水煤浆技术应用现状及对策分析

水煤浆技术应用现状及对策分析刘志群水煤浆技术应用现状及对策分析Application Status and CountermeasureAnalysis on the technology of Coal Water Mixture刘志群(沈阳环境科学研究院沈阳110016)摘要文章对水煤浆技术在工业化应用过程中出现的技术问题进行了分析并提出了相应的对箪。关镳词水煤浆锅炉除尘器Abstract The technical problems of coal water mixture in utilization are studied and the correspondent measures are putKey words Coal Water Mixture Boiler Dust Remover我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国也30%35%的水和约1%的添加剂制成的混合物。是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。合格的水煤浆应达到如下技术要求见表1到本世纪中叶,以煤为主的能源结构将不会改变。表1水煤浆技术指标2003年我国的煤炭消费量已超过17亿t,占能源项目技术指标消费比例的70%以上;而石油天然气则分别只占浓度66%~70%±1%17.2%和32%,其中进口原油占25%已超过份30%左右7000万t。由于海湾地区持续不断的战争,引发的黏度1士0.2Pa·s25℃,100s1时平均粒度<50m最大粒径<300m国际市场原油价格持续上涨,导致国家所面临的外灰分<9%硫分0.3%~0.5%汇负担和能源安全危机前所未见。因此根据我国发热量18.8%~20.1/MJ·kg1能源以煤为主的国情,结合资源、技术和经济条件,稳定性1~3个月研究和开发技术可靠经济可行的以煤代油技术,1.2水煤浆燃烧的技术要求以便应对日趋严峻的国际石油市场,保证能源与环水煤浆的燃烧过程与原理与燃油锅炉类似,但境的安全和可持续发展,是当前所面临的重要课是由于水煤浆燃料相对原煤、油、天然气等原料的题不同物理化学特性燃烧系统必须作特殊的设计,水煤浆作为煤的洁净燃烧和以煤代油技术的制备好的水煤浆在锅炉的燃烧系统应经过下列重新产品近年来得到人们的高度重视,并在某些行业要过程得到工业化应用,但在实际运行过程中暴露出的技(1)防止沉淀发生的炉前搅拌系统;术问题需要解决。本文对上述问题产生的原因和(2)防止堵塞的炉前过滤系统(在线过滤器)。解决的方法进行了分析和讨论。过滤器需具有承压、密封和清洗等功能;(3)具有连续稳定调节能力的供浆系统;水煤浆的技术要求及特点(4)雾化系统以压缩空气或蒸汽为介质进行雾1.1水煤浆制备的技术要求化,雾化喷嘴的设计好坏将直接影响水煤浆的点火水煤浆是由65%~70%不同粒度分布的煤、和燃烧效率;收稿日期:2005-08-17修回日期:2005-08-29作者简介:刘志群(1958-),男,辽宁海城人,高级工程师中国煤化工环境保护科学第32卷第5期206年10月5)炉内布置应满足水煤浆的特殊燃烧性能;2.2中小型锅炉燃烧水煤浆技术尚需完善(6)燃烧器需满足含水30%条件下的完全燃随着锅炉污染物排放标准的提高,多数城市提烧。因此燃烧器的设计将直接影响水煤浆的点火出:市内的中小型燃煤锅炉禁烧原煤,改用燃油和和燃烧效率;天然气,而高昂的燃料代价使企业和用户难以承(7)燃烧后的除灰排渣和除尘系统都须按照受。水煤浆以其价格便宜、可以密闭运输和清洁高水煤浆特性作相应的设计。效的特点受到城市的关注。目前国内在用的中小1.3水煤浆的技术特点型水煤浆锅炉约有150台左右;出力为lt/h、2t/h、水煤浆具有良好的流动性和稳定性,可以像石4t/h、6t/h、10t/h至20t/h不等。上述锅炉中,有油产品一样储存、运输,并且具有不易燃不污染的相当数量是燃油改烧水煤浆;部分是直接设计的水优良特性,是目前比较经济和实用的清洁煤代油燃煤浆锅炉。在运行中主要存在如下问题:料。由于水煤浆是由洗精煤制备,其灰分、硫分较2.2.1小型燃油锅炉改烧水渫浆后出力下降低,在燃烧过程中,水分的存在可降低燃烧火焰中由于小型锅炉的炉膛容积较小,难以达到水煤浆完心温度、抑制氮氧化物的产生。此外水煤浆可采用全燃烧所需要的空间要求。由此导致煤基燃料在管道、罐车输送在运输和储存过程中没有污染。燃烧室的停留时间短,燃烧效率达不到设计要求,水煤浆的主要优点在于:使锅炉的出力下降20%~50%。上述问题在4t/h(1)燃烧效率高。水煤浆黏度低于重油,使燃以下燃油锅炉改烧水煤浆后普遍存在。烧负荷易于调节,调节范围可达40%。燃烬率可2.2.2与大型水煤浆锅炉相比,小型水煤浆锅炉达到98%;燃烧效率可达到96%~99%;锅炉效率容易结焦水煤浆是通过高压喷枪高速进入燃在88%以上,达到燃油同等水平,燃烧调节方便、烧室的。由于炉膛容积小,水煤浆极易喷到燃烧室运行稳定可靠。尽管由于加入3%左右的水在炉的壁上而结焦。膛中气化需要的热量占水煤浆热值的5%左右但2.2.3无法解决除渣问题,锅炉不能连续运行由于它的燃烬率高,因此有明显的节能效果。中小型燃油锅炉多采用内胆式炉膛或其他封闭(2)大气污染控制效果明显。由于原料本身的式炉膛,无法设置落渣口及安装除渣机,因此改烧低硫低灰及加入脱硫剂等原因,使得二氧化硫、和水煤浆后锅炉不能连续除渣,每运行2d就须停炉灰渣的排放量较低(脱硫率可达40%)。运行时噪进行人工除渣,无法实现连续运行。声低;排渣活性好燃烧后的灰渣可作为水泥掺合2.2.4中小型水煤浆锅炉的配套除尘脱硫工艺料,没有二次污染。设计和设备选择难度大水煤浆中炭颗粒的平(3)工艺上的优越性。在制浆过程中应用湿式均粒度小于50g,比普通燃煤锅炉的原料煤粒度球磨机,使得磨浆温度低(50℃~60℃),安全可靠:小得多因此燃烧后产生的飞灰颗粒比普通燃煤锅锅炉受热面磨损低于燃煤,维修费用低;不需炉前炉小得多;烟尘排放量大得多。测试数据表明:水备煤系统和备煤场排灰场占地仅为燃煤的1/4。煤浆锅炉的烟尘初始排放浓度可达到400mg/Nm3以上,其中PM占70%以上。要满足目2国内水煤浆应用现状前的燃煤锅炉的排放标准除尘器的设计效率应达2.1大型电站锅炉燃烧水煤浆技术已经成熟到97%以上。目前普通燃煤锅炉除尘器的除尘效1995至2000年,山东白杨河电厂陆续将3台率多在90%以下。因此若水煤浆锅炉配套上述除220t/h燃油锅炉改烧水煤浆连续运行时间超过尘器,则烟尘排放不达标。只有采用静电、布袋和300,燃用水煤浆12万t。运行结果表明:燃烧带水循环系统的高效湿法除尘器,才能使水煤浆锅效率达到98%以上;锅炉效率达到91%;负荷调整炉达标排放但由此带来的设备造价、运行费用高区闻为40%~100%;SO2和NO2排放低于国家(是目前普通燃煤锅炉的1.44倍);系统操作复杂;标准。此后分别在北京燕山石化总公司广东汕头锅炉房面积和空间有限等问题难以解决。万丰热电厂、茂名热电厂、沈阳石蜡化工有限公司相继建成了75~220t/h燃油改烧水煤浆工程。上3对策分析述水煤浆锅炉的工艺和环保指标均达到设计要求。如上所述从烟尘排放量大的角度上讲,水煤中国煤化工水煤浆技术应用现状及对策分析刘志群浆并非是低污染燃烧技术。只有配套先进高效的投资的比重过大,用户难以承受。相比之下高效湿除尘设施,才能使其真正成为煤的洁净燃烧技术。法除尘器具有除尘效率高、设备造价低的优点。但根据我国目前燃煤污染控制的技术水平和应用现是高效湿法除尘器要求灰水分离水循环和烟气脱状,应从以下几方面对水煤浆技术进行改进和完水系统与之配套,导致系统操作复杂运行费用高善:而要满足排放标准,必须且只能采用高效湿法除尘3.1对于20t/h以上的水煤浆锅炉,应选择静电器。目前用于中小型水煤浆锅炉的有筛板塔、鼓泡或布袋除尘器。塔、斜棒栅等高效湿法除尘器。实践证明,上述除3.1.1用于工业生产的水煤浆锅炉静电和布尘器能够满足达标排放的要求,用户在经济上也能袋除尘器具有运行稳定;操作、维护简便运行费用承受得起。低等优点。而生产用锅炉一般是连续运行,排烟温度恒定,不会造成因烟气温度低于露点以下使布袋3.3小型燃油锅炉改烧水煤浆需增加燃烧室的容堵塞的现象发生。因此生产用水煤浆锅炉应配套积。静电或布袋除尘器。在锅炉房面积和空间允许的条件下,可将水煤3.1.2用于供暖的水渫浆锅炉我国东北地区浆燃烧室与原有油炉串联,使煤基燃料在有足够燃多采用间歇供暖的方式。锅炉停运后再启动会导烧时间和空间的条件下,燃烧完全,既满足锅炉效致烟气温度降至露点以下,使布袋堵塞。因此供暖率和出力的要求,又可消除黑烟及粉尘的排放。用水煤浆锅炉应配套静电除尘器。参考文献32对于20t/h以下的水煤浆锅炉,应选择高效湿法除尘器。1.俞珠峰杜铭华等洁净煤技术发展及应用化学工业出版社静电和布袋除尘器的设备造价较高、占工程总(上接第10页)度Φ制御関寸石研究,第15会空筑清浄匕彐夕三礻一沪烘焙5h,从能耗的角度考虑,通风时间在4h以上y彐口一儿研究大会.1997,187~192.选择换气次数3次/h较理想。7.熊野康子他新築集合住宅计石八力了中卜上自然换氪揮芜性有機物置仍低减化记少飞梭,室内環境学会,1999,114~115參考文献8. Li,3 Liu, Y lu, B Xie, S Deng. IMPROVE OF IAQ BY ANEW BAKE- OUT METHOD BASED ON CHAMBER1.朱能王侃红,田哲.空调系统在病态建筑中的特性分析.暖通空TESTS, The 10th international Conference on Indoor Air Quali调,1999,29(2):11~15ty and climate, 2005.2张国强,喻李葵室内装修谨防人类健康杀手中国建筑工业出9. Xudong Yang, Qingyan Chen, Philomena M bluyssen,(1999版杜,2003prediction of short-term and Long-Term voC Emissions from3.野崎淳夫,饭倉一雄,吉澤晋,池田耕一,堀雅宏室内化学物質SBR Bitumen- Backed Carpet Under Different Temperatures污染低减化对策上L八亻夕7少卜劾果〔子01).日本建策ASHRAE TRANSACTIONS, 1998, 104(2):1297-1308学会計画系論文集,2000,(530):61~6610.近藤靖史加信介,村上周三等.揮凳性有機化合物①放散、4.野崎淳夫室内化学物質污染小低滅化对策仁開寸石研究(第1吸脱着等乇元外七还小数值予测k闋寸石研究(子O2)報)室内水儿厶7儿≠七卜VOC污染低減化刘策ELx心亻日本建築学会学術講演梗概集,1999(9);123~124夕7巾卜阅石研究、空氪鯛和?衡生工学会論文集,2000,11.近藤靖史加藤信介,村上周三等:押凳性有機化合物①放散、13~20吸脱着等乇元)外小数值予测k闋寸石研究(03)5. J. R Girman et al. Bake-out of a New Office Building to Re-日本建第学会学術講演梗概集,1999(9):125~126duce volatile Organic Concentrations, Proc. of the 82th Annual12王琨室内空气污染物检测与预测及其控制研究,哈尔滨工业Meeting and Exhibition of the Air Pollution Control Association大学博士学位论文.2004小竿真一郎他,八了夕了中卜仁女召室内水儿厶7儿尹七下流13中国煤化工