精细水煤浆的燃烧

第3期选煤技术No. 32001年6月COAL PREP ARATION TECHNOLOGYJun 2001猎驷水猓浆的盎烧李红枫王新国支献华(中国矿业大学北京校区北京市100083)李红妹(密山市教师进修学校黑龙江省密山市158300摘要以实验为依据,描述了精细水煤浆雾化、燃烧的过程,证明了精细水煤浆具有完全替代柴油然用的功效关键词精细水煤浆雾化旋流式燃烧器中图分类号:TQ5344文献标识码:A绪论般情况,精细水煤浆是指制浆所用煤粉的灰世界石油价格的持续升温,使发展中国家的经分A≤1%,粒度≤30pm,浆的质量浓度50%济安全受到严重的威胁,美、日等国也纷纷抛出战5%,粘度≤300mPa·s,浆的稳定性高(≥1个月略储备油,来缓解石油价格对经济的压力,同时无硬沉淀),热值大于14.63M以上的煤水混合各国加紧了寻找可再生能源和可替代石油的燃料的物。可见精细水煤浆是水煤浆精品,具有灰分极步伐。水煤浆便是一种可替代石油的煤基代油燃低,粒度很细,热值高,粘度适中,流动性好,稳料。在我国发展水煤浆技术,其社会效益和经济效定性高等特点益更明显,其原因是:①贫油富煤是我国的国情,本实验使用的是大同煤,煤的内在水分245%,石油的储量已经使我们不能把它仅仅作为燃料而烧经过多级分选和筛磨,其灰分A=0.7%;经过掉;②我国科技工作者经过20年的攻关、研究,水rasterIzer X激光粒度分析仪的分析,其体积平均煤浆的加工工艺及技术,在某些方面已经居于世界粒度为076um,粒度分布情况见表】。所制备的精领先水平;③我国是煤炭生产、消费大国,煤炭深细水煤浆浓度为5001%,分散剂含量100%,稳定加工技术、设备成熟,已经能够独立完成各档次的剂0.25%,粘度150mPa·s,热值约15.05MJ。水煤浆加工;④我国可生产水煤浆的煤种多而齐表1粒度分析全,价格偏低,劳动力和添加剂的成本低,所以水含址/%90100煤浆的价格与发达国家相比是低壕的:⑤水煤浆的直径/m0510743312204生产、储运和燃用都有利于环境保护等等。该文提出了精细水煤浆的特性,以精细水煤浆的雾化燃烧实验为例,说明了用精细水煤浆替代柴油燃用是完供浆系统和雾化实验全可行的。31精细水煤浆的雾化方法精细水煤浆雾化的目的是力图增加单位重量燃2精细水煤浆的特性料的表面积,以促进蒸发,同时使雾化流向适当的作着简介李虹枫男,37岁,196年毕业于西隋交通学万向分散,促进与周围空气的混合,以提高燃烧强收稿日期:2000-11-16河北建科特学院在眼博十牛。现从事矿物加工专业,研度和燃烧效率口。算3期李红枫等:精细水煤浆的燃烧201年6月25日表性的有以下几类:①将液体加压,由喷头高速喷理图如图1所示。根据燃浆量,计算出燃烧器内径出的油压喷雾型:②借助于空气或蒸汽等流体的喷为0125m,体积为0245m3流,使液体燃料雾化的二流体喷雾型;③将液体燃料供给高速旋转的杯或圆板,借助于离心力使其雾RAY化的旋转型;④使两种液体燃料相互冲击,或者液再排体燃料冲击金属板,而进行雾化的对冲喷雾型:⑤水煤旅+化空气借助于声波、超声波等的作用,使液体燃料振动,而进行分裂雾化的振动雾化型;⑥将液体燃料加以图1烧原图高压静电,使其雾化的静电型,等等。42柴油点火过本实验采用的雾化方法为方法(2),实验情由于精细水煤浆的冷态点火困难,所以采用燃况如下所述柴油预热点火,其过程如下:将柴油注入油罐中,3.2供浆系和供浆实验加04MPa左右的空气压力,使其雾化,插入燃烧供浆系统采用压力输送,即利用压缩空气钢瓶器内点燃,同时加一次配风,引导火焰旋转,再增的气压,将储浆钢瓶中的精细水煤浆压挤,进入喷加二次配风,使柴油充分燃烧。枪。根据燃烧浆,用手动阀门调节压缩空气钢瓶43柴油精细水煤浆混燃过程的出口压力,达到控制燃浆量。经实验观察,精细当柴油燃烧加热温度接近1200℃时,将准备好水煤浆的供浆系统工况良好。的供浆、雾化装置与喷嘴连接好,插入喷浆孔,在33主要雾化设备减少喷油量的同时,开启供浆、雾化装置和打开喷喷嘴选用中120mm的内混式喷嘴,经测试,嘴开关,此时会出现“轰”声和爆燃现象,燃烧器浆体在04MPa压力下,精细水煤浆的流量可达到内的火焰迅速增加,烟气量也有所增加,适当调整10kgh,能满足实验要求。空压机釆用的是容量为喷油量、喷浆量和配风量,使燃烧器内的燃烧达到10kg,出口最大压力为07 7MPa,功率为1.kW的最充分XINBAO牌空压机。44精细水煤浆的燃烧过程雾化实验是在室外进行的,在压缩空气钢瓶的经过点火、混燃过程的旋流燃烧器,其内部温出口压力为04MPa、空压机的出口压力为04MPa.度已达到0℃以上,关闭供油阀,取出油枪,精的情况下,精细水煤浆的雾化质量良好,雾炬角约细水煤浆能够稳定地燃烧,适当调整配风,使燃烧雾炬长度约13m达到最佳状态。34寡化情况分析精细水煤浆以雾炬的形式喷入炉膛,受到高温在04MP的煤浆压力、0MPa的压缩空气烟气的对流及辐射作用,被高速加热,雾炬经历了下,由于精细水煤浆的粒度细(100%≤22.04加热,水分析出,软化结团,雾炬扩散,挥发分析μm),粘度适中(150mPa·s),选用内混式喷出燃烧,焦炭燃烧等过程,精细水煤浆因含水量嘴,所以很容易使浆滴破碎成细滴,雾化效果良大,水分析出所用的时间比煤粉燃烧所占时间略好,满足了燃烧的要求。长,但仍为毫秒级,水分析出占总的燃烧时间的0%~05%;精细水煤浆雾炬的结团现象,已经4精细水煤浆的燃烧实验被多个实验所证实,在煤浆结团和破碎阶段,煤团中存在着粘着力和热膨胀力,随着煤浆温度的不断4l旋流式燃烧器简介提高,最终热膨胀力克服粘着力而使煤团破碎,雾水煤浆在燃烧器内的热传递是以对流换热和辐炬扩散并使挥发分析出燃烧:随着燃烧强度的进射换热为主,所以为了增加换热面积,选用了旋流步提高,焦炭燃烧直至燃尽式燃烧器。旋流式燃烧器由于旋流的作用,使水煤浆的运动轨迹变长,同时也是山于旋流的作用,使5结论中心形成负压腔,增加了高温烟气的回流量,使水煤浆的燃烧更加允分,造成良性燃烧。燃烧器的原从价格上讲精细水煤浆在水煤浆中价格最高,在生产地售价约600~700元/t;它的热值能达到下,完全代替柴油燃用,无论从经济效益还是社会1463Mt以上,即3t精细水煤浆的发热量相当于lt效益讲,它的重要作用不能低估。柴油的发热量,而价格却是柴油的三分之二(以柴油现价3000元∧计算),在获得等发热量的情况1陈树义,张丽钤燃料燃烧及燃烧裳置北京:冶盒工业出版下,燃用精细水煤浆成本比燃用柴油节省三分之社,1985,其经济效益可观;精细水煤浆的燃烧效率高,2张兆顺,崔桂膏流体力学北京清华大学出嬴社199可达到99%;由于精细水煤浆的灰分低,若燃烧控岑可法,姚强等煤浆尴烧、瀛动,传热和气化的理论与制得好并且适当配以除尘,其燃烧排放不是问题应用技术杭州浙江大学出版社1997另外,因为水煤浆的燃烧温度比煤的其他方式燃烧4胡震岗,糞信仪燃料与艦烧理论北京清华大学出版社温度低100~200℃,其NO的排放比其他方式低,可5许洪元,罗先武料因液泵,北京:清华大学出瓶社减少温室效应。2000由于精细水煤浆的特性,使它能够在现有条件(收稿日期:2000116责任编辑:刁乃秋)