水煤浆技术的应用与发展趋势

煤炭加工与综合利用No.4.2011COAL PROCESSING &COMPREHENSIVE UTILIZATION水煤浆技术的应用与发属趋势贾传凯,王燕芳,王秀月,詹隆(国家水煤浆工程技术研究中心,北京100013)摘要:从制浆工艺和水煤浆品种、水煤浆添加剂的研发、水煤浆生产智能化等方面介绍了我国水煤浆技术的发展情况;水煤浆制备技术的发展促使水煤浆燃烧应用技术多样化、锅炉装备水平不断提高;水煤浆生产向大型化、洁净化和采用低阶煤、配煤等方向发展;水煤浆的应用将向燃油炉、中小型工业炉和气化工业方向发展。关键词:水煤浆;制备;应用技术;发展趋势中图分类号:TQ534.4文献标识码:A文章编号:10058397(2011)04005503水煤浆作为煤基清洁燃料和气化原料,在我种制备生产出高浓度水煤浆,充分显示了我国水国经历了30a的研发和应用,已进入全面推广阶煤浆制浆技术在近几年来所取得的进步与创新,段。据不完全统计,目前全国水煤浆生产能力已对于进一步扩大制浆用煤选择范围,推动水煤浆超过8000万t。近年来,随着水煤浆技术推广应产业化发展具有积极意义。用领域日益扩大,水煤浆的制浆工艺与燃烧(气选择用造纸黑液、工业废水(污水)及城市污化)应用技术都有了新的发展。泥等废弃物以一定比例与煤粉混合,通过特定的1水煤浆技术的新发展制浆工艺制备出可供炉窑燃用的煤浆,不仅实现了废弃物资源的利用,还可节省原料煤和制浆用1.1新的制浆工艺增加了水煤浆品种水,降低生产成本,市场发展潜力巨大。随着制浆技术不断进步,为了拓宽制浆煤1.2水煤浆添加剂的研发种,针对不同原料煤的特点,采用扬长避短的技由于水煤浆添加剂对水煤浆的性能起着关键术处理措施,研发出“多破少磨、分级研磨”、作用,国内许多单位更加重视对水煤浆添加剂产强化超细磨,加强搅拌、剪切”及“多磨机并品的研发,并生产出了一系列适应各类水煤浆性联、优化级配”等新的制浆工艺,并创造了如能要求、性价比更优的市场新产品种利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法”、国内近几年来研发的一系列水煤浆添加剂在生物质煤浆制备工艺技术、“多元料浆二次湿磨原料选取和生产工艺上都各具特色,如南京大学制浆工艺”等多项国家专利;同时派生出了诸如研发的NDF系列添加剂,可适用于多种制浆工神华环保型水煤浆、低挥发分(石油焦)煤浆、褐艺的要求,对煤种的适应性较强;江苏昆山迪昆煤煤浆、生物质煤浆、气化用煤浆、多元气化料精细化工公司选择的有机酸羧酸为主体的共聚物浆及速溶煤粉等。目前,这些新的水煤浆品种已合成制取的添加剂,分散性能好,成本较低;北开始在市场上得到应用。京紫东环保水处理药剂厂研制生产的ZDFS系列运用日趋成熟的“优化级配制浆工艺技术”添加剂是选用多组份表面活性剂进行复合,其产将国际上认为不能用作制取高浓度煤浆的低阶煤品性能与国内的其它各类添加剂具有良好的共溶性;淮南合成材料厂生产的HNF型添加剂可以收稿日期:201105-12作者简介:贾传凯(1980-),男,江苏淮安人,2001年毕兼顾水煤浆的分散性和稳定性双重作用;中国矿业于西安交通大学热能与动力工程学院热能工程系,工学学士大(北京)近期研发的聚丙烯酸系列添加剂是通过煤炭科学研究总院国家水煤浆工程技术研究中心工程痴,电话:对聚羧酸盐系表面活性剂的结构设计和改性,合010-84261742。成的 EAO,' EA3和V山中国煤化工,在CNMHG煤炭加工与综合利用2011年第4期提高成浆浓度和降低添加剂用量方面均明显优于浆以及成浆性差的煤浆燃烧开辟了一条新路。萘系添加剂;国家水煤浆中心针对以神华为代表2.2锅炉装备水平的低阶煤种的煤质特征,通过优选添加剂分子主水煤浆技术的推广应用吸引了国内众多专业体结构,调节分子量的疏水和亲水基团的组成比锅炉厂家的积极参与,有力地促进了水煤浆燃烧例,不断完善分子结构与神华煤表面性质的相互技术的提高。从最早的杭州锅炉厂生产的35th匹配性,制备生产出性价比高的SHPF系列添加水煤浆锅炉和山东白杨河电厂220U/h燃油炉改剂;华南理工大学试验成功的SAF高负荷分散剂烧水煤浆取得成功,到山东、江苏、浙江等水煤发展前景广阔。此外,我国研发的新型多功能非浆锅炉厂家生产的水煤浆系列锅炉的推广,再到离子型添加剂也取得了很大进展武汉锅炉集团、杭州燃油锅炉厂生产、改造的1.3水煤浆厂生产智能化、计量检测快速准确410t/h、670Uh水煤浆大型锅炉的成功应用,在水煤浆生产过程中,从原料煤破碎到煤与使得水煤浆锅炉不仅品牌增多,而且在锅炉的设水、添加剂的计量和按比例混合、入磨机研磨及计、制造等多个方面都引人了高而新的技术理后续工艺的控制水平和检测手段,近几年来都有念,更符合水煤浆燃料的特点。如对整个锅炉系了新的发展,并逐步走向规范化、智能化。统采用一体化优化设计;运用变频控制技术;配水煤浆生产过程中各种物料的计量和各项指备各种温度、压力等传感装置;对燃烧设备配备标的检测既要求检测数据快速、准确,又要求根高能点火枪、多种类型的喷嘴及具有一、二次或据检测结果及时调整控制各项指标和各个设备工多重配风的全自动燃烧器;烟气采用布袋除尘况运行以及物料平衡。为了快速准确地完成在线并配有湿法脱硫或炉内固硫等设施,有效控制烟检测和数据采集功能,许多水煤浆厂更加重视利尘排放浓度,使锅炉运行更环保。用现代计算机技术完成生产设备和控制系统的软3水煤浆技术应用发展趋势/硬件结合,对生产全过程进行数据采集与处理设备监控与反馈,从而实现对水煤浆厂整个生产水煤浆技术产业化的发展,近一步得到各级过程的有效控制和管理。政府部门和企业的关心和重视,国家出台的一系列能源结构调整及鼓励和促进节能减排的政策,2燃烧应用技术发展更趋完善和成熟将会进一步促进水煤浆产业的推广和应用随着近年来水煤浆品种的不断增加,为适应31水煤浆生产向大型化、用户(区域)型浆厂发展不同性质煤浆的燃烧要求,水煤浆在燃烧方式、目前我国的水煤浆厂生产规模普遍偏小,单燃烧装置、炉体结构及烟气环保控制等方面都有机生产能力多在25万∽a(42υh)以下,仅可供了新的发展。应1台180th锅炉的用浆量,且水煤浆的生产2.1燃烧应用技术多样成本较高,经济性差。国家发改委明确要求水煤随着水煤浆品种的增多,针对各类煤浆的燃浆生产厂要大型化、单机系统生产能力应为50烧特性,如煤浆着火性、稳燃性、结渣性、灰的万a;国内外专家也普遍认为建设百万吨级水粘污性及磨损性等,水煤浆的燃烧方式也由单煤浆厂才为经济规模,且生产成本要比小型水煤的喷雾—悬浮燃烧发展到流化—悬浮燃烧、多重浆厂降低8%~10%;此外建设大型水煤浆厂对配风旋风燃烧、催化燃烧及水煤浆低温、低氧燃于组织原料煤定点供应,浆厂的生产、储存、运烧等。在燃烧器装置方面,煤浆的雾化喷嘴和煤输以及向大、中型锅炉用户供浆和向区域内的浆的燃烧器都呈现出多样化,不仅类型多、适用中、小锅炉用户配送用浆,都可以保证水煤浆的范围广,而且在结构设计、材质选择及雾化质量数量和质量。因此,发展大型(百万吨级)水煤浆和配风量的合理性方面都有了很大改善和提高,厂既可降低水煤浆生产成本和市场售价,又能保基本能满足各类煤浆在着火、燃烧、燃烬时对温证产品质量。度和强度的要求;另外,流化一悬浮燃烧方式的目前在广东的东莞、佛山、汕头、茂名、湛出现,也为生物质(污泥)煤浆、低挥发分难燃烧江等地区及福建、中国煤化工以上CNMHG2011年第4期贾传凯,等:水煤浆技术的应用与发展趋势57用户型(区域性)大型水煤浆厂的速度正在加快上扬,这些用户经济压力大,若燃用进口高硫如东莞市拟在目前100万ta水煤浆厂规模基础油,则会造成较严重的环境污染。因此,水煤浆上,着手扩建到500万∽/a,以满足东莞市周边作为当前最现实的一种洁净燃料,具有较大的市地区用户年用浆量700万t的需求。场潜力。但在燃烧应用技术上还应针对各类燃油3.2水煤浆生产工艺(设备)向洁净化、高效率、炉(窑)改烧水煤浆出现的技术问题,采取应对措低能耗发展施,进一步重视和加强对燃油炉的改选、如设置生产优质水煤浆必须有完善的工艺和高效的预燃(前置)室,采取提高空气预燃温度,优化喷设备,并做到设备与工艺有机结合,才能使生产嘴雾化技术,设计特殊清灰、除渣装置等措施,工序间联结紧凑,设备运行负荷平衡、稳定,工使燃油炉(窑)符合水煤浆燃料的要求艺流程各环节无噪音、无飞尘、无漏液、不跑3.5水煤浆在中小型工业炉窑中的应用煤,达到清洁生产。我国目前有60万台工业锅炉,绝大多数散水煤浆生产工艺应在保证产品质量的前提烧原煤,煤炭利用效率低,污染物排放严重。因下,以降低制浆生产成本(减少电耗和添加剂费此,面对国内中小型工业锅炉和窑炉,发展水煤用)为目标。因此,在制浆生产工艺中,选择好浆清洁流体燃料,实施较为先进的喷雾一悬浮燃制浆设备,尤其是低能耗、高效率的破、磨设烧和流化一悬浮燃烧方式,提髙煤炭燃烧效率,备,并使破碎与磨矿工序有机组合显得尤为重减少污染物排放,将是企业完成节能减排指标任要。国家水煤浆工程技术中心等单位在制浆工艺务的最佳选择;此外,水煤浆燃料的运输、储存中引入的强破少磨、分级研磨和细浆返磨的工艺均采用封闭式,无损失和泄漏,用户不再设煤以及选择干磨和湿磨配合并举的流程,都可有效场、灰场,文明生产,使厂区环境优美。提高破磨能力,降低入磨细度,减少磨矿能耗。目前,国内生产的水煤浆锅炉已基本形成了3.3制浆原料向低阶煤、配煤和生物质浆液发展系列,并可以达到运行安全、燃烧稳定、不结根据我国的煤炭资源和煤炭生产情况,为确渣、燃烬度高、锅炉效率髙、污染物排放量低等保制浆用煤的供应量,制浆用煤应选择动力煤,优势。但要把水煤浆锅炉的应用推向新的台阶定位于低阶煤。这是由于我国动力煤与炼焦煤的还需要结合水煤浆燃料的燃烧特点,针对水煤浆资源比例为7375:26.25,而在我国动力煤资源锅炉应用实践过程中的耗电量较大等问题,进的储量和产量中,低阶煤种(弱粘煤、不粘煤、步完善和提高水煤浆锅炉的总体燃烧技术水平,长焰煤和褐煤)占动力煤资源的63%以上,我国增加锅炉运行吨位,发展集中供热锅炉。低阶煤的灰分、硫分一般较低,煤的比价相应也3.6高浓度气化用煤浆的发展前景低,作为制浆用煤既合理又经济、实惠。近年来,由于国际原油、燃气价格上涨及国配煤制浆是以一种煤之长补另一种煤之短内油气资源不足,加速发展煤化工已成为煤炭和使煤种间个性互补。如高、低挥发分煤搭配,化工等多个行业关注的热点,煤气化作为发展现高、低水分煤搭配,高、低灰熔点煤搭配等,既代煤化工的源头技术,更是受到社会的广泛关注。可扩大制浆用煤范围,又可保证制浆用煤质量。我国是目前世界上使用煤气化装置最多的国生物质原料如造纸黑液、工业废水、城市污家,其中以水煤浆为原料的煤气化技术因水煤浆泥及洗选煤泥等,虽然成分较为复杂,但由于含浓度低(仅为60%),影响了气化效率。若采用有一定量有机物质并具有热值,若将其与煤配合成熟的生产燃料煤浆的工艺技术生产气化用煤制备成生物质煤浆,不仅可以降低制浆成本、节浆,可使气化煤浆的浓度提高至65%以上,这对省用煤量和用水量,还可以实现废弃物资源再利发展水煤浆气化技术有着重要意义。据中石化用,应鼓励大力发展。煤气化技术中心资料显示,气化用煤浆浓度每提3.4立足于水煤浆燃料的代油方向髙1%,产出1m3合成气的耗氧量降低0.01m3目前,在珠江三角洲和长江三角洲地区仍有煤耗降低10g。因此,发展低阶煤生产高浓度水大量燃油用户,由于油(气)供应紧张和价格不断煤浆工艺,在煤气们TH中国煤化工CNMHG