水煤浆技术的应用现状及发展趋势

水煤浆技术的应用现状及发展趋势

摘要本文概述水煤浆技术在国内外的发展应用现状和趋势，分析水煤浆代油代气燃烧技术的主要优缺点、市场前景和趋势，通过对水煤浆的技术经济、环境评价．指出目前我国水煤浆技术发展存在的主要障中国是能源生产和消费大国，也是目前世界上少数几个一次能源以煤为主的国家之一。从能源资源条件看，我国煤炭资源丰富，占化石能源资源的94．3％以上，石油、天然气相对短缺。随着能源科技和中国经济的快速发展，优质能源需求不断增加，石油、天然气消费呈现加速增长态势。2001年中国净进口石油约7000万t，据有关部门预测，“十五”期间及未来的10～20年，我国石油需求仍将呈现强劲增长趋势。而国内原油产量将维持在I．6～1．9亿吨水平，供需缺口将进一步加大。如果完全依靠进口，到2020年我国石油对国际市场的依赖程度将高达50％以上，超过40％的警戒线，对国家能源安全造成很大威胁。面对日趋严峻的石油供求形势和国际油价变动的不确定性，亟需从我国经济发展全局出发，结合我国资源、技术和经济条件，寻求行之有效的替代技术，以缓解我困石油进口压力，保持国民经济的持续发展，保障能源与经济安全。持了煤炭原有的物理特性，又具有石油一样的流动性和稳定性，被称为液态煤炭产品。水煤浆技术包括水煤浆制各、储运、燃烧等关键技术，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，亦可作为气化原料，用于生产合成氨、合成甲醇等。水煤浆技术是我国现行阶段适

宜的代油、环保、节能技术。发展水煤浆技术，用煤制取清洁燃料，以煤代油，20世纪七十年代世界石油危机后，西方发达国家如美国、加拿大、日本、英国、法国、

瑞典和意大利等纷纷投入大量人力和物力寻求代油燃料，曾对大型浆厂制浆、煤泥制浆、水煤浆长距离管道输送及大型电站燃烧水煤浆分别作过深入细致的开发和试验，水煤浆技术已趋于成熟并进入商业化应用。目前，日本有50万吨／年制浆厂，经管道运输至电厂60万Kw发电机组上燃烧发电的工业示范；美国结合煤气化联合循环发电(IGCC)和德士古气化工艺，对超低灰水煤浆直接在燃气轮机上燃烧技术进行系统研究；俄罗斯主要开发670t／h电站锅炉及中小锅炉燃烧水煤浆技术，其他国家在水煤浆应用方面的研究基本停止。美国是最早研制发展水煤浆的国家之一，从50年代就开始研究和建设中浓度水煤浆输煤管道，1970年建成了黑迈萨输煤管道，由美国亚历山大黑迈萨煤矿经4个接力泵站，运至内华达州莫哈比电厂，运距440公里，设计运煤量500万吨／年，电厂装机2×75万千瓦。至黑迈萨煤电管运系统属于早期中浓度水煤浆技术(浓度50％，平均粒径0．3ram)，不使用添加剂，粘度较低。终端采用离心脱水、干燥、磨细制备成煤粉后再送入电站锅炉燃烧。这一系统解决了煤炭的管道运输，但由于在终端需要脱除水分，其燃烧技术还是属于常规的粉煤燃烧。应用端的工艺路线长。设备复杂，系统需要水量大，排放出的水易造成应用70年代石油危机时，美国政府大力支持有关院校与企业对水煤浆制备、储运、燃烧技厂进行改烧水煤浆的工程可行性研究，得出改造工程、油价、浆价价格比例与不同炉型工程费用的相关关系，结论是水煤浆技术是成熟的、有竞争力的替代燃料，但推广要取决于

目前，美国已将水煤浆技术纳入洁净煤技术计划，结合煤气化联合循环发电(IGCC)(300t／h)上对5种不同煤种的水煤浆进行了为期半年的燃烧试验。曙光公司在北海道经改造的烧油锅炉上进行过超低灰水煤浆(灰分低于1～4％)燃烧试验。万吨／年高浓度制浆厂，经11公里管路(管径370mm)，在勿来电厂8号锅炉(1940t／h)60万Kw发电机组上，用Ilt／h复合喷嘴(3t／h加8t／h)燃烧发电。该厂1988年开始试验，1988～1993年用浆9万吨。1993～1997年烧浆120万吨，占8号锅炉燃料用量的50％。小名滨煤炭中心同时进行油煤浆制备，以专用轮船运至横须贺电厂长期进行工业试验。日本勿来电厂的工业实践为水煤浆大型化系列化提供了良好示范，证明了水煤浆系统特别值得提出的是，其8号炉是在1940t／h锅炉上采用了油、煤、水煤浆3种燃料混烧，并逐步提高烧水煤浆的比例(原计划在2000年水煤浆的比例要达到8096)，在需要满负荷运转时，增加烧油的比重。这对中国原有烧油和烧煤发电锅炉，有重要的参考价值。日本还注意水煤浆专用锅炉的制造研究。与中国合作进行的220t／h水煤浆专用锅炉可同时装备有烧油系统，作为两国合作绿色计划之一．目前正在北京燕山石化公司进行现场试验，由北京矿务局制浆厂、邢台矿务局浆厂和大同制浆厂联合供浆。前苏联为解决东都能源西运问题(包括气、油、煤、电)，考虑开发西伯利亚堪斯卡阿琴斯卡矿品质优良、储量丰富、成本低廉(只相当西部地区的10％)的煤炭，由其石油天利亚5号热电站装机120万千瓦(6×20)管线全长264公里．运量500万吨高浓度水煤浆示范煤电运集团工程(输送近30万吨后，由于形势变化

而停运)，该设计是原苏联与意大利Snamprogetti公司联合设计的西伯利亚输送高浓度水煤浆管线，是世界规模最大，：[艺法国艾米路希电厂是世界上最为成功的煤泥水煤浆用户，自1990年以来，367t／h 循环流化床锅炉(带125MW机组)一直燃用煤泥制成的水煤浆，浓度为67％，低位发热量10．47MJ／kg，燃烧效率为98％。由于80年代中期，国际油价大跌，西方国家先后停止了水煤浆的商业化步伐。近年来，经过多年的研究与开发，已形成了符合我国特点的水煤浆系统技术，培养了一支具有术、水煤浆燃烧技术、水煤浆储存和管道输送技术等诸多领域进行了研究和开发，并在水水煤浆是以煤为原料加工而成，煤炭的性质是随着不同的地区、不同的生成条件而不在目前已建成的十一座水煤浆厂中，除早期有二座是采用国外(瑞典、日本)技术设计外，其余均采用国内各相关单位进行攻关研究后开发出的制浆技术及国产化设备，经过近二十年的实践表明，这些工艺技术是适合我国的资源和技术条件的，并已达到国际先进水平。国内的研究设计单位已经完全有能力承担水煤浆技术工程项目的咨询；煤炭成浆性研究；帮助客户优选煤种和化学添加剂配方；建设水煤浆工厂的可行性研究；配合煤炭系统的设计单位承担全部工程设计，提供技术、专用设备及负责生产调试和技术培训；转让通过近二十年的研究、技术开发和工程应用，已开发了包括水煤浆喷嘴、水煤浆燃烧器、水煤浆在线过滤器及水煤浆锅炉改造技术等水煤浆配套技术。山东白杨河发电厂230t／h燃油锅炉改烧水煤浆已进入长期运行，是我国大型电站燃油锅炉首次燃烧水煤浆；北京造纸一厂35t／h水煤浆专用锅炉，