锅炉的清洁燃料水煤浆

锅炉的清洁燃料水煤浆

　　水煤浆国情清洁燃料燃烧环境保护水煤浆是国际上70年代兴起的以煤代油为目标的新型燃料。我国自1982年起就组织了一批科研工作者对水煤浆的基础理论及制备、储运、燃烧技术进行全面的科技攻关和工业试验，20年来，取得了丰硕成果，特别是在电站锅炉和工业锅炉的燃烧技术方面获得了突破性进展。使得水煤浆的各项技术曰趋成熟水煤浆产业已初具规模，具备了产业化快速发展的条件。

　　1.1水煤浆的特征水煤浆是一种新型煤基液体清洁燃料，它是把洗选后的低灰分精煤加工研磨成微细煤粉，按约2/3的煤炭和1/3的水分以及不大于2%的添加剂，经物理方法加工而成的煤水混合物。水煤浆的平均粒径一般为30~60m，具有与重油相似的流动性，在常温下储存方便，且适合于火车、汽车和管道多种运输方式。水煤浆的热值大致为21MJ/kg，即2t水煤浆等同于1t重油的热值。电站锅炉用水煤浆的燃烧效率可达98%，锅炉热效率达90%；工业锅炉燃用水煤浆的燃烧效率为94 ~95%，锅炉热效率为83%，锅炉负荷均可在40%~100%任意调节。

　　1.2水煤浆的种类与生产厂家截至2000年底，我国水煤浆生产厂家共有10家，设计生产能力为203万t/a主要为山东白杨河电厂水煤浆厂（60万t/a），山西大同汇海水煤浆厂（30万t/a），北京矿务局水煤浆厂（25万t/a），山东枣庄八一水煤浆厂（25万t/a）山东兖日水煤浆公司（25万t/a）刑台东庞矿水煤浆厂（18万t/a）抚顺胜利制浆厂（7万t/a）等。产品分别供4t/h~230t/h工业锅炉及电站锅炉燃烧。水煤浆作为燃料从发展的种类和用途可为多种。（见表1）表1水煤浆种类和用途种类特征使用方式用途中浓度水煤浆管道输送脱水后供燃煤锅炉高浓度水煤浆70%煤、29%水、1%添加剂泵送、雾化直接烧锅炉（代油）超细。超低灰煤浆替代油燃料内燃机直接燃用高中灰煤浆泵送炉内供燃煤锅炉超纯煤浆直接作燃料供燃油、燃气锅炉原煤煤浆原煤就地、炉前制浆直接作煤燃料燃煤锅炉、工业窑炉脱硫型水煤浆煤浆中加入脱硫剂泵送炉内、燃烧脱硫直接脱硫效率一50% 1.3添加剂的科研与生产高煤浆稳定性和流动性的作用。添加剂的优劣直接水煤浆添加剂起着促进煤水亲合、煤粉分散、提关系着水煤浆产品的质量、性能和价格，因此国内外都非常重视添加剂的研制与开发。多年来我国科技人员本着性能价格比最优的原则开发出了萘系列、焦油系列、腐植酸类系列、木质素系列等产品，如南京大学研究开发建成了1.0万t/a能力的NDF系列生产线，淮南矿业集团合成材料厂建成了0.5万t/a级萘系列生产线，此外昆山、淮南工业学院、吉林东信再生资源有限公司等也建成了添加剂生产线。目前，国产添加剂性能已达到较高水平，且价格低廉，完全能够满足我国水煤浆生产的需求。

　　1.4制浆与燃烧技术水煤浆的制浆设备主要是磨机，它是保证水煤浆合理粒度级配的关键，经过科技人员的多年研究，江苏亚特机械制造有限公司、洛阳矿山机厂、沈阳重型机械厂等单位生产出了多种类型规格的磨机，可供选择使用。

　　燃烧技术是锅炉燃用水煤浆的核心。近年来杭州锅炉厂、青岛海众实业有限公司等锅炉厂家开发生产了用锅炉和对230t/h大型燃用水煤浆的成功改造，目前水煤浆在链条炉、流化床锅炉和窑炉的稳定燃烧积累了许多经验。浙江大学等单位开发的0.5~5t/h水煤浆喷嘴，旋流、直流型燃烧器以及1浆过滤器都达到了国际先进水平。

　　2我国的能源结构特点与能源策略随着人类文明程度的提高，能源消费不断增加，废物的排放量也在逐年上升，这就会对人们赖以生存环境的地球及大气层造成极大的污染，损害了人类的身心健康。为此，世界各国在制定可持续发展政策的同时，把利用清洁能源、治理环境污染作为国策加以实施。近十年来，我国的大中城市为减少环境污染，已对煤炭的直接燃烧作了有效的限制。

　　2.1能源结构特点从20世纪五十年代起，发达国家随着能源科技的不断发展和进步，除可再生能源技术得到快速发展外，石油天然气等清洁燃料的利用比例以逐渐取代了煤炭的霸主地位，而我国的能源消费结构还是以煤为主的国家，详见2001年能源统计数据，见表2.据中国工程院研究预测，到2050年煤炭仍将为我国的主要能源，在一次能源消费结构中占47.7%.富煤、缺油、少气的特点，见表3.表2世界一次商品能源消费结构％消费结构石油天然气煤炭总计美国中国俄罗斯英国法国印度南非澳大利亚世界总计表3世界和中国化石能源资源情况化石能源煤石油天然气世界总可采储量中国可米储量中国所占比例（％）中国人均占世界人均比（％）2.2能源策略从能源利用的经济性来讲，煤炭是廉价的能源，燃用天然气、石油的运行成本一般为燃用动力煤的2 ~3倍；但从环境讲上煤炭直接燃烧，一是排放大量的污染物，如粉尘TSP和SO2，二是排放大量温室气体⑴2.1999年我国SO2排放总量为1857万t，烟尘排放量为1159万t，其中75%以上与燃煤污染有关，以煤烟型为主的大气污染导致的酸雨覆盖区已达到国土总面积30%以上，现已影响和制约着国民经济的健康发展。从我国的能源需求情况看2000年煤炭出口约4000万t，石油进口约7000万t，石油进口依存度已达30%，并且近20年内还要逐年增长，石油进口依存度的增加已危及到国家能源安全。

　　煤炭是可以洁净利用的能源，降低对环境的污染水煤浆技术即是最具代表性洁净煤技术之一。它不但能燃烧而且还可以替代石油，以缓解我国石油紧缺的矛盾。我国领导人和政府职能部门非常重视水煤浆技术的研发和利用。早在1996年1月19日江泽民总书记在视察中国矿大水煤浆中试厂时指示：从战略上看，中国煤炭丰富，要充分发挥煤的作用，中国的燃料在相当长的时期要依靠煤，要把水煤浆作为一个战略问题来考虑，这是一件十分重要的4：2个多能源比较贫乏的国家相对而言具有趾工作“。疆家经贸委在节约和替代燃料油：：十五”规划中指出：到2005年全国节约和替代燃料油1600万t其中替代燃料油1262万t，占78. 9%“并且把水煤浆技术替代燃料油放在了首要位置加之论述，这将对水煤浆的研发和应用具有良好的推动作用。

　　3锅炉燃用水煤浆的效益分析清洁燃料水煤浆作用电站锅炉和工业锅炉的燃料，不但符合国家以煤代油的政策，而且也在我国可持续发展的条件下降低污染物排放利于环境保护的主要途经之一。

　　3.1社会效益燃用水煤浆与燃煤相比，燃料运输更为简便，水煤浆管道运输比铁路和公路运输少占耕地，基建投资省，运行费用低；锅炉房区域取消了制粉上煤贮运系统，简化了生产流程，降低了管理操作人员的劳动强度；由于水煤浆具有低灰特性，减少了灰渣场地，并使锅炉受热面磨损大幅度降低，使锅炉检修维护费下降。与燃油燃气相比，锅炉运行更加安全，并具有同样的低负荷稳定燃烧性能和调峰能力。

　　3.2环境效益锅炉燃用水煤浆可实现低尘、低SO2和低NOx排放。山东白杨河发电厂230t/h电站锅炉改烧水煤浆后，经山东电力研究院检测：烟尘排放浓度为135.2mg/Nm3，S2排放浓度为255. 37mg/Nm3，都低于国家（00mg/Nm3和900mg/Nm3）的排放标准。由于水煤浆中含有约30%的水分，燃浆的火焰温度比燃煤粉低约150°Q水蒸汽在燃烧过程中有还原作用，使部分NOx还原成N2，因此，燃烧水煤可降低烟气中的NOx的排放量。

　　3.3经济效益煤是最廉价的化石能源，但它在燃烧过程中给人类带来的环境严重污染，使人们不得不把目光投向清洁能源。水煤浆作为一种清洁燃料，与燃油、燃气相比最为经济（见表4）从表4中可以得出单位热值价格比水煤浆、重油、燃气为1：表4单位热值价格比名称价格（元/t）热值价格（元/MJ）水煤浆重油天然气4结语综上所述，根据我国能源结构的特点和环境状况，近五十年内，我国将主要依靠高效节能技术和洁净煤技术，这是最经济、最有效地减少环境污染和温室气体排放的途径，也是缓解石油供需矛盾实施可持续发展战略的必然要求和现实选择。水煤浆技术作为洁净主要技术之一，已具备技术成熟，经济合理、社会急需的特点。因此，国家政府职能部门应制定锅炉燃用水煤浆的优惠政策加以鼓励，另有大、中城市限制锅炉直接燃烧煤炭的地方政策，技术部门要大胆地选用水煤浆锅炉和改造燃油锅炉，水煤浆产业必将有一个较快的发展，使之这一技术更大程度的服务于社会，