水煤浆锅炉应用与节能减排分析

专论与综述一中国科技核心期刊全国中文核心期刊矿业类核心期刊-水煤浆锅炉应用与节能减排分析贾传凯12(1.国家水煤浆工程技术研究中心,北京10003;2.煤炭科学研究总院节能与工程技术研究分院,北京100013)摘要:从节能减排方面,与传统的链条炉进行了对比分析,发现煤炭使用水煤浆锅炉的综合效率高,节能效果明昰。以4υh的水煤浆锅炉代替链条炉后,NO,的减排率达到了58.5%。同时对目前水煤浆领域中存在的问题进行了分析,并提出了建议。关键词:水煤浆;锅炉设备;节能;减排;环保中图分类号:TK229.6;TD849文献标识码:A文章编号:1006-6772(2011)03-0001-02中国“十二五”规划纲要提出,“十二五”期间单种技术,是煤炭洁净综合利用重要途径之一。水位GDP能耗和CO2排放要分別降低16%和17%,煤浆锅炉替代传统燃煤工业锅炉是当前实现和完这就意味着“十二五”要实现的节能量比“十一五”成提高煤炭利用效率和节能减排任务的最行之有还要大。因此中国的节能减排任务艰巨。煤炭是效的措施之一。实验采用神华煤作为评价基础,神中国的主要能源,做好煤炭利用环节的节能减排意华煤的相关参数见表1。义深远。表1神华煤基本参数目前,全国在用工业锅炉保有量为50多万台,折合总容量约180万Uh。燃煤工业锅炉约48万原煤质量热力学能/(M·kg1)台,平均容量约3.4Uh,其中20h以下超过80%原料煤含硫量/%主要用于工厂动力、建筑采暖等领域,每年消耗原原料煤灰分/%煤约4亿t。燃煤工业锅炉效率低、污染重、节能潜1t煤产水煤浆量/力巨大,平均运行效率约60%~65%,每年排放烟尘水煤浆质量热力学能/(M·kg1)水煤浆灰分/%约200万t,SO2约600万t,是仅次于火电厂的第大煤烟型污染源。1.1水煤浆炉与链条炉节能对比水煤浆工业锅炉是以水煤浆作为燃料,采用雾由于工业锅炉的吨位小、数量多、分布广而分化燃烧方式,具有独特本体结构的一种炉型。与传散煤炭从煤矿出厂后要经过3-4次的中转运输才统燃煤工业锅炉相比有燃烧效率髙、自动化程度能进入燃烧阶段,而在中转环节中存在煤炭的损高、污染物排放少的特点。耗,所以节能分析需要把中转环节产生的损耗计算1水煤浆锅炉节能减排分析在内。图1为煤炭在工业锅炉燃烧利用前分别采用直接燃烧和通过加工为水煤浆后再燃烧的过程和水煤浆技术是将煤炭物理加工之后再利用的环节。收稿日期:2011-03-28作者简介:贾传凯(1980-),男江苏淮安人,2001年毕业于西安交通大学热能与动力工程学院热能工程系现就职于国家水煤浆工程技术研究中心,工程师贾传凯:水煤浆锅炉应用与节能减排分析专论与综述替链条炉后,每年可减少使用煤炭740t。若将现有输年耗煤量4亿t的工业锅炉的50%改造为水煤浆,煤矿一一次运输水煤浆炉燃烧则每年可节省煤炭近3400万t。加为水煤浆十二次运输表2煤炭在工业锅炉中利用率的对比%图1煤炭在工业锅炉中利用环节煤炭利用煤炭利用综合综合由图1可以看出:方式利用率节能A环节:一次运输指煤炭从煤矿经过火车或者链条炉B1:1B2:37.561.7轮船等方式运输到下一级中转站,通常此过程运输水煤炉A3cac1966169量较大,产生的煤炭损耗相对较少。一般煤炭损耗约为运输量的0.3%;1.2水煤浆锅炉与链条炉减排对比B4环节:为链条炉用煤的二次运输,通常采用以1台4t/h水煤浆锅炉代替链条炉为研究对汽运方式运到每个分散的客户,平均要经过约2次象。表3为水煤浆锅炉与链条炉在减排方面的效果中转。煤炭到了目的地后进行自然堆放,再用人工对比。或铲车将煤炭转至链条炉人口。整个过程煤炭的表3水煤浆锅炉与链条炉减排效果对比损耗约为1%。人工和其他能源消耗尚未计算链条炉水煤浆炉在内;蒸发量/(t·a-1)B2环节:链条炉的燃烧是工业锅炉煤炭利用中使用燃煤量/(t·a1)节能空间潜力最大的,根据国家相关统计数据,工产生的灰分量/(t·a-1)烟气除尘效率/%95业锅炉的平均热效率只有60%~65%,在此按平均排放烟尘总量/(ta21)3.98值计算为62.5%烟尘减排率/%33.4C1环节:煤炭加工为水煤浆需要消耗的能源主脱硫效率/%要为电力,按照目前中国的水煤浆制备技术,平均SO2排放量/(t·a-1)7.086.25每吨煤炭可制备水煤浆L.3t,每吨水煤浆需要耗电SO2减排率/%35kWh。根据综合能耗计算通则相关规定,每吨水NO,排放址/(t·a2)9.93NO,减排率/%煤浆消耗标准煤12.81kg,即每吨煤炭在加工成水O2排放量/(7589煤浆的环节上消耗煤炭2%。CO2减排率/%5.2C2环节:水煤浆的运输方式有轮船、火车和汽车运输,不论采用哪种运输方式,均为密闭式。到由表3可看出,链条炉改造为水煤浆锅炉后,烟达用户后,也采用密闭式、罐式存储和管道输送所尘的减排主要依靠提高除尘设备的效率来达到以此环节的消耗可忽略不计,这也是水煤浆的优势NO,的减排率达到了585%,这是由于水煤浆炉膛燃烧温度较链条炉约低150℃,因此由热力氮产生C3环节:水煤浆的燃烧效率较高,通常可达的NO大大降低。目前T业锅炉还不具备配套脱98%所以锅炉综合热效率可达到83%。显然硝装置的能力,所以在源头控制NO的生成是工业水煤浆锅炉比传统链条炉节能效果更显著。应指锅炉减少NO,排放的主要手段(如电站锅炉的低氮出的是水煤浆炉运行过程中,电耗比链条炉要高,燃烧技术),而水煤浆锅炉是利用燃烧温度低达到每吨蒸汽多消耗电能8kWh。根据综合能耗计算通NO减排目的。SO2和CO2的减排就是依靠提高锅则相关规定,相当于在此环节多损耗煤炭2.6%,所炉设备的传热效率来达到减排目的。以此环节中,煤炭总损耗为19.6%。2建议表2为煤炭在链条炉和水煤浆炉2种利用方式中煤炭利用率对比。由表2可以看出,用水煤浆锅水煤浆技术达到真正或最大限度的节能减排炉代替链条炉后,煤炭的综合利用率提高了效果是定条件的。16.9%。由此可推算,1台4th锅炉用水煤浆炉代(下转第47页)《清净煤技术》2011年第17卷第3期转化利用中国科技核心期刊全国中文核心期刊矿业类核心期刊化工进展,2005,24(5):464-470and Technology,1990,25(13-15):1375-1386[18]陈娇领周志军刘茉娥膜分离技术脱除和回收空气中[21]董军波黄维秋白秋云等吸收法油气回收系统优有机蒸气的应用淅江化工,2002,33(4):15-17化研究[J].石油与天然气化工,2008,37(1):9-11.[19]王建宏陈家庆,曹建树加油站膜分离烃类VOcs回[22]周大勇.吸收法回收油气工艺研究[J]精细石油化收技术分析[J].膜科学与技术,2009,29(3):93-98工进展,2005,6(6):21-24[20] Chlrogg.K, Peinemann.K.V. The separation of[23]彭国庆冷凝法回收油气问题的探讨[门].石油化工环境保护,19992):30-33.Status and progress of gasoline vapor recoveryFU Xiang",2, XIONG Yin-wu", LIANG Da-ming ,GONG Long-ying(l. Beiing Research institute of Coal Chemistry, China Coal Research Institute, Beijing 100013, China2. State Key Laboratory of Coal Mining and Environment Protection, China Coal Research Institute, Beying 100013, China;3. Test Branch, China Coal Research Institute, Beiing 100013, China)Abstract: Introduce the theory and application of several gasoline vapor recovery technologies such as adsorptionmembrane separation, absorption and condensation method, and discuss existing problems and developing trend ofgasoline vapor recovery, emphasize the importance of developing gasoline vapor recovery and provide technicalKey words: gasoline vapor recovery adsorption; environment protection当当当与当加与与当与当当当当+加当当当当(上接第2页为原则。某些水煤浆锅炉设备厂家盲目追求利益(1)生产水煤浆的原料煤必须是经过洗选后的最大化,在系统配套上减少设备或降低设备性能洗精煤,这是保证水煤浆能够达到节能减排效果的等,这就使水煤浆锅炉的效率只有80%甚至更低首要条件。因为水煤浆的本质还是煤炭,从元素分污染物排放没有得到很好的控制。水煤浆锅炉系析和工业分析来看,从煤变为水煤浆只是水分发生统配套上存在的问题主要有:排烟温度较高(可采了相对变化。用增加空气预热器揹施),烟尘排放超标(可通过采(2)水煤浆锅炉的系统配套必须要以节能减排用高效布袋除尘或静电除尘措施解决)。Application and energy saving and emission reduction analysis ofcoal water slurry boilerJIA Chuan-kai', 2(1. National CWS Engineering and Technology Center, Beying 100013, China2. Energy Conservation and Engineering Technology Research Institute, China Coal Research Instite, Beiing 100013, China)Abstract: From the aspect of energy saving and emission reduction, compared with traditional chain boiler, findcoal water slurry boiler has higher comprehensive and remarkable efficiency. a chain boiler is replaced by onewater slurry boiler whose throughput is 4 Vh, NO, emission reduction can reach 58. 5%, also analyzeproblems existed in application of coal water slurry and point proposed suggestion.Key words: coal water slurry boiler; energy saving; emission reduction; environmental protection傅翔等:油气回收技术的现状及进展