煤

第四章水煤浆技术一、水煤浆概述水煤浆是一种煤基液体燃料，一般是指由60%~70%的煤粉、40%~30%的水和少量化学添加剂组成的混合物。水煤浆用途十分广泛：它可以象油一样运输、储存、雾化和稳定着火燃烧，其热值相当于燃料油的一半，因而它可以直接替代燃煤、燃油作为工业锅炉和电站锅炉的直接燃料；水煤浆还是理想的气化原料，产生的煤气可以用于煤化工或联合循环发电；特制精细水煤浆可以作为燃气轮机的燃料。第四章水煤浆技术二、水煤浆技术的特点和用途1、水煤浆技术及产品分类水煤浆技术是上世纪70年代世界范围内的石油危机中产生的一种以煤代油的煤炭利用新方式。技术特点：将煤炭、水、部分添加剂加入磨机中，经磨碎后成为一种类似石油一样的可以流动的煤基流体燃料。第四章水煤浆技术二、水煤浆技术的特点和用途2、水煤浆性质质量浓度：水煤浆的质量浓度一般为65~70%，它直接影响水煤浆的着火性能和热值，浓度越大，含水量就越小，越容易点燃且热值高，但流动性就差；流变性：流变性是用于描述非均质流体的流动特性，一般采用粘度来表示，它是影响水煤浆输送的流动性能，储存的稳定性能及燃烧效果的重要因素，要求水煤浆能具有“剪切变稀”的特性，受到剪切或升温后，其粘度能迅速降低，以便运输和雾化燃烧；第四章水煤浆技术二、水煤浆技术的特点和用途2、水煤浆性质浆体中煤的粒度：水煤浆中煤的粒度对水煤浆的流变性、稳定性以及燃烧特性影响很大,浆体中最大煤粒小于0.3mm，且小于200目（74μm）的颗粒含量不小于75%；发热量（Qnet,ar）为18.8~20.1MJ/kg;浆体的稳定期大于3个月不发生沉淀。第四章水煤浆技术水煤浆的种类、特性和用途水煤浆种类特性用途中浓度水煤浆50%煤、50%水脱水后供燃煤锅炉高浓度水煤浆70%煤、29%水、1%添加剂代油直接做锅炉燃料超细超低灰煤浆煤粒10μm，灰分10%，浓度50%代油做内燃机燃料高、中灰水煤浆灰分20%~50%，浓度50%~65%供燃煤锅炉超纯煤浆煤浆灰分0.1%~0.5%供燃油或燃气锅炉原煤煤浆原煤就地，炉前制燃煤锅炉或工业窑炉脱硫型水煤浆加脱硫剂供燃煤锅炉三、水煤浆的制备（1）水煤浆制备的基本原理水煤浆的制备过程决定了水煤浆的特性，为了使水煤浆能够满足实际应用要求，在其制备过程中需要考虑以下四个方面：①煤质、煤种的选择及其成浆性：哈氏可磨系数要大。②颗粒级配技术。水煤浆中的煤炭不仅有粒度大小的限制，还要求有良好的粒度分布，即希望用不同粒径的煤相互填充，减小煤粒之间的空隙，达到较好的堆积效率。堆积效率越高，越容易制备出高浓度水煤浆；第四章水煤浆技术（1）水煤浆制备的基本原理③制浆工艺流程。制浆工艺是指对煤炭颗粒、水和添加剂等原料进行细选、破碎、磨矿、搅拌、混合、过滤、调浆等工艺来制备水煤浆的过程。通过优化制浆工艺流程，可以实现水煤浆中颗粒的较高的堆积效率，满足使用特性要求，同时减少能耗；④添加剂。要使水煤浆达到高浓度、高稳定性以及良好的流变性，必须添加化学药剂。一般分为分散剂和稳定剂两类。第四章水煤浆技术（2）水煤浆的制备工艺水煤浆的制备工艺一般分为干法、干湿法和湿法三大类。由于干法和干湿法能耗高，制浆效果均不如湿法。总的来说水煤浆制备包括洗选、破碎和磨矿、混合和搅拌、过滤加工等环节。第四章水煤浆技术图4-1水煤浆典型生产工艺第四章水煤浆技术四、水煤浆燃烧特性水煤浆作为一种代油燃料，可以代替重油和原油用于锅炉和各种窑炉燃烧，其主要优点在于：①燃烧效果好。燃烧效率达96%~99%，锅炉效率在90%左右。②环保效果明显。由于精煤水煤浆本身的硫分和灰分较低（一般灰分小于10%，硫分小于0.5%），燃烧后SO2和NOx排放浓度较低，在制备过程中加入脱硫剂，可达到较好的脱硫效果。第四章水煤浆技术四、水煤浆燃烧特性③工艺上有许多优越性。在制浆过程中采用湿式球磨机，磨浆温度低（50~60ºC），安全可靠；精煤水分浆灰分低，锅炉受热面磨损低于燃煤，维修费用低；不需炉前备煤系统和储煤场，排灰场占地也小。④燃油锅炉改烧水煤浆投资低于改烧粉煤。水煤浆代油可充分利用原有设备，生产流程简化，投资省。第四章水煤浆技术图4-2水煤浆的雾炬形燃烧第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状当前，国外水煤浆技术在日、俄、瑞典、意大利、美、法等国家已趋于成熟，并进入商业应用。我国从1982年开始对水煤浆技术进行研究开发和工业性试验，目前已进入工业性示范应用和快速商业化阶段。2001年始先后投建大同汇海、广东茂名、胜利油田等3个大型浆厂。目前，全国已建成水煤浆厂大约30多座，其中50万吨/年以上规模有近20家，形成总生产能力1000多万吨/年。第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状（1）水煤浆制浆总体技术已趋于成熟①制浆工艺包含了世界各国的技术：比如八一、株洲浆厂采用了浮选精煤高浓度制浆工艺；胜利油田、大同汇海浆厂采用水洗精煤高浓度磨矿制浆工艺；兖州浆厂采用日本水洗精煤中高浓度联合制浆工艺。其中利用浮精制浆工艺简单、投资少、成本低等优点。②添加剂技术与国际水平相近：根据我国煤质特点所开发的腐植酸类、木质素和焦油系列添加剂，可以替代进口产品。第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状（2）水煤浆应用技术已经成熟①拥有多种专用锅炉的生产技术：已拥有小于35t/h工业锅炉、230t/h电站锅炉和窑炉等的改烧水煤浆技术。②德士古加压气化锅炉以水煤浆为原料，生产合成氨，已在鲁南化肥厂和陕西渭河化肥厂等企业运行应用，水煤浆的气化装置已通过国家技术鉴定。③燃烧技术较为成熟第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状（3）神华集团水煤浆生产状况一直以来，神华煤被认为是很难制浆煤种，用常规制浆工艺只能制取浓度为60%左右的水煤浆。国家水煤浆工程技术研究中心受神华能源股份有限公司委托，经过二年的技术攻关，终于取得了突破性成果，开发了用神华煤制取高质量水煤浆产品（浓度≥65％，粘度（25℃，100S-1）≤1000mPa.s）及先进的工艺技术，该项技术被鉴定为国内领先水平和国际先进水平，并申请了发明专利。第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状（3）神华集团水煤浆生产状况该工艺的主要创新点在于引入“多破少磨”、“分级研磨”和“优化粒度级配”的技术思想，明显和有效地提高了制浆工艺对煤种的适应性，并已实现神华煤制取高浓度水煤浆。并大幅地降低了工艺系统电耗，从而提高神华水煤浆在市场中的竞争力。第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状（3）神华集团水煤浆生产状况目前该项技术已经成功的应用于汕头桂宇水煤浆厂的生产线改造，生产能力由原来的20万吨/年提升至25万吨/年以上，水煤浆质量为：浓度64±1％，粘度1200±200mPa·s，热值≥4200kcal/kg。生产的水煤浆产品在万丰电厂锅炉上进行了试烧，情况良好。第四章水煤浆技术五、国内水煤浆技术发展现状（3）神华集团水煤浆生产状况东莞电力燃料公司水煤浆厂是首家按该项新工艺技术设计的。总设计规划为500万吨/年，一期设计能力100万吨/年，由2条25万吨/年和1条50万吨/年水煤浆生产线构成。2008年下半年已经投产。第四章水煤浆技术六、水煤浆的经济、社会效益（1）发展水煤浆代油不仅仅是市场的需要，还是国民经济发展和经济安全的需要。石油是一种关乎国家经济安全的战略物资。目前，国际石油价格日趋升高，我国每年约一半的石油要进口，耗资200多亿美元，到2020年左右，石油缺口将超过消费总量的50％，能源安全问题日趋突出。而我国煤资源每年出口也在几千万吨，卖出的是原煤，价低利小。如果把煤加工成水煤浆出口赚外汇，利润将成倍增长。第四章水煤浆技术六、经济、社会效益显著。据有关资料显示，水煤浆的热值相当于柴油的一半，每吨水煤浆的市场价格为1000－1200元，其价格仅为柴油的1／3，大大低于液化气、天然气、煤气和重油，运行成本仅占燃油的1／4，十分符合我国石油紧缺、煤炭资源丰富的国情，具有良好的经济效益。第四章水煤浆技术六、经济、社会效益显著。（2）据有关资料显示，我国现有10吨以下锅炉65万多台，其中因运行费用过高或不符合环保要求而将停用或更换的锅炉达50％以上。若在现有锅炉本体不变的情况下，改燃水煤浆，可为国家节约数百亿元的固定资产投资。第四章水煤浆技术六、经济、社会效益显著。（3）水煤浆储运方便，可以利用现有的油罐车、储油罐进行长距离、大数量的运输，还可以修建输浆管道。而且，建设一座年产100万吨水煤浆的生产厂约需投资1亿元左右，其附加值比原煤高出一倍。第四章水煤浆技术六、经济、社会效益显著。（4）水煤浆添加脱硫剂后，大气中的二氧化硫大大减少。水煤浆燃烧效率达99％，达到了燃油的同等水平，而污染程度比燃油还低，其环保效益也显而易见。水煤浆的燃烧温度比燃油和燃煤粉低约100-2000C可大大减少SO2的析出和NOx的生成，减少污染物的排放。第四章水煤浆技术六、水煤浆技术另一面水煤浆作为洁净煤技术有其特殊的优越性，但对于水煤浆技术的发展，我们还应该认识到以下几点：①水煤浆是一项涉及多门学科的技术，它包括浆体制备、储运和燃烧等技术。②水煤浆是洁净煤技术的一种，具有许多优越性，但水煤浆的缺点也很突出，如水煤浆的制备和运输需要消耗较多的电力和水，制备1t水煤浆要耗电40~60kw·h。③水煤浆制备对煤的质量要求较高，需低灰、低硫精煤，水煤浆替代粉煤燃烧是毫无经济价值的，只有替代油料才能体现其价值。第四章水煤浆技术