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水煤浆技术背景及应用介绍1.水煤浆概述水煤浆(CWM-Coal Water Mixture)代油燃烧技术,是20世纪70年代石油危机期间由煤炭洗选加工、管道输送普通浓度水煤浆和油煤浆加工技术的基础上发展起来的一项煤炭加工新技术。
水煤浆是由62-70%的煤粉、30-38%的水和少量添加剂混合的非均相液固悬浮液体，属于典型的非牛顿流体。
它是一种液态燃料，进入炉膛的燃烧方式和燃料油相似，即通过喷嘴将其雾化成液滴，液滴在高温烟气中蒸发水分，然后像煤粉燃烧那样，析出挥发分、燃烧和燃烬。
当用水煤浆作为燃料时，具有许多的优点，例如它具有很好的流动性、低污染、可以提高煤炭利用率等。
2.水煤浆的性质水煤浆和一般的煤泥水不同，它是一种燃料，必须具备下述性质：（1）为利于燃烧，水煤浆的含煤浓度要高，通常煤的质量分数为62-70%，水份为30-38%，体积质量为1.18-1.24 g/ml；（2）为便于泵送和雾化，粘度要低，通常要求在100s-1剪切率及常温下，表观粘度不高于1000-1200mPa.s，流速在40-80m/s；（3）为防止在贮运过程中产生沉淀，应有良好的稳定性，一般要求能静置存放30d不产生不可恢复的硬沉淀；（4）为提高煤炭的燃烧效率，其中煤粒应达到一定的韧度，一般要求粒度上限为300μm，其中小于μm（200网目）的质量不少于75%。
使水煤浆能满足其中单项性能并不难，但要同时满足各项要求有许多困难，因为有些性能间是相互制约的，例如，要使水煤浆中含煤浓度高，就不能多用水；水少了，又会引起粘度高，流动性差；要流动性好，粘度就应低，但粘度低又会使稳定性变差。
所以它的制备技术难度大，涉及煤化学、颗粒学、胶体学、有机化学及流变学等学科技术。
3.水煤浆制备及技术难点制浆方法有干法和湿法两种，目前主要用湿法。
湿法制浆工艺从原料上分为末精煤和浮选精煤制浆工艺两种；从制浆浓度上为高浓度湿法制浆、中浓度湿法制浆以及高中浓度两磨机级配制浆。
《水煤浆技术简介》水煤浆是一种国家大力推广的新型清洁煤基燃料，是燃料家族的新成员。
水煤浆以煤炭（60~68 % ）为主料，以水（40~32%）为辅料，经过专用设备和工艺的研磨、细化，充分均匀混和，在化学添加剂（0.2~1 % ）的作用下可以均匀、稳定的流动。
水煤浆的特点：与传统的固体燃料煤和燃油相比较，水煤浆具有许多优异的特点，直接带来社会环保效益和企业经济效益。
浓度高、流变性好、长期储存不沉淀。
因此它能类似燃油一样地泵送传输、雾化燃烧，完全能够代替燃油。
在工业锅炉、工业窑炉、电站锅炉上燃烧，而综合经济成本比燃油则大大降低。
燃尽率由固体煤燃烧的70～80 ％提高到98％以上。
炉渣中的含炭量则由烧煤的13.7％降到水煤浆的2％左右，从而直接体现出环保、节能的特点。
水煤浆与燃油类似，用储罐运输及储存，减少了固体煤炭运输过程的污染和储存的占地面积。
但因其物理化学成份特点，几乎没有储存和运行中的任何危险性。
由于燃尽率达98 ％以上，灰渣排放量明显减少，与燃煤锅炉比较，既减少了锅炉房的总占地面积，又改善了周边环境。
由于是类似油炉的系统内液体自动化燃烧，与传统燃煤锅炉对比，大大改善了工作环境和条件。
特别的水煤浆燃烧技术，也基本上杜绝了锅炉房常有的油烟气味或煤烟气味。
水煤浆是一种由65％左右的煤粉，35％左右的水和少量药剂混合制备而成的液体，可以象油一样泵送、雾化、储运，并可直接用于各种锅炉、窑炉的燃烧。
它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。
尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。
在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。
水煤浆的问世，源于20世纪70年代的世界石油能源危机。
当时全世界在石油能源危机的经济大衰退之后，清醒地认识到石油天然气作为清洁能源，并不是取之不尽用之不竭的，丰富的煤炭依然是长期可靠的主要能源。
水煤浆技术水煤浆技术是一种将煤转化为可燃气体的技术。
这种技术将煤粉和水混合，形成一种叫做水煤浆的混合物。
水煤浆技术有很多优点，比如燃烧效率高、燃烧过程中的排放物少、煤的利用率高等等。
在这篇文章中，我们将会探讨水煤浆技术的原理、应用、前景以及可能存在的问题。
一、水煤浆技术的原理水煤浆技术的原理很简单。
首先，需要将煤破碎成粉末。
然后，将煤粉和水混合，形成一种叫做水煤浆的混合物。
这种混合物可以被输送到燃烧设备中，并被燃烧成可燃气体。
在燃烧过程中，水煤浆中的水会蒸发，释放出热量，同时煤粉也会被燃烧，释放出更多的热量。
最终，水煤浆会被完全燃烧，产生出可燃气体。
二、水煤浆技术的应用水煤浆技术可以被广泛应用于各种燃烧设备中，比如锅炉、炉子、发电机等等。
这种技术可以用于煤的直接燃烧，也可以用于煤的气化。
水煤浆技术可以被应用于各种规模的燃烧设备中，从小型炉子到大型发电站都可以使用这种技术。
水煤浆技术的应用可以带来很多优点。
首先，水煤浆可以被方便地输送到燃烧设备中，这样可以避免煤粉在输送过程中的飞扬和损失。
其次，水煤浆的燃烧效率高，可以将煤的利用率提高到90%以上。
最后，水煤浆的燃烧过程中排放的污染物更少，对环境的影响也更小。
三、水煤浆技术的前景水煤浆技术在未来的能源产业中将会扮演重要的角色。
随着能源需求的增加，煤仍然是世界上最主要的能源之一。
但是，传统的煤燃烧技术存在着很多问题，比如燃烧效率低、排放污染物多等等。
水煤浆技术可以解决这些问题，提高煤的利用率，同时减少对环境的影响。
水煤浆技术的发展还面临着一些挑战。
比如，水煤浆的生产成本较高，需要大量的能源和水资源。
同时，水煤浆的燃烧过程中还会产生一些副产品，需要进行处理和处置。
这些问题需要被解决才能进一步推广水煤浆技术的应用。
四、水煤浆技术的可能存在的问题水煤浆技术的应用还存在着一些问题。
首先，水煤浆的生产成本较高，需要大量的能源和水资源。
其次，水煤浆的燃烧过程中会产生一些副产品，比如灰渣和废气等等。
水煤浆燃烧技术水煤浆是一种煤基流态燃料，通过雾化后可高效燃烧。
在组织水煤浆燃烧时，喷嘴的雾化技术和燃烧器的配风技术是保证水煤浆着火和稳定燃烧的两项关键技术。
1.喷嘴雾化技术：良好的喷嘴雾化可以减少水煤浆液滴的细度，从而缩短水煤浆的着火距离，为水煤浆着火、燃烧提供了一个良好的基础。
由于水煤浆的特殊性质，水煤浆喷嘴必须具备良好的雾化特性，能稳定着火，并有较好的燃烧特性和较高的燃烧效率；具有良好的防堵性能，能长期连续运行；具有较长的使用寿命；具有较低的气耗率；合适的雾化角和射程；负荷调节性能好，在一定的负荷变化范围内，喷嘴仍然维持较好的雾化性能。
2.水煤浆燃烧器：水煤浆燃烧器又称为配风器，是水煤浆燃烧的又一个关键设备。
水煤浆着火热的主要来源是依靠高温烟气的回流，这就需要对燃烧配风的进行合理的组织，以使煤浆雾炬得到有效地加热，能够及时着火。
同时，合理的配风是加强燃烧室内湍动，提高水煤浆燃烧速度和燃烬度的关键。
合理的配风还将影响到污染物的排放，分段送风可控制NOx的生成和排放。
另外，一二次风混合适时适量，可保证燃烧的稳定性和经济性。
总之，炉膛中的燃烧工况主要是通过燃烧器的结构及其布置来决定的。
燃烧器按其空气动力学特性可分为旋流式和直流式。
旋流型燃烧器是利用旋转气流产生合适的回流区，用回流的高温烟气来加热燃料，保证其稳定地着火和燃烧。
水煤浆锅炉1、水煤浆锅炉基本原理水煤浆锅炉要求的燃料（水煤浆）从储浆罐，经供浆泵、过滤器，混合高压风经特制喷枪送入燃烧器，在油点火系统辅助等前提条件下，水煤浆在炉膛内独立燃烧。
烟气经锅炉燃尽室、对流管束、省煤器等，从锅炉尾部排出，通过专用除尘器脱硫除尘，达到环保标准后，经引风机进烟囱排入大气。
炉膛内燃烧后的极少灰渣，通过除渣系统排出炉体外。
2、水煤浆环保锅炉的特点①、最大限度地吸取了燃煤和燃油锅炉的优势，即类似燃煤的锅炉运行成本，类似燃油设备的方便工作方式，解决了传统燃煤锅炉容易污染环境的问题和燃油锅炉运行成本昂贵的问题；②、高效环保特点：水煤浆锅炉可以迅速达到900℃〜1200℃连续稳定自动燃烧，避免了燃煤锅炉加煤时低温燃烧不充分的污染过程，也避免了燃油锅炉高温（1300℃以上）燃烧产生的大量的氮化物污染（如汽车尾气）。
水煤浆技术水煤浆是20世纪70年代世界范围内的石油危机中产生的一种煤代油的煤炭利用新技术，特点是将煤、水、少量的添加剂经研磨、细化，并充分与水混和均匀，在化学添加剂的作用下，后成为一种类似石油的可以流动的煤基流体燃料，其浓度一般为60～70％，粘度为1±0.2Pa。
s，平均粒度50μm，发热量为18.8～20.1MJ/kg。
水煤浆具有良好的流动性和稳定性，可以象石油一样储存、运输，并且具有安全、不污染等优良特性，是目前最符合我国国情的洁净煤代油燃料。
水煤浆特性参数水煤浆的技术特点（1）浓度高、流变性好、长期储存不沉淀，能象燃油一样泵送、雾化，完全能够代替燃油在工业锅炉、窑炉、电站锅炉上燃烧，其综合经济成本比燃油大大降低。
（2）燃尽率由烧煤的60～70％提高到98％以上，锅炉热效率83%以上，炉渣中的含碳量降到2％以下，充分体现了环保、节能的特点。
（3）水煤浆与燃油类似，用储罐运输及储存，减少了运输过程中的污染和储存的占地面积。
（4）由于较高的燃尽率，炉渣排放量明显减少，既减少煤厂、渣厂占地面积，又改善了周边的环境。
（5）由于是系统内液体自动化燃烧，与燃煤锅炉相比，大大改善了工作环境和条件。
应用水煤浆的优越性一）水煤浆的节能功效由于水煤浆改变了煤的形态，由固体煤块，转化为微小颗粒的煤基流体燃料，像油一样流动，粒度又微小，从而可以进行雾化燃烧。
煤块与氧接触面小，难予混合，燃烧速度慢，水煤浆可雾化成微小颗粒，表面积增大，与空气混合容易，燃烧速度加快。
因而燃烧效率从烧原煤80%左右提高到96-98%，锅炉热效率从60-65%提高到83%以上，其节能的道理就在于此。
此外，由于煤的形态不同，燃烧所需要的空气量不一样，烧水煤浆空气系数可相对减小，因而减少了烟气量，能热损失下降，热效率提高；同时，烧原煤灰渣含碳量很高，一般15-20%，而水煤浆灰渣含碳量很低，因而能热损失很小，便可节能。
二）水煤浆的减排功效（1）水煤浆选用低硫低灰份煤制浆。
水煤浆燃烧环境保护是全世界关注的一大热点，也是我国的一项基本国策。
由于全球经济发展的短视行为，人类的生存环境正受到越来越严重的破坏，其中由燃料所造成的大气污染越来越受到人们的关注。
开发新能源，寻找污染小的清洁燃料成为了当务之急。
在这样的情况下，水煤浆代油燃烧技术的出现变得愈加的重要。
1、水煤浆代油技术的特点（1）可以象油一样地储存、输送和雾化燃烧，是一种理想的代油技术。
（2）可以利用燃油技术系统的部分设备、锅炉改造的工作量小、改造周期短、投资少等。
（3）水煤浆由30％的煤、70％的水、0.5％的添加剂混合而成。
煤浆中的含硫量低，SO2的排放量低；水煤浆的燃烧温度低，NO x排放量低，是一种洁净燃料。
（4）水煤浆特别适用于厂方无法安装制粉系统，厂区无煤场的用户。
2、水煤浆的质量标准1．浓度：68 ±2%；2．粘度：1000 ±200CP；3．粒度：平均d≤50um；4．稳定性：三个月不产生硬沉淀；5．挥发分：v>25%；6．含硫量：0.30%～0.50%3、水煤浆代油燃烧技术部分工程应用序号名称单位地点1 220T/H燃油锅炉改烧水煤浆工程项目广东茂名热电厂广东茂名2 35T/H水煤浆专用锅炉北京造纸一厂北京3 220T/H燃油设计锅炉改造水煤浆工成项目汕头万丰热电厂广东汕头4 60T/H燃油工业锅炉改烧水煤浆北京造纸一厂北京5 220T/H燃油炉改烧水煤浆广东茂名热电厂广东茂名6 410T/H燃油炉改烧水煤浆广东茂名热电厂广东茂名7 670T/H燃油炉改烧水煤浆广东南海发电一厂广东南海4、成果获奖成果：中科院科技成果一等奖2项国家“六·五”攻关成果表彰奖1项国家“九·五”攻关重大成果奖1项国家教委科技进步三等奖1项浙江省科技进步三等奖1项发明专利：水煤浆及煤粉前置复合燃烧装置燃油锅炉改烧水煤浆煤粉清除炉底沉降灰方法低压旋流型煤浆雾化喷嘴撞击式多级水煤浆雾化喷嘴一种新型水煤浆在线过滤器一种锅炉稳燃室5、国家水煤浆工程技术研究中心浙江大学燃烧技术研究所水煤浆技术工程技术研究中心是1992年被国家科委批准的首批国家级技术研究中心，浙江大学燃烧技术研究所是该中心下属专业研究水煤浆燃烧技术的专门机构。
新水煤浆技术
近年来，随着全球经济不断发展，科技创新也在不断发展，技术不断变得更加先进，以满足人们生活舒适、环境保护和能源利用的需要。
为了降低燃烧煤的污染，减少有害物质的排放，人们开发出新的水煤浆技术。
水煤浆是以挥发分含量很低的煤炭粉末为基础，添加水和促进剂，经过挤压和均质后加热而成的悬浮液。
新水煤浆技术是利用高温、高压和激发条件，通过加热水煤浆等降低烟粉沉降，有效改善煤炭燃烧发挥作用，从而降低有害物质的排放。
新水煤浆技术的发展提高了煤炭利用率，使煤炭可以更加有效地利用，减少了烟尘排放，降低了环境污染，提高了煤炭的热值能，从而节省了能源。
同时，新水煤浆燃料可以提高火力发电效率，节约能源，减少烟尘污染，减少温室效应气体的排放，为可持续发展提供可靠的支持。
新水煤浆技术已经被大规模应用于高效燃烧煤炭，煤炭能源发电，火力发电，冶金铸造和热浴沟加热等领域。
新水煤浆技术有效改善了煤炭的燃烧性能，降低了有害物质的排放，并可以有效改善煤炭的热值能。
在充分发挥水煤浆技术的积极作用的同时，还应建立完善的环境保护技术，加强环境监督，减少烟尘污染。
此外，降低费用、提高效率是水煤浆技术发展的另一重要方面，需要进行大量研究，以实现更高的经济效益。
未来，新煤水浆技术将会继续发挥着重要作用，成为煤炭综合能源利用的主要技术，为人类提供更绿色、更清洁的能源。
水煤浆技术的综合分析水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料，国际上称为CWM(Coal Water Mixture)或CWF(Coal Water Fuel)，是用一定级配细度的煤粉与水混合而成的，具有一定稳定性和流动性，可长距离泵送的浆状煤炭产品。
一般而言，水煤浆中含煤约占70％，化学添加剂大约1％，其余为水。
主要优点在于，水煤浆具有较好的流动性和稳定性，易于储存，可雾化燃烧，是一种燃烧效率较高和低污染的较廉价的洁净燃料，水煤浆与燃油在相同热值下相比，其价格仅为重油的1/2，可以缓解石油短缺的能源安全问题。
水煤浆的使用，与直接烧煤相比，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。
而且，水煤浆可以经长距离管道输送，运输过程全封闭，既减少损失又不污染环境，能够有效解决我国煤炭运力不足的问题。
一、背景与现状1.背景介绍中国煤炭资源丰富：中国是一个富煤，贫油，少气的国家，即是一个以煤炭为主要能源的国家。
在国家已经探明的资源总量中，原煤的比重占了87.4%，原油2.8%，天然气0.3%，水能9.5%。
根据第三次全国煤炭预测资料，除台湾省外，我国垂深2000米以上的煤炭资源总量为55697.49亿吨，其中探明的保有资源量为10176.45亿吨，预测资源量为45521.04亿吨。
在探明的资源量中，生产在建的占用了1916.04亿吨，尚未利用的资源量为8260.41亿吨。
我国的能源结构，决定了我国在现在乃至将来数十年间，煤炭仍然占据着举足轻重的地位。
如何利用好丰富而廉价的煤炭资源使之更好地为我国的现代化建设服务将是摆在科学家面前的一道难题。
水煤浆技术研究开发意义重大。
当前的煤炭资源使用的弊端：煤炭是一种廉价的能源。
与其他能源相比，煤炭具有明显的成本优势。
同等的发热量，用煤炭的成本仅相当于使用油的30%，天然气的40%。
而且煤炭的使用简单方便，技术含量低。
但是，煤炭的使用也有着显著地弊端。
煤炭中含有少量的硫、氮等元素，简单的燃烧使用，会对大气造成严重的环境污染。
水煤浆煤粉燃烧器的燃烧特性研究与应用燃煤是目前全球主要能源供应的主要形式之一，但由于燃煤产生的污染物排放对环境和人类健康带来了严重影响。
为了降低燃煤产生的污染物排放，提高燃烧效率，水煤浆燃烧技术得到了广泛关注。
水煤浆煤粉燃烧器是水煤浆燃烧技术的核心装置，对其燃烧特性的研究和应用具有重要意义。
水煤浆煤粉燃烧器是将煤粉与水混合并喷射到燃烧器中进行燃烧的装置。
与传统的煤粉燃烧技术相比，水煤浆燃烧具有以下几个优势：首先，水煤浆燃烧器可以有效降低燃烧过程中的氮氧化物（NOx）排放。
这是因为水煤浆中的水分能够吸收和稀释燃烧过程中生成的高温氮氧化物，减少其生成量。
同时，水煤浆燃烧器还可以通过优化燃烧参数和燃烧过程控制，进一步降低NOx的排放。
其次，水煤浆燃烧器的燃烧效率较高。
与传统的煤粉燃烧相比，水煤浆燃烧器燃烧过程中可以更充分地利用煤炭中的热值，提高能源的利用率。
另外，水煤浆燃烧器采用喷雾燃烧方式，煤粉喷射细化后，与空气更好地混合，使燃烧更加充分，热效率得到进一步提高。
水煤浆煤粉燃烧器的燃烧特性研究主要包括燃烧动力学、燃烧稳定性和燃烧能力等方面。
首先，研究燃烧动力学可以探究水煤浆燃烧过程中的燃烧速率、活化能等参数，从而优化燃烧过程控制的策略。
其次，燃烧稳定性研究可以分析燃烧器内的气流分布、温度分布等因素对燃烧过程的影响，以提高燃烧的稳定性和一致性。
最后，研究燃烧能力可以从煤粉喷射均匀性、煤粉流动性等方面，评估燃烧器对不同品种煤炭的适应能力。
在水煤浆燃烧器的应用方面，研究者们通过实验与模拟相结合的方法，不断优化和改进燃烧器结构，提高其性能和效果。
首先，通过优化燃烧器内部流场结构，改善煤粉与空气的混合状态，以提高燃烧效率和稳定性。
其次，研究者们还通过改变燃烧器的喷煤方式、改变煤粉颗粒大小和浓度等参数，实现对燃料的精确控制和调整，以适应不同煤种的燃烧需求。
水煤浆煤粉燃烧器的应用已经取得了良好的效果。
在工业领域，水煤浆燃烧技术可以广泛应用于发电厂、钢铁厂、水泥厂等大型固体燃料锅炉的燃烧过程中。
（1）空气压力雾化悬浮燃烧原理水煤浆与空气经燃烧器以射流方式进入炉膛，促使煤浆气流与炽热烟气产生强烈混合，水分迅速蒸发；同时水煤浆气流又受到炉膛四壁和高温火焰的辐射。
而将悬浮在气流中的煤颗粒迅速加热，水煤浆颗粒获得了足够的热量并达到了一定的温度就开始着火燃烧。
其着火热随燃料的性质和运行工况的变化而变化，锅炉负荷低时，炉膛平均烟温降低，燃烧器区域的烟温也将降低。
所以雾化燃烧固态排渣水煤浆锅炉最低运行负荷在50%左右。
（2）流化悬浮高效洁净燃烧技术原理将滴状水煤浆投入燃烧室下部由石英砂和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850-950℃左右。
水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成水分析出，挥发分析出并着火燃烧及焦碳燃烧过程。
在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧。
在燃烧室出口设有分离回输装置。
被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道返回燃烧室下部密相区，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得高的燃烧效率。
此外，低温燃烧过程，有效的控制了热力型NOx的形成。
且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4，抑制了SO2的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。
编辑本段特点●解决了燃煤锅炉污染环境及燃油锅炉运行成本昂贵的问题；●环保节能：烟气含硫量、含尘量等环保指标均优于国家标准；●燃尽率高，可高达98%以上，热效率高达85%以上；●水煤浆液态输送和悬浮流化燃烧，自动点火，易于实现自动化控制，操作简单；是燃煤、燃油锅炉理想的环保和节能的替代产品；●实现水煤浆低负荷稳定燃烧。
●对水煤浆质量要求低。
●可实现炉内脱S，利于环保锅炉安全使用常识● 实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆雾化悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOx的生成与排放。
、水煤浆简介：水煤浆是一种新型、高效、清洁的煤基燃料，是燃料家庭的新成员，它是由65%-70%不同粒度分布的煤，32-35%左右的水和约0.5～1%的化学添加剂制成的混合物。
经过多道严密工序，筛去煤炭中无法燃烧的成分等杂质，仅将碳本质保留下来，成为水煤浆的精华，它具有石油一样的流动性，热值相当于石油的一半，被称为液态煤炭产品。
水煤浆技术包括水煤浆制备、储运、燃烧、添加剂等关键技术，是一项涉及多门学科的系统技术，水煤浆具有燃烧效率高、污染物排放低等特点；可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧，是当今洁净煤技术的重要组成部分。
2、水煤浆特性：具有象油一样的流动性、稳定性、可燃性，可以泵送，罐储、雾化、稳定燃烧，储存、运输、使用安全可靠。
3、水煤浆燃烧机理：水煤浆在锅炉中的燃烧组织与油的燃烧组织相近。
水煤浆经过煤浆喷嘴，以压缩空气作为雾化介质，形成煤浆雾炬。
同时液雾周围喷入供煤浆燃烧所需要的空气。
煤浆液滴进入炉膛后被加热并与空气混合，首先水分蒸发，然后挥发份挥发并着火，进而引起液滴中的焦碳颗粒着火燃烧，直至燃烬。
即经过雾化，结团，挥发份析出，着火以及燃烧和燃烬的过程。
4、水煤浆的优势：⑴环保优势：水煤浆制备、储运过程为全封闭，不污染环境，水煤浆原料为洗选精煤，其灰分、硫分和有害物质等远低于常规动力煤，本身燃烧后有害物比较低；水煤浆为煤水混合物，与燃油、燃煤相比，其火焰温度低100-150℃，减少了NOX、SO2的生成，而且水煤浆燃烧产生的水蒸汽有还原作用，可使部分NO X 还原成N2，可大大降低有害气体排放量；在水煤浆中还可以很方便地加入脱硫剂，脱硫效率可达50%，从而减少了SO2的排放量；水煤浆燃烬产物——灰分可以干收集，能作为很好的水泥添加熟料；水煤浆燃烧充分，出渣极少，无需占用渣场及外炉排渣造成环境污染。
⑵节能优势：水煤浆燃烧效率在98.5%以上，燃煤锅炉改烧水煤浆后，锅炉效率提高10-15%左右。
水煤浆燃烧技术一、水煤浆概述水煤浆是一种煤基的液体燃料，一般是指由60－70%的煤粉、40－30%的水和少量的化学添加剂组成的混合物。
它是20世纪70年代世界范围内出现石油危机的时候，人们在寻找以煤代油的过程中发展起来的石油替代技术。
水煤浆既保持了煤炭原有的物理化学特性，又具有和石油类似的流动性和稳定性，而且工艺过程简单，投资少，燃烧产物污染较小，具有很强的实用性和商业推广价值。
水煤浆的用途十分广泛，它可以像油一样的管运、储存、泵送、雾化和稳定着火燃烧，其热值相当于燃料油的一半，因而可直接替代燃煤、燃油最为工业锅炉或电站的直接燃料；水煤浆还是理想的气化原料，产生的煤气化可以用于煤化工或用于联合循环发电；对于特制的精细水煤浆，还可以作为燃气轮机的燃料使用；可见，水煤浆技术是洁净煤技术的一个重要组成部分，发展水煤浆技术具有十分重要的意义。
（1）替代石油，合理利用我国能源资源由于水煤浆具有同石油一样的流动和雾化特性，因此，以水煤浆替代石油可以利用原有设备，改动工作量很小，投资小。
（2）解决煤炭运输问题我国煤炭资源丰富，但地区分布极不平均，北煤南运和西煤东运的局面将长期存在。
靠铁路运输既增加了铁路的负担，又对沿途环境造成了污染。
发展水煤浆进行管道运输将在很大程度上缓解能源运输的压力和污染问题。
（3）降低煤利用过程中的污染制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO2都比一般的燃煤锅炉低。
同时由于水煤浆中的水分在燃烧时具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低200℃左右，因此可以在一定程度上降低NOX的排放量。
二、水煤浆的特性水煤浆作为一种替代燃料，除了具有原有煤的特性，如发热量、灰熔性、各组分含量外，还具有一些特殊的性质要求。
（1）水煤浆的浓度水煤浆的浓度是指固体煤的质量浓度，它直接影响到水煤浆的着火性能和热值。
浓度越大，含水量越少，就越容易点燃且发热量高。
但浓度的提高会影响到水煤浆的流动性，通常根据其实际需要和煤质特性，将浓度控制在60－75%之间。
（2）水煤浆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，同时合理的粒径分布还有利于达到较高的水煤浆浓度。
一般情况下，煤炭的最大粒径不超过300um，且小于200目（74um）的颗粒含量不小于75%。
（3）水煤浆的流变特性流变性用于描述非均质流体的流动特性，它是影响水煤浆储存的稳定性输变的流动性、雾化及燃烧效果的重要因素，一般用剪切应力-切变率关系来表示，常用参数为黏度。
水煤浆属于非牛顿流体，它的黏度随流动时的速度梯度（即剪切速率）的大小而变。
为了便于利用，在不同的剪切速率或温度下，要求水煤浆能表现出不同的黏度值。
当其静止时，要求其表现出高黏度，以利于存放；当其受到外力，则能迅速降低黏度，体现出良好的流动性，也就是具有良好的触变性，或者说是“剪切变稀”的特性。
同时，水煤浆还需要类似于油的黏温特性，升温后，黏度明显降低，易于雾化，可以提高燃烧效率。
（4）水煤浆的稳定性作为一种固、液两相的混合物，水煤浆很容易发生固液分离、生成沉淀物的现象。
水煤浆的稳定性是指其维持不产生硬沉淀的性能，所谓硬沉淀，就是无法通过搅拌是水煤浆重新恢复均匀状态的沉淀，反之称为软沉淀。
一般工业要求的水煤浆存放稳定期是三个月。
以上水煤浆的特性是衡量水煤浆质量的重要指标，但由于其中有些特性之间是相互制约的，如浓度高会引起黏度增大，流动性变差；黏度低有利于泵送、雾化和燃烧，却会使稳定性降低等。
因此，必须根据水煤浆的实际用途，来协调其各个性质参数，目前主要的水煤浆种类、特性及用途如表3-10所示。
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直接决定了水煤浆的特性，为了使水煤浆能够满足实际应用的要求，在其制备过程中需考虑以下4个方面。
[1]煤炭的选择及其成浆性。
制浆前必须根据需要选择每种，如其灰分、硫分、热值、挥发分及灰熔点等，这对水煤浆是否能够稳定燃烧、燃烧效率及污染排放都有很大的影响。
如挥发分影响到水煤浆在炉膛中能否稳定着火燃烧，根据经验，通常用于锅炉燃烧时要求制浆用煤的挥发分含量大于25%，用于炉窖燃烧时要求大于15%。
另外如果灰分、硫分等杂质过多，还需要在制备过程中进行洗选脱除。
在煤种选取过程中，成浆性是用来表征其制浆难度程度的参数，一般不同煤种的成浆性有着很大的差异。
有的煤在常规条件下很容易制成高浓度的水煤浆，而有的则要求较为复杂的制浆工艺和较高的成本。
对于煤的成浆性，其影响因素很多，但一般认为：煤阶越高，内在水分越少，煤种O和C比值越小，亲水官能团越少，孔隙越不发达，可磨性指数越高，煤中所含可溶性高价金属离子越少，制浆越容易。
[2]颗粒级配技术。
水煤浆中的煤炭不仅有粒度大小的限制，还要求其有良好的粒度分布，即希望使不同粒径的煤粒能够相互填充，减小煤粒之间的空隙，达到较好的堆积效率。
堆积效率越高，由于空隙少就可以减少水的消耗量，容易配臵高浓度的水煤浆。
在制备过程中，这项技术又称之为颗粒级配技术。
一般在目前的制浆工艺中常用所谓的双峰分布来实现较好的级配。
[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，可以实现水煤浆中煤颗粒的较高堆积效率，满足使用特性的要求，同时减少消耗。
[4]添加剂。
通常情况下，要使水煤浆能够达到高浓度、高稳定性以及良好的流变特性，必须添加一些化学药剂。
一般可分为分散剂和稳定剂两类。
分散剂是用来促进煤粒在水中均匀分散的化学药剂，通常煤粉与水混合，煤颗粒之间存在着很强的引力，使得煤粒成团、凝聚、煤浆黏度增高、流动性变差。
分散剂是一些表面活性剂，可以显著地降低溶液的表面张力，提高煤粒表面的润湿性。
而水煤浆稳定剂则是用来改善水煤浆稳定性，以使其在存储和输送期间保持特性均匀的状态。
2、水煤浆的制浆工艺水煤浆的制浆工艺一般可以氛围干法、干湿法和湿法制浆三大类，由于干法和干湿法的能耗高，制浆效果均不如湿法，因此近些年很少在工业中应用。
图3-45为我国两个典型的湿法制浆工艺流程。
总的说水煤浆制备通常包括洗选、破碎和磨矿混合和搅拌、过滤加工等部分。
[1]洗选。
即通过洗选对煤进行净化，出去煤中的部分灰分和硫分等杂质。
一般情况下选煤应放在磨矿前，但当煤中矿物杂质需经磨洗方能分离出杂质时，也可采用磨矿后在选煤的工艺。
[2]破碎和磨矿。
破碎和磨矿是为了将煤炭磨碎至要求的粒度，并使其分布具有较高的妒忌效率，是制浆过程中最为重要也是能耗最高的缓解。
在湿式制浆工艺中，通常将水、添加剂和破碎的煤粒混合后进行湿磨。
[3]混合和搅拌。
混合与搅拌是使煤浆混合均匀，并使其在搅拌过程中经受强力剪切，加强药剂与煤粒表面的作用，改善起流变性能。
其中混合一般用在干磨或中浓度磨矿之后，使其磨制后的产物经过滤机脱水所得的滤饼能与分散剂均匀混合，形成具有一定流动性的浆体，便于后续搅拌。
[4]过滤加工。
过滤加工是指在装运储存之前，对工艺过程中产生的粗颗粒或其他杂物进行过滤脱除，以免对水煤浆的输送和燃烧带来影响。
四、水煤浆的燃烧1、水煤浆的燃烧特性水煤浆的燃烧过程一般先通过雾化器将水煤浆雾化城细小的浆滴，一个浆滴通常包括若干细小的煤粉颗粒，进入炉膛后，浆滴受热蒸发，将煤粉颗粒暴露在炉膛内，然后发生与煤粉炉内煤粒类似的燃烧过程，直到燃尽。
从总体来看，在雾化器喷口处，水煤浆呈雾炬形燃烧，如图3-46所示。
由于水煤浆中含有较多的水分，因此无论是分析雾炬燃烧、还是分析单个的煤粒燃烧都反映出与煤粉燃烧不同的特性。
图3-46 水煤浆的雾炬形燃烧水煤浆经雾化以后高速喷入炉膛，在喷口处形成如图3-46所示的雾炬形态。
进入炉膛后雾炬燃烧一般要经历以下过程，首先雾炬在高温烟气对流及辐射作用下，迅速升温，并开始水分蒸发，其中的煤粉颗粒发生结团。
当浆滴温度升高到300－400℃时，其中的挥发分开始析出并率先着火，形成火焰；此后进入强烈燃烧阶段，同时焦炭开始燃烧，直至彻底燃尽。
对比煤粉炉内煤粉的燃烧，水煤浆燃烧主要有以下特点.[1]由于水煤浆中含有30%－35%的水分，水煤浆着火前需要多余的热量蒸发水分，同时由于水煤浆雾炬的入口速度相当高，一般为200－300m/s，是普通煤粉炉一次风的近10倍，所以尽管水分蒸发的很快，但仍存在0.5－1m的脱火距离，这也是水煤浆燃烧组织的关键。
[2]虽然水分蒸发会浪费部分热值（3－4%）,但从其后的挥发分析出容纳少及焦炭燃烧来看，水煤浆的燃烧特性要优于普通煤粉燃烧。
这是因为水分蒸发时，煤粒之间发生结团形成了多孔性结构，其表面积和微孔容积都要比煤粉颗粒大，从而有利于挥发分的析出，提高焦炭的燃烧速度。
[3]水煤浆的燃烧火焰稳定，但燃烧火焰温度低。
水煤浆的雾化燃烧可以使其流动组织更加稳定，而能达到良好的稳定着火与燃烧。
同时由于水分的存在，使得其火焰温度平均比煤粉火焰低100－200℃。
[4]水煤浆具有与煤粉一样的燃尽水平和燃烧效率。
水煤浆的燃烧效率除了受煤质自身因素影响外还与雾化质量、水煤浆水分、受热条件等因素有关。
由于前面讲的水分蒸发的影响，即使在较低的火焰温度下，水煤浆的燃烧速度也要比煤粉高，其燃烧效率与煤粉燃烧相当，对于大型水煤浆锅炉可以稳定达到99%以上。
在影响水煤浆燃烧过程的各个因素中，影响最大也是与普通煤粉炉所不同的是其雾化特性和特殊的配风要求。
水煤浆的雾化效果越好，其浆滴粒径越小，越容易着火，还能提高燃烧效率。
如表3-11所示，可见雾化器（雾化喷嘴）是水煤浆燃烧中最为重要的设备。
2、水煤浆燃烧污染物排放水煤浆燃烧同其他燃煤过程一样，也会产生飞灰颗粒物、SO2、NOX等大气污染物。
但由于水煤浆中的煤粒在制备过程中经过了洗选，以及水煤浆燃烧温度低等原因，使得水煤浆燃烧的污染情况要好于普通煤粉燃烧。
[1]飞灰颗粒物的排放。
水煤浆燃烧形成飞灰颗粒物的污染总量与相同煤种煤粉燃烧相比并没有明显减少，而且在替代层燃炉时还有提高，这是必学正试的一个问题。
但水煤浆燃烧生成的飞灰颗粒物的质量平均直径通常大于普通煤粉燃烧产生的颗粒物的质量平均直径，这是由于浆滴蒸发时煤粉颗粒发生结团的缘故。
这个特点有助于飞灰颗粒物在除尘器中被脱除，减少其最终排放量。
对于PM10和PM2.5的排放降低可能是有利的。
[2]SO2的排放。
本质上讲水煤浆燃烧过程中SO2的排放并不会显著降低。
有报道说水煤浆以洗精煤为原料，一般在燃烧前即可以脱除10%~30%的无机硫而降低SO2的排放，但这并不是水煤浆特有的优点。
同时研究表明可以在制浆过程中加入一定比例的石灰石或石灰乳固硫剂，在燃烧过程中进行脱硫，但实践表明这一方法的脱硫效果并不明显，且与燃烧控制密切相关。
