概述水煤浆燃烧固硫技术
- 格式:docx
- 大小:20.05 KB
- 文档页数:3
《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。
水煤浆锅炉-的改造技术水煤浆技术在锅炉改造上的应用水煤浆是一种新型环保节能燃料,从储存、运输、使用整个过程会封闭,它改变以往煤基燃料的燃烧利用方式,变固态利用为液态利用,是对煤基燃料的一次革命。
水煤浆燃烬率高,在利用过程中通过加入固硫剂或采用脱硫型除尘器,可把硫分降低到600mg/Nm3,采用相应的除尘设备,水煤浆烟尘排放浓度也能得到有效控制,加上燃烧时水煤浆水分的气化吸热,使得整个炉膛温度降低100~200oC,这将大大NOX的生成,从而减轻对环境的污染。
燃油锅炉的水煤浆燃烧工程改造分为六大系统,水煤浆锅炉本体系统包括本体及燃烧器等,水煤浆因含30%左右的水分而使其从加热蒸发到着火燃烧的时间延长,水煤浆的燃烧属于动力-扩散燃烧范畴,因此,水煤浆着火和稳定燃烧的基本条件是高温热源加热,良好的雾化和燃烧的特点重新砌筑炉膛以适合水煤浆燃烧该墙设在炉膛温度较高处。
一方面改变烟气流通方向,增加烟气在炉内停留时间,更重要的是利用它的蓄热和反向作用,使煤粉在燃烬区得到充分燃烧。
同时,又把部分热烟气反射到前部增加高温区的混合效果,而该区域正是焦碳燃烧阶段,其燃烧速度主要取决于温度水平。
后部增加一道折烟墙,增加烟气的行程,以利煤粉的燃烬,在炉膛的前部还敷设了卫燃带,保证水煤浆雾化炬具有很高的升温速度使水煤浆液滴中的水分迅速蒸发,进而使煤粉中的挥发份快速析出和着火,达到稳定燃烧。
其次,采用燃烧技术先进的燃烧器,使水煤浆得到充分雾化,与周围空气能良好混合,促进燃烧。
可采用国产的燃油、烧浆共用的自动气体雾化漩流式专用燃烧器,其中浆枪为多级压力空气雾化,撞击式水煤浆喷枪,使压缩空气与水煤浆充分混合,细化喷射而出。
调风器的一次风为固定切向叶片弱旋流型,阻力较小,它及时提供适量的火焰根部风并使燃烧器出口处形成大小和位置适当的高效烟气回流,以利稳定着火水煤浆储存、供浆系统主要由储浆罐、搅拌桶,螺杆泵和过滤器等组成,储浆罐、搅拌桶具有储存、缓冲和搅拌水煤浆的作用,螺杆泵主要是向锅炉内供浆,过滤器清除水煤浆中的杂物以利于浆体输送。
水煤浆技术介绍核心提示:水煤浆技术是煤炭清洁高效利用的关键技术之一。
关键词:水煤浆一、水煤浆技术介绍(一)推广水煤浆技术的现实意义习近平总书记在今年6月中央财经领导小组第六次会议上强调,推动能源供给革命,大力推进煤炭清洁高效利用。
国务院《2014-2015年节能减排低碳发展行动方案》提出严控煤炭消费总量,降低煤炭消费比重,加快推进煤炭清洁高效利用,在大气污染防治重点区域地级以上城市大力推广使用型煤、清洁优质煤及清洁能源,限制销售灰分高于16%、硫分高于1%的散煤。
水煤浆技术是煤炭清洁高效利用的关键技术之一。
重庆市是以煤为主要能源的城市,煤炭消费占总能耗的65%以上,其中4t/h及以上工业和中小电(热电)站燃煤锅炉耗煤量占全市煤炭消费总量的16.2%,年总耗煤量约940万吨标煤,年排放烟尘约1.4万吨、二氧化硫约2.6万吨、氮氧化物约3.8万吨,是我市煤炭消耗产生的主要大气污染源之一。
利用水煤浆技术在我市实施燃煤锅炉的高效洁净燃烧技术改造并辅以相匹配的烟气治理设施,可实现年节约标煤约84.4万吨,减排二氧化硫219.4万吨,减排烟尘约7521吨,减排二氧化硫、氮氧化物的排放总量分别为17156吨和16810吨,分别占“十二五”减排目标总量的43.8%、41.3%。
水煤浆锅炉运行成本略高于燃煤、是燃油的40%、是燃气的60%和电锅炉的27%。
重庆市能源生产和供应及消费情况表明:煤炭在我国及我市国民经济中是既排拆又依赖的基础能源,煤炭使用将长期占据主体地位。
因此,实现煤炭的清洁高效利用是满足我市当前节能减排形势和实现空气质量防治目标的迫切需求,对于促进我市能源与环境协调发展,满足我市经济快速稳定发展需要,具有重要的战略意义。
(二)国家推广水煤浆技术的相关政策国务院《节能减排“十二五”规划》第三部分第(二)条推动能效水平提高中提出,发展煤炭地下气化、脱硫、水煤浆、型煤等洁净煤技术。
国家发改委《产业结构调整指导目录(2011)》(修正)将型煤及水煤浆技术开发与应用列入煤炭行业鼓励类目录。
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。
浅谈水煤浆燃烧固硫技术分析作者:王臣来源:《中国高新技术企业》2013年第12期摘要:随着我国对电力能源的需求增多,采用火力发电的企业越来越多,其中存在着许多问题。
文章针对水煤浆固硫技术——固硫机理、固硫剂及其助剂等的研究现状做了概述,并对该领域未来的发展进行了详细的分析。
关键词:水煤浆;固硫;固硫剂中图分类号:F407 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)18-0072-021 水煤浆固硫技术分析在我国的能源构架里面,煤炭作为一次性能源比例在75%以上,这种结构在短期内是不会发生变化的,煤炭始终会作为主要能源去使用,因此由煤炭带来的污染也急剧加重。
根据统计分析,我国大气污染的主要成分是来自煤炭的SO2的污染,占到污染比重的87%,我国酸雨的覆盖面积,也占到了国土面积的三分之一左右。
如何有效地利用煤炭这个能源,解决污染带来的问题成了紧迫的问题。
水煤浆是新兴的代油燃料,它的应用前景非常好,其优势在于存储、物流运输,烟尘的降低以及硫析出的时间长短,固硫产生的效率等,这些都高出煤炭的使用程度以及污染的降低。
当前,固硫形态的水煤浆使用和发展,对大气污染程度的下降意义重大。
这种技术在学术界和媒体上报道很多,许多研究单位都进行过这方面的研究和开发。
但是对燃烧后产生的烟气脱硫,还有就是燃烧前煤炭的清洗始终是个难题,这需要高精端的大型设备进行处理。
无疑大幅度地提高了煤炭使用中的成本,在现实中无法做到广泛的推广和应用。
固硫型水煤浆就是在其中加入固硫剂,它的优势是成本低、简单、脱硫的效果明显等,对它的推广有着非常好的作用。
2 水煤浆固硫技术发展现状现今我国固硫技术已经进入了非常快的发展阶段,但是仍处于初级阶段。
其中它的运用和发展、固硫的理论研究,实际中固硫剂的研发也是如此。
水煤浆中水是对流变特性有影响的,生产脱硫型水煤浆要多关注其影响因素。
2.1 固硫机理的发展现状煤燃烧固硫机理和固硫型水煤浆基本上一致,在固硫型水煤浆里面有不多的添加剂,这就比煤粉的燃烧温度低,在分析水煤浆硫析出动态性中冯云岗等,给出了自己研究的成果。
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。
科技成果——水煤浆代油洁净燃烧技术成果简介水煤浆是20世纪70年代为解决石油危机而发展和应用的一种代油燃料,目前国内外不少电站锅炉和工业锅炉使用水煤浆作为燃料。
其技术原理是把煤磨成细粉与水和少量添加剂混合成悬浮状高浓度浆液,像油一样采用全封闭方式输送和储存,用泵输送,并用喷嘴喷入锅炉炉膛雾化燃烧,具有煤炭的物理特性和石油的流动性、稳定性。
水煤浆代油洁净燃烧技术不仅具有明显的经济效益,而且对国家能源安全和国民经济的长远发展具有重要意义。
水煤浆制备原理自六五以来,在国家重点攻关项目、国家自然科学基金项目等支持下,我国自主研发了水煤浆清洁代油燃料技术,并在国内外得到推广。
该技术获2009年国家科学技术进步奖二等奖。
该技术可实现100%代油,不仅可以采用水制水煤浆,还可采用低热值或具有一定毒性的废水制水煤浆,变费为宝;各种水煤浆燃烧效率均可达到98%以上,大型锅炉上燃烧效率达99%以上,同时锅炉效率达到煤粉锅炉水平。
典型案例1案例名称1×670t/h水煤浆锅炉新建工程技术开发单位浙江百能科技有限公司项目概况本项目于2004年3月开始设计,2004年7月开工建设,2005年2月世界首套最大全烧水煤浆锅炉完成168试运行至今,实现长期连续运行。
主要工艺原理本项目2#炉设计以燃水煤浆为主,并采用烟气再循环作为全烧油的备用方案。
为国内首创670t/h超高压水煤浆锅炉。
锅炉本体呈Π型布置,水煤浆喷雾悬浮燃烧,采用直流燃烧器正四角布置切向燃烧,烟气挡板调节再热汽温,喷水减温控制过热汽温,回转式空气预热器,刮板式捞渣机连续固态排渣,平衡通风,全钢构架,露天布置。
锅炉炉膛横截面宽深比为1.1,采用正四角布置直流燃烧器的切圆燃烧方式,并确定采用一次风和二次风双切圆布置,其中一次风和二次风切圆直径分别为800mm和1000mm,且均为逆时针旋转。
燃烧器最上层布置了燃尽风(OFA)并采用反切,切圆直径为800mm;反切目的是强化水煤浆后期燃烧,有利于焦碳的燃尽,同时反切还有利于消除切圆扭转残余,降低炉膛出口烟温偏差。
水煤浆概述水煤浆是八十年代初出现的一种新型煤基流体燃料,国际上称为CWM(Coal Water Mixture)或CWF(Coal Water Fuel),它含煤约70%,化学添加剂约1%,其余为水。
其中的水并不能提供热量,在燃烧过程中还会因蒸发造成热损失,不过这种损失并不大。
以含煤70%的水煤浆为例,1公斤水煤浆中含水0.3公斤,水的气化潜热不到600大卡/公斤,故燃烧1公斤水煤浆因其中水造成的热损失不到180大卡,约占水煤浆热值的4%。
可是它却使煤炭从传统的固体燃料转化为一种流体燃料,从而带来很多优点。
水煤浆像油一样,可以泵送、雾化、贮存与稳定着火燃烧。
两吨水煤浆可代一吨油。
由于水煤浆与燃油在相同热值下相比,其价格仅为重油的1/2左右,以水煤浆代油具有显著的经济效益,因此是目前企业通过技术改造解困的有效途径之一。
燃用水煤浆与直接烧煤相比,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。
水煤浆经长距离管道输送到终端后可直接燃用,储运过程全封闭,既减少损失又不污染环境,是解决我国煤炭运力不足的重要运输方式之一。
石油是重要的战略物资,我国每年烧油量仍在三千万吨以上,占石油产量的五分之一。
我国煤多油少、并致力于控制燃煤污染,所以水煤浆技术在我国受到政府的特别重视,国家领导人多次亲临考察。
一、水煤浆的质量特征与制浆技术简介水煤浆和一般的煤泥水不同,因为它是一种燃料,所以必须具备某些便于燃烧、使用的性质,主要有:1.为利于燃烧,水煤浆的含煤浓度要高。
通常要求在62%~70% 左右;2.为便于泵送和雾化,粘度要低。
通常要求在100(1/秒)剪切率及常温下,表观黏度不高于1000~1200毫帕秒;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一个月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细度。
一般要求粒度上限为300微米,其中小于200网目(74微米)的含量不少于75%。
概述水煤浆燃烧固硫技术
1 水煤浆固硫技术分析
在我国的能源构架里面,煤炭作为一次性能源比例在75%以上,这种结构在短期内是不会发生变化的,煤炭始终会作为主要能源去使用,因此由煤炭带来的污染也急剧加重。
根据统计分析,我国大气污染的主要成分是来自煤炭的SO2的污染,占到污染比重的87%,我国酸雨的覆盖面积,也占到了国土面积的三分之一左右。
如何有效地利用煤炭这个能源,解决污染带来的问题成了紧迫的问题。
水煤浆是新兴的代油燃料,它的应用前景非常好,其优势在于存储、物流运输,烟尘的降低以及硫析出的时间长短,固硫产生的效率等,这些都高出煤炭的使用程度以及污染的降低。
当前,固硫形态的水煤浆使用和发展,对大气污染程度的下降意义重大。
这种技术在学术界和媒体上报道很多,许多研究单位都进行过这方面的研究和开发。
但是对燃烧后产生的烟气脱硫,还有就是燃烧前煤炭的清洗始终是个难题,这需要高精端的大型设备进行处理。
无疑大幅度地提高了煤炭使用中的成本,在现实中无法做到广泛的推广和应用。
固硫型水煤浆就是在其中加入固硫剂,它的优势是成本低、简单、脱硫的效果明显等,对它的推广有着非常好的作用。
2 水煤浆固硫技术发展现状
现今我国固硫技术已经进入了非常快的发展阶段,但是仍处于初级阶段。
其中它的运用和发展、固硫的理论研究,实际中固硫剂的研发也是如此。
水煤浆中水是对流变特性有影响的,生产脱硫型水煤浆要多关注其影响因素。
2.1 固硫机理的发展现状
煤燃烧固硫机理和固硫型水煤浆基本上一致,在固硫型水煤浆里面有不多的添加剂,这就比煤粉的燃烧温度低,在分析水煤浆硫析出动态性中冯云岗等,给出了自己研究的成果。
他们认为煤里面的有机硫和无机硫在燃烧温度上分为两个层面。
有机硫开始析出是在400摄氏度左右,无机硫析出是在温度达到1000摄氏度,不过在炉温达到1200摄氏度时,高温硫析出的时间需要长一点,但是低温硫去很快就出来了。
2.2 固硫剂研究现状
当今国内使用固硫剂大多是钙基固硫剂,这主要是因为原料易于寻找,能够在市场中找到,且其价格低,在实际中固硫的效果明显,能够满足市场的需求。
选择固硫剂的意义就在于成本低、来源充足、固硫的效果非常好。
还有就是分析水煤浆燃中固硫当中,不仅要分析其经济的成本性、燃烧的效果及固硫率,更要分析其在水煤浆中的流变特性。
我们所认知的钙剂固硫剂能够分成两组,是机钙固硫剂和无机钙固硫剂,这两种固硫剂的使用效果非常好,对水煤浆的性能影响并不明显,不过它的固硫效果可变性非常不稳定。
研究中刘建中等对钙基固硫剂对水煤浆性能影响分析出,无机钙对水煤浆的影响没有钙剂的影响低很多。
因为分子量小,不容易和水融合的物质是做固硫剂的材料。
唐海香等对CaCO3、CaO、Ca(OH)2三种钙基固硫剂进行了固硫实验对比,研究发现,三种钙基固硫剂固硫效率的次序为CaO<ca(oh)2> CaCO3。
作为钙的同种族元素钡也具有固硫作用,陈占文等对BaCO3CaCO3两种固硫剂进行了固硫实验,发现BaCO3、与CaCO3都能起到固硫作用,BaCO3固硫效果要优于CaCO3,但考虑到BaCO3的价格昂贵,不适用大量工业应用,CaCO3却原料易得,性价比高。
NaOH高温分解生成的NaO2能与燃烧产物SO2反应,但其固硫产物分解温度低,固硫效果差。
霍永春等研究Ca(OH)2与NaOH的对比固硫实验时认为,NaOH在高温下分解为NaO2,NaO2在燃烧中变成了气态,能够跟烟气飘走,这时候进行管道冷却,其中的一部分硫就能够从烟气中脱离,粘附在冷却的管壁上,这就很容易堵塞管壁。
其固硫产物分解温度低、固硫效果差等因素都导致NaOH不宜单独作为固硫剂使用。
但是NaOH却可与CaCO3同时使用,作为助剂,NaOH可提高CaCO3的固硫效果。
</ca(oh)
2.3 固硫助剂研究现状
钙基固硫剂在当前的应用十分广泛,实际的使用中效果也非常明显,能够很好地固硫。
但是在高温中(温度>1000℃),固硫产生的其他物质CaSO4慢慢分解并且重新组成SO2,导致固硫的情况不好,为达到高温下良好的固硫效果,在水煤浆里面掺入少量的水煤浆,可非常好地提高水煤浆的固硫效果,在固硫型水煤浆中少量的掺入Al2O3、Fe2O3、TiO2等金属的氧化物,然后进行实验对比,从中没有发现同样的金属氧化物,这也就证明了固硫效果的程度不一样,三种不同的固硫剂对水煤浆固硫起到的作用也不一样,其中分析灰渣得出,它的机理是在充分燃烧中非晶态物相增加,其在高温溶解下附着在固硫产物CaSO4的上面,抑制了CaSO4分解速率,其中对SO2的逸出进行了有效的抑制。
3 水煤浆固硫应用分析
我国的水煤浆技术虽然研究得很全面和广泛,但是在实际中却没有被大量的应用,我国的第一台固硫型水煤浆示范锅炉,是在2000年在北京燕化公司第三热电站点火试验成功的。
这台锅炉在燃烧中能够达到98.5%的固硫率,其产生的灰渣还可以进行再次利用,包括制砖、水泥的生产和制造,其环保的程度完全达到国家的要求,每天平均节省下来的成本在3.36萬元左右,对经济效益的影响不言而喻。
从这个方面看,在工业上固硫型水煤浆能够发挥很好的作用。
不过在以后的几年中固硫型水煤浆就没有出现过在工业上应用的报道,这主要是企业在环保方面的一时欠缺。
我国的工业发展正处在发展阶段,人们的环保意识和理念不能跟上社会的进步,许多事例告诉我们,我们都是在用环保的污染和人们的身体作为代价。
还有就是政府政策的灵活性,助长了破坏环境的产生。
我国在环保政策的制定以及环保的选产方面做得也很不够,没有唤醒人们的环保意识,加之地方保护主义的掺入更是如此。
还有就是我国的固硫技术还不够全面和完善,国内研究这方面技术的人较多,但是一般只在实验室阶段,没有完全地用到实际的生产中去,导致了工业应用中出现了很多的问题。
4 结语
固硫剂的加入对我国的水煤浆的发展起到了非常好的作用,它能够保证悬浮流化燃烧的较高的锅炉效率,号可以有效地稳定的工况,解决了人们提倡生活的需求。
水煤浆的固硫技术发展在我国已经10多年了,在其发展的过程中许多研究者付出了巨大的努力。
当然我国的固硫剂技术发展和应用还不够完善,但是其发展的速度却非常之快,能够为我国的固硫剂发展前景起到引领作用。
参考文献
[1] 林宗虎,张永照.锅炉手册[M].北京:机械工业出版社,1999.
[2] JB/DQ 1060-1982 层状燃烧及沸腾燃烧工业锅炉热力计算方法[S].
[3] 刘兴远.催化干气的利用[J].河北化工,1993,(3):44-46.。