤浆。与煤炭相比,水煤浆的运输和储存是在料煤,因此,水煤浆既保持了煤炭原有的特性,又具有石油一密闭条件下进行的,占地面积小,没有煤、灰场地的二次污样的流动性和稳定性适宜远距离、大容量装贮和管道输送染,改善了工作环境和条件,不会造成用户厂区环境污染,燃节省了贮煤场用地,又由于不需安装上煤系统和制粉设备烧时炉前非常清洁。节省了投资。从安全角度考虑,水煤浆没有像煤粉那样的火(2)燃烧污染物的排放可以达标。水煤浆是由经过洗选灾和爆炸的危险。从环保方面考虑水煤浆在制造过程中通后的精煤加工而成的其灰硫含量较低,商品水煤浆的灰含过洗选煤除灰30%-40%,除硫30%。水煤浆处于密封状态量一般在55%以下,燃烧后的烟气经多管除尘处理后,即可没有飞扬的尘土和排水污染,水煤浆燃烧温度低,二氧化氮以满足一般地区的环保要求。若经水膜除尘、静电除尘或布排放量少由于水煤浆源于低硫分低灰分的精选煤,所以烟袋除尘就可以满足高标准环保排放标准。由于水煤浆含有约尘和二氧化硫等的排放量都低于燃油和燃煤,是相对较为洁35%的水,其燃烧火焰温度比煤粉、重油燃烧时低100净的燃料。200℃。水煤浆的硫含量低于04%,而重油的硫含量为10%水煤浆有多个品种,分为精煤浆、精细浆、经济浆、气化25%,水煤浆浆、环保浆和原煤浆。精煤水煤浆是由65%-70%不同颗粒分中国煤化工氐于重油,大大减少了SO2和N布(低硫分、低灰分)的精煤粉,29%~34%的水和约1%的化CNMHG量低,排放指标基本上是国家M∠,以课期罗云不断放大。作耆简介:徐殪(1961-),女,浙江杭州人,工程师,主要从事新能源研究。2012.No5研究与探讨M近点环境表2水煤浆锅炉与燃煤锅炉的排污状况比较燃料组分烟尘锅炉名称烟尘灰分总耗量硫分/%灰分/%/亿t·a脱硫率排放量除尘率排放量/万t·a/t·a水煤浆锅炉156.22249燃煤锅炉28.498在同等产汽量条件下,用水煤浆替代燃料煤的减排效益大约2t水煤浆可代替It重油燃料,水煤浆的价格是如表22900元,1t重油的价格是3600元。用户在实际生产中每替由表2可看出,全国均釆用水煤浆锅炉替代燃煤锅炉代It轻油,可以节省3300元钱,经济效益非常明显。后,每年可减排SO22400万t、烟尘103万t,其消减率分别(2)与煤炭相比,lt水煤浆可代替0.94煤炭燃料,由于高达90%和60%以上。水煤浆只有60%-70%的煤炭,所以节省煤炭约28%,制浆厂2,2水煤浆的节能优势利润可观,政府节约能源减少排放,客户获得节能减排补偿,水煤浆的燃尽率可由原煤散烧的70%~80%提高到98%实现了多方共羸。以上,水煤浆锅炉的热效率可由燃煤锅炉的65%-70%提高(3)在设备改造方面,油炉改烧水煤浆投资低于改烧粉到84%以上,水煤浆替代其他燃料在中小型工业锅炉应用上煤。水煤浆代油可充分利用原有设备,如储油罐等。与改燃粉的节能情况如表3。由表3可看出,每t蒸汽的耗煤量燃煤相比改造费用仅为改粉煤的1/3-12,改造时间为13水煤浆比燃煤少60kg,可节煤35%。全国中小型工业锅炉均3发展新型洁净燃料水煤浆对节能减排的意义改燃水煤浆后,每年可节煤235亿t,替代或节油2900万t。我国是一个缺(石)油少(天然)气,而煤炭资源相对丰富表3全国中小型工业锅炉燃用不同燃料时的耗量的国家。在我国的能源中,已探明的煤炭储量为1.014万亿热效率,发热值、1蒸耗量,总容量、总耗量t,储采比为200a,预计可使用500-700a。而我国的石油总储锅炉名称/(:kg-")kgA万th)A(亿:量为940亿t,探明可开采量为33亿t。储采比为205a,预计水*水媒浆841829116362(4y)可使用20-30。因此煤炭作为一次能源而占主导地位的状燃煤锅炉混合煤7020920171636.69况,在较长一段时期内难以改变。我国的煤炭消费在一次性商品能源消费中的比例接近燃油锅炉重油854016675%,远高于世界平均水平27.3%。但能源效率低、环境污染平均值85.541003.2严重。据统计,二氧化硫排放量的90%,烟尘排放量的70%注:括号内的数宇为扣除含水量后的实际耗煤量是直接由燃煤排放造成的。由于二氧化硫排放总量增长过23水煤浆的安全优势快,我国酸雨的覆盖面积已超过国土面积的30%,二氧化硫水煤浆运输、储存、泵送过程伟常温密闭进行,常态下不易燃,相对燃油和煤粉的易燃易爆来说较为安全。同时解决排放量占全球总排放量的13%,居世界第2位。目前世界能源消费的结构见表54。了能源的运输问题,我国煤炭资源呈北煤南运和西煤东运的格局,管道输浆具有运量大、投资少、沿途煤炭损耗少、不占表5世界能源消费结构地、不受地形限制等优点品种石油天然气煤炭水力(电)核能24水煤浆的效率优势占总销量/%38.621.627.36.735.7水煤浆燃烧由于没有储煤、上煤系统,燃烧效率髙、灰渣我国目前能源消费与几个发达国家能源消费情况的比排量少,可节约人力物力减少维修量提高劳动效率。较见表642.5水煤浆的经济优势表6中国与发达国家能源消费结构比较(1)与石油相比,18t-2It水煤浆可以替代1t燃油,从国家电厂的锅炉应用效果看,燃用水煤浆的燃烧效率大于98%,中国美国日本英国法国德国达到了燃油的同等水平,而二氧化硫、氮氧化物排放量低,环保质量比燃油还高,见表417.1038.4057.0037.8039表4几种燃料的比较天然气1.9023.8010.6023.3012.1016.60热值/kJ锅炉效率煤炭748023.2017.5029.409.2033.00(t蒸汽/元)/%水电1.81.20核能中国煤化工37.201l.10水煤浆重油451443600240从表5、CNMHG工业发达国家的天然气/m337638260023585能源消费主要依赖于石油和天然气,而我国的能源消费是煤轻油/t10800490038炭为主2012.NO5候没点环统团研究与探讨据专家预测,随着国民经济的增长以及人民生活水平的大挑战。提高,我国能源消费将以年均28%的速度增长。我国能源需国家“863计划”先进能源技术领域围绕国家洁净煤技求见表74。术重点示范工程、战略性新兴产业的发展需求,2010年设立表7中国能源需求亿t标准煤了“大规模煤制清洁燃料关键技术及工艺集成研究”的重大2040项目。为进一步贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划消费量14.443,4纲要(2006-2020年)》和《国家“十二五”科学和技术发展规划》,加快推动能源技术产业创新发展,2012年3月,国家科到2040年,我国一次性能源总消费量将比2015年翻技部印发了《洁净煤技术科技发展“十二五”专项规划》,“十番,超过世界人均能源消费。到2040年我国能源消费总量应五”期间,我国煤基清洁燃料将进入多套重大示范工程运在43亿t标准煤左右。行和工业化发展的重要阶段。传统的燃煤方式造成严重的大气污染,适应不了国家可持续的发展战略要求,发展“洁净煤技术”迫在眉睫。水煤浆4结束语我国的洁净煤技术经过几十年的技术开发和研究,在选的问世源于20世纪70年代的世界石油能源危机。我国水煤煤、水煤浆、循环流化床、增压流化床、煤炭气化、煤炭液化等浆技术研究始于1982年,受到了国家和政府的重视。早在领域已经取得了长足的进步。其中水煤浆是煤炭液化的最佳六五”期间,水煤浆技术的开发就被列为国家重点项目。成果,也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。对水煤浆技术1983年5月在浙江大学试验台架上首次实现水煤浆稳的研发,己经完成了从水煤浆的理论基础、制浆、添加剂技术定燃烧。1996年1月江泽民总书记视察水煤浆制备过程的到水煤浆燃烧的一系列攻关课题的研究,应用水平不断提高工作时,对水煤浆技术给予了高度评价,并指出“从战略上与完善。目前我国的水煤浆技术与产量均居世界前列,并在看,中国煤炭资源丰富要充分发挥煤的作用,中国的燃料在代油燃烧发电供热、化工等领域获得了广泛的应用。相当长的时期内要依靠煤,要把水煤浆作为一个战略问题来随着国家对空气质量要求的提高及治理燃煤排放污染考虑,这是一件重要的工作。”我国已把水媒作为一种洁净力度的不断加强,发展水煤浆无疑是节约能源减少污染的煤技术列人了《21世纪议程》。最佳途径。用政策推动清洁能源应用是我国能源安全稳定和2001年11月,国家科技部和国家环保总局联合其他部国民经济的可持续发展的保障。委正式启动“清洁能源行动”。参考文献国发[200544号发布的《国家中长期科学和技术发展1孙素敏,陈畅,曹佩文浅该水煤浆技术及其应用印染,2009(11)规划纲要(2006020年)》中指出:能源在国民经济中具有2林华荣,庞兴云,崔珊,等水媒浆在节能减排中的应用价值环境特别重要的战略地位。我国目前能源供需矛盾尖锐,结构不与可持续发展,2008(3)合理;能源利用效率低;一次能源消费以煤为主,化石能的大3htp/ wenku baidu. com/view/b65128e630blc59eb%6hml量消费造成严重的环境污染。今后15a,满足持续快速增长4宋德富,霍星星水煤浆的应用与前景展望.工程设计与研究,2004的能源需求和能源的清洁高效利用,对能源科技发展提出重(4(上接第23页)参考文献4中国交通运输协会.中国交通年鉴.北京:中国交遁年鉴社,2005Lynn Scholl, Lee Schipper, Nancy Kiang. 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