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,水煤浆(CWM)代油燃烧技术 王柱勇 研究员 煤炭科学研究总院 国家水煤浆工程技术研究中心,1,一、水煤浆,是煤炭的一种深加工产品,一种代油产品,一种节能环保产品,一种流动的煤炭,是一种煤基清洁流体燃料。 应用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉作为燃料。 水煤浆组成: 煤颗粒( 6470%、符合一定粒度分布) 水( 2935%) 化学添加剂(小于1%),2,水煤浆技术,将固态的煤经过一定的物理加工工艺后,制成的具有一定流动性和稳定性的流体燃料的技术,为一种现实的洁净煤技术。 水煤浆技术包括水煤浆制备技术、储存运输技术和燃烧技术,水煤浆技术为一系统技术。,3,二、水煤浆产品质量及其国家标准,质量指标:燃料(煤质)指标和流体指标 主要质量指标: 浓度:6470% 粘度:1200m.pas(100S-1,25) 粒度:平均4045um,最大300um 稳定性:13个月不发生硬沉淀 发热量(Qnet,ar):4500-5000kcal/kg 灰分(Aar):7% 硫分(St,ar):0.35%,4,水煤浆国家标准 为了更好地推广水煤浆应用,制定了水煤浆技术条件(GB/T188552002)和水煤浆质量试验方法(GB/T18856.1142002)15项水煤浆国家标准,该标准 2003年4月1日实施。 影响水煤浆质量因素 制浆原料煤煤质 粒度级配 化学添加剂 制浆工艺 制浆设备,5,三、水煤浆特点 水煤浆应用既保留了煤炭的燃烧特性,又具有类似重油的燃烧应用特点。 象油外观象油,贮运象油,燃烧象油 贮运贮存稳定、不沉淀、可以泵送、运输方便(罐车、管道、船舶),水煤浆燃料系统(密闭储 存、运输)损耗低。 燃烧应用雾化(介质压缩空气或蒸汽)燃烧、调节灵活、燃烧效率高(9598%以上)、污染物(SO2、Nox、烟尘 )排放低。 约2吨水煤浆替代1吨燃油,具有代油、环保、节能 等综合效益。,6,四、水煤浆应用优势,1、代油燃烧:节油,解决石油资源短缺;有经济效益 2、清洁 水煤浆生产 水煤浆原料为洗选后精煤,其含灰分、硫分和有害物质等远低于常规动力煤,水煤浆灰分一般小于6%,硫分小于0.35%。而通常市场上燃用的煤炭灰分在20%左右,硫分在1%左右。 储存运输 水煤浆储存、运输均密闭,对外无泄漏和无粉尘污染,而煤炭在散装储运中损失(约3%)煤炭会对环境污染。取消用户储煤厂,彻底解决了各用户储煤厂对环境造成的煤灰或煤泥水(下雨时)污染。,7,燃烧应用 由于水煤浆为煤水混合物,其燃烧温度比烧油和煤粉低(100-200),可大大减少SO2的析出和NOx的生成,可以实现低NOx 燃烧。 水煤浆燃烧产生的水蒸气有还原作用,可使部分NOx还原成N2,因此可显著减少NOx的排放。 水煤浆能和脱硫剂均匀混合,脱硫率50%以上,进一步降低SO2的排放。,8,水煤浆为雾化燃烧,燃烧效率高(95-99%),比散煤燃烧提高20%以上,起到节能,减少煤炭的燃烧量,从而减少对外污染物的排放量。 由于水煤浆的含灰量低,大大减少储灰场,如相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的25%。 水煤浆炉底渣和飞灰的含碳量很低,灰可以综合利用(如作为水泥掺合料)。 燃烧后烟气黑度为林格曼1级。,9,3.节能 水煤浆储存、运输均密闭,无损耗;水煤浆为雾化燃烧,燃烧效率高,达95-99%。 4.节地 用户可取消储煤场,大大减少储灰场,相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的25%。,10,5.可控 燃用水煤浆具有与燃油基本相同、而优于燃煤的低负荷稳燃性能和调峰能力,220t/h锅炉燃烧水煤浆负荷调节范围在40-100%。 6.安全 与易燃易爆煤粉和重油相比,水煤浆具有较高的安全性。 7.经济 研究表明,水煤浆是一种较为经济的锅炉清洁燃料。,11,不同燃料的价能比,39,39,12,五、发展水煤浆的背景及意义,1.替代部分燃料油,弥补石油资源的相对不足,既具现实意义,又有战略意义。 我国是一个煤炭资源十分丰富的国家 资源上:煤炭占化石能源的90%以上,石油、天然气仅占不足10% 储量:煤炭探明保有储量1万亿吨以上,可采储量1145亿吨 一次能源的生产和消费结构:1999年煤占67.8%,预测2050年占50%左右 油气资源相对贫乏,石油供需矛盾日益突出 人均石油资源量和人均产油量仅为世界平均水平的18%和21%,13,2002年进口石油约7000万吨,占消耗量的30%,在未来20年内可能达到40%以上。 我国如用水煤浆替代燃油,这将对充分利用我国的煤炭资源,节约石油资源,节省外汇,具有重要的现实意义,对能源安全具有战略意义,同时可获得可观的经济效益。 2.环保 水煤浆替代高硫油、原煤燃烧,可以降低污染,改善环境。,14,六、水煤浆代油燃烧技术,1.水煤浆燃烧特性 水煤浆的着火热是煤粉的1.66倍。 水煤浆着火温度比煤粉低100-200。 燃烧过程为水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧 三个阶段 2.水煤浆燃烧关键技术 燃烧器:有效组织燃烧、配风 喷嘴:雾化效果好、气耗率低、寿命长,15,锅炉改造 具备多种炉型和大小的改炉和专用炉技术,喷嘴容 量达5吨/小时,寿命2000-3000小时。 电站锅炉:正在应用的最大容量220t/h, 正在进行 410t/h,670t/h的改造研究工作 工业锅炉:1t/h-35t/h 工业炉窑:轧钢加热炉、退火炉、煅烧炉、陶器 喷雾干燥塔热风炉等 水煤浆专用锅炉 中小型锅炉:1-35t/h 电站锅炉: 130t/h,220t/h,670t/h 干燥热风炉,16,3.水煤浆代油燃烧系统工程,卸储浆系统 炉前供浆系统 锅炉燃烧系统 除尘环保系统,17,七、水煤浆应用现状,国际上70年代末开发水煤浆,我国82年开发水 煤浆,目前我国水煤浆厂数量和使用用户数量是 世界上最多的国家,水煤浆技术已进入商业化推 广应用阶段。 水煤浆厂 目前我国有水煤浆厂15座,总设计能力421万吨/ 年,水煤浆厂规模最大100万吨/年。 水煤浆用户 2002年全国燃烧水煤浆约160万吨,替代燃油70 80万吨,节约燃料费3.5-4亿元。同时拉动了机械 制造、添加剂生产、煤炭相关产业的发展。,18,电站锅炉: 7台220t/h在使用。白杨河发电厂、燕山石化公司、茂名热电厂、汕头热电厂。 山东白杨河发电厂1-3#220t/h燃油锅炉应用水煤浆,是我国最早使用水煤浆的电厂,从1999年到2002年底已应用水煤浆100万吨。经淄博市环境监测中心站检测(1999年数据),环保排放指标为:烟尘排放135.2 mg/m3,SO2排放627.4 mg/m3 ,水煤浆加入脱硫剂后,SO2排放为255.34 mg/m3 ,NOx排放495 1mg/m3,符合火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)要求。,19,“燕山石化220t/h锅炉燃用水煤浆示范项目”,该 项目为日本绿色援助项目,从2000年3月9日投浆 到2002年底共应用水煤浆46.8万吨。 经测试(2000年数据),环保排放指标为:烟尘 排放77 mg/m3,SO2排放209 mg/m3 ,NOx排放 544 mg/m3,符合当时的北京市排放标准(烟尘 排放150mg/m3,SO2排放500 mg/m3 ,NOx排放 650mg/m3)。排渣污水回用率100%。 经济效益显著:供替代燃烧重油21.27万吨,节约燃 料成本1.27亿元,节约下的重油进一步进行催化加 工,又创效益6300万元,综合效益1.9亿元。,20,工业锅炉(生产和取暖): 220t/h,约50台。主要在集中在山东枣庄、新汶、胜利油田、青岛,北京外围地区。 工业炉窑: 陶瓷热风炉120多台,唐山轧钢加热炉、首钢烧结炉。 当前仍有许多企业正在进行水煤浆工程,规模较大的有广东南海电厂(新建1台670t/h锅炉),茂名热电厂(改造1台410t/h锅炉),大庆油田(新建2台150t/h,改造1台130t/h)、吉林石化油炉(新 建1台75t/h,改造4台65t/h)改烧水煤浆工程,青岛水煤浆供热工程(新建3台130t/h锅炉)等,水煤浆厂配套能力为260万吨/年。,21,八、当前国家有关支持和鼓励发展水煤浆的政策,1、当前国家重点鼓励和发展的产业、产品和技 术目录国家计委、国家经贸委,2000年7月27日 2、煤炭工业“十五”发展规划,国家经贸委, 2001年6月25日 3、能源节约与资源综合利用“十五”规划,国 家经贸委,2001年10月12日 4、节约和替代燃料油“十五”规划,国家经贸 委,2001年 5、当前优先发展的高技术产业化重点领域指南 (2001年度),国家计委、国家科技部,2001 年11月,22,6、外商投资产业指导目录,国家计委、国家经贸委、外经贸部,2002年3月4日 7、关于用高新技术和先进适用技术改造提升传统产业的实施意见,国家经贸委,2002年 8、国家产业技术政策,国家经贸委、财政部、科技部、税务总局,2002年 9、煤炭工业“十五”基本建设指导意见,国家计委,2002年 10、关于发布2002年国家重点环境保护实用技术项目的通知,国家环保总局,23,九、水煤浆应用前景广阔,国家经贸委在“十五”煤炭发展规划中提出2005年水煤浆产量达1000万吨,形成400-500万吨的代油能力。 1.现有燃油锅炉、炉窑的改造 目前国内各类锅炉、窑炉燃油量约4000万吨/年以上, 主要集中在5大行业:电力(41.5%),石油石化(23%),建材(7.5%),冶金(6.6%),化工(6.5%)。 水煤浆应用主要对象: 发电锅炉、热电联供锅炉、工业锅炉、油田采暖炉、油田热采炉。如其中有50%可以用水煤浆代替,即每年可代油2000万吨以上。,24,2.燃煤锅炉改烧水煤浆,替代散煤燃烧。 中小型层燃锅炉用水煤浆替代散煤燃烧,既可以取消城市煤场,减少散煤运输造成的损失和粉尘污染,还可以提高煤炭燃烧效率(10-15%),节约能源,降低污染物排放,是目前最经济的企业能承受的代煤环保燃料。据统计,全国50多万台锅炉,每年燃煤3亿t,炉型小,效率低,锅炉效率平均65%左右,污染严重。因此水煤浆作为中小城市锅炉供热燃料具有广阔的市场前景。 3.新上水煤浆专用锅炉、炉窑 4.水煤浆出口,25,十、推广建议,1、水煤浆是目前我国一种较为经济现实的清洁 燃料。 经济性 技术成熟 可推广应用 2、在一定条件下和一定范围内,鼓励和引导水 煤浆发展。 3、推行水煤浆质量和环境论证(准入)制度 , 使水煤浆健康发展。,26,
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