高效煤粉工业锅炉-煤科总院

二、高效环保煤粉工业锅炉系统技术
我国传统燃煤工业 锅炉高能耗、高污 染现状亟待改变！
二、高效环保煤粉工业锅炉系统
1—罐车；2—燃料罐；3—供料器；4—二次风机；5—二次风管；6—二次风控制器； 7—点火油箱；8—燃烧器；9—锅炉本体；10—布袋除尘器；11—烟囱；12—罐车
主要技术指标
技 术 指 标
水煤浆浓度和质量提高对气化系统的影响结论
分级研磨高浓度制浆工艺已在5家燃料水煤浆制备企业（总规模1000万吨/
年）、6家气化水煤浆气化企业（总规模800万吨/年）成功应用，经实践
检验证明：同一煤种制浆浓度提高3～5个百分点 兖州煤业榆林能化有限公司60万吨甲醇厂采用新工艺与设备后：
降低合成气的氧耗和煤耗，每年可节约煤4.78万吨以上
一种水煤浆细磨机：ZL 200820079501.3
分级研磨高浓度制浆工艺专利
实现煤浆颗粒合理的粒度级配
(a)只有大颗粒
(b)充填了细颗粒 煤浆中颗粒充填示意图
(c)充填了更细的颗粒
分级研磨高浓度制浆工艺技术特点
工艺技术
坚持“多破少磨”的原则 采用“选择性分级研磨”工艺 优化煤浆粒度级配技术 专用高效添加剂技术
锅炉热效率
≥90%
烟尘（TSP） ≤50mg/Nm3
SO2、NOx
与天然气锅炉相当
推广应用情况
自主研发的高效环保煤粉工业锅炉系统已在全国20多 个城市，建成近200台（套）。
政府推广文件
国务院《“十二五”节能环保产业发展规划》，2012 《国家重点节能技术推广目录（第三批）》,2010 《江苏省省级节能减排（节能与循环经济）专项引导资金 管理暂行办法》，2008 《天津市先进实用节能技术、产品推荐目录》，2008 《淄博市重点推荐的节能技术和节能产品导向目录（第二 批）》，2010 甘肃省工信委《关于加快推广高效煤粉工业锅炉和太阳能 锅炉的意见》，2012 《山西省推广应用新型高效节能环保煤粉锅炉工程实施意 见》，2009
燃气 锅炉
90 3.0 8300 80.32 240.96 2891.52
燃料单价
发热量
元/t (或 Nm3)
kcal/kg (或Nm3)
每吨蒸汽燃 料耗量
每吨蒸汽燃 料费用 年燃料成本
kg (或 Nm3)
元 万元
1466.64 1811.28 注：1.按单台20t/h锅炉年运行6000小时
2.燃料价格参考东南沿海地区近期平均价格水平
2007年通过产品推广鉴定 2010年获得“神华杯”第二届中央企业青年创新奖 2011年荣获国家能源局科技进步二等奖
获得知识产权
已获授权发明专利6项，实用新型专利24项
技术成果鉴定
达到国际先进水平
技术特点
一集中，清洁环保
一集中即煤粉的集中制备与供应。煤粉由加工配送中心集中磨 制、统一供应，既可有效保证煤粉质量的稳定，又可取消分散的堆煤场， 减少地面污染
工艺特点
★高效节能 燃料浆降低30%电耗 气化浆不增加电耗 ★煤种适应性强 从褐煤、烟煤至无烟煤均可 ★制浆浓度显著提高 3～5个百分点
燃料水煤浆行业推广应用情况
序号 1 2
建设单位 汕头桂宇水煤浆厂 东莞电力燃料水煤浆厂
总规模
工艺类型
投产时间 2008.3 2008.12
50万吨/年 低阶煤制浆工艺 500万吨/年 低阶煤制浆工艺 一期50万吨传统工艺改造 400万吨/年 二期50万吨低阶煤制浆工艺 三期300万吨低阶煤制浆工艺 100万吨/年 低阶煤制浆工艺
首个无烟煤水煤浆气化项目）
☆ 气化技术：水冷壁气化 ☆ 煤浆制备技术：分级研磨制浆
工艺技术——粒度和浓度
☆ 制浆设备：φ 3.4×5.8m的棒 磨机
兖矿鲁南化肥厂提浓改造项目
水煤浆浓度和质量提高对气化系统的影响
降低气化氧耗和煤耗 浓度的提高减少了进入气化炉的水量，降低了由其带来的煤耗和氧耗 。上海焦化厂生产经验表明：水煤浆浓度每提高1％，1000Nm3 合成气（ CO+H2）耗氧约减少5～10Nm3，煤耗降低约8～10Kg 提高甲醇生产能力 浓度提高会增加合成气中有效成分的比例，进而增加甲醇产能。神华 宁夏煤业集团甲醇厂年产20万吨甲醇生产经验表明：水煤浆浓度每提高1 ％，每年可增加甲醇产量至少0.5万吨 增加气化炉喷嘴使用寿命 采用新工艺后，煤浆粒度减少可以降低运输过程中对设备、管道、阀 门等设备的磨损，尤其对气化炉喷嘴的磨损显著降低
经济及环保性
神东集团煤粉锅炉项目节能环保效益分析
250 200
150
138.6 99 76
231
48% 55%
100 50
14.41
35.6
人员（人） 煤耗（万吨） 烟尘（10吨） S O2（10吨） N OX（10吨） C O2（万吨）
97% 89% 88% 50%
32
6.5 10.9 16.4 16
3
浙江新源水煤浆厂
2009.3
4
石狮清源水煤浆厂
2010.10
5
江苏神华德ห้องสมุดไป่ตู้新能源公司
50万吨/年 低阶煤制浆工艺
2011.4
东莞100万吨水煤浆厂项目现场图
气化水煤浆行业推广应用情况
序 号 1 2 3 4 5 规模 万吨/年 65 35 100 150 150
单位 大唐呼伦贝尔化肥有限公司 山西丰喜肥业公司 兖矿鲁南化肥厂 兖矿榆林能化甲醇厂 河南心连心化肥公司
技术特点
三不见，环境友好
即不见煤、不见烟、不见灰。锅炉成功实现了全系统密闭运行， 自动上煤、集中排灰，无粉尘跑冒。煤粉燃烧器采用了低温空气分级燃 烧设计，炉膛温度场均匀，避免局部高温，降低NOx生成；烟气采用布 袋除尘，排放浓度低。粉煤灰经密闭系统排出，无二次污染
四节约，节能降耗
经实践证明，高效煤粉锅炉系统节煤、节地、节人、节电效果显 著。系统煤粉燃烧充分、专用煤粉锅炉运行效率高，比传统燃煤锅炉节 煤30%-50%。锅炉房无堆煤场与渣场，占地面积小。对较大功率设备采 用变频器控制，节电效果明显。锅炉操作简单，测控水平高，大大降低 了人工成本，节省了劳动了。锅炉房无堆煤场与渣场，占地面积小
兰州28MW热水锅炉系统
2套SZS14热水煤粉锅 炉系统 建成时间：2012年3月
宿迁120t/h蒸汽锅炉系统
2套DHS60 过热蒸汽煤 粉锅炉系统 建成时间： 2013年5月 园区规划 360t/h
临沂60t/h蒸汽锅炉系统
2套DHS30 过热蒸汽煤 粉锅炉系统 建成时间： 2013年7月 园区规划 540t/h
储运技术研究
窖炉燃烧技术研究 添加技术研究
气流床气化技术研究
水煤浆技术应用现状
水煤浆产品
水煤浆是用一定级配细度的煤粉与添加剂、水混合而成，具有一
定稳定性和流动性，可长距离泵送的新型煤基流体燃料 具有装储方便、可管道输送、燃烧效率高、经济环保等优势
水煤浆用途
燃料水煤浆：在工业锅炉和工业窑炉中燃用，替代燃油、煤 气化水煤浆： 作为气化原料生产合成气（CO＋H2）
分级研磨高浓度制浆技术开发
国家水煤浆工程技术研究中心自2004年起致力于“分级研磨高浓度 制浆技术”的研发，主要技术突破有：分级研磨制浆工艺、专用高效添 加剂、水煤浆粗磨机和大型水煤浆超细磨
该技术已达到国内领先、国际先进技术水平，并获批了五项专利
一种利用低阶煤制备高浓度水煤浆的方法：ZL 200710188396.7 一种水煤浆添加剂及其制备方法与应用：ZL 200910241969.7 一种利用低阶煤制备高浓度水煤浆的生产系统：ZL 2009201072779 一种水煤浆棒磨机：ZL 201020146386.4
已获成果
获批项目：
“十五”科技部清洁能源行动项目，“十一五”国家科技支撑 计划重点项目，国家“863”计划项目， “十二五” 国家国际 合作基金项目，北京科技计划重点项目，国有资本经营预算 重大技术创新及产业化项目，国有资本经营预算节能减排项 目 获得专利30余项
2005年通过国家技术成果鉴定
技术（系统、燃料）
Text
节煤率30%以上， 每年节煤180万t 每年减排SO29.6 万t，CO2 456万t， 烟尘 4.32万t
示范
推广
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普及
国家水煤浆工程技术研究中心
主要技术研究方向
工程应用研究 制浆技术研究 国家水煤浆工程技术研究中心 煤炭科学研究总院 锅炉燃烧技术研究
地点
原料
呼伦贝尔 褐煤（内水为12%） 山西 山东 榆林 新乡 神府煤为主 神府煤 榆树湾煤 榆树湾煤为主
6
7
内蒙古荣信化工有限公司
内蒙古伊泰煤制油公司
150
100
鄂尔多斯
鄂尔多斯
鄂尔多斯
鄂尔多斯
山西阳煤丰喜肥业有限公司临猗分公司
☆ 项目规模：日处理700吨煤—
—2011年5月调试完毕 ☆ 原料：阳泉无烟煤为主（全国
二转化，循环经济
锅炉系统完成了由传统的人工操作向智能操作的转化、及从工 业废料到工业原料的转化。系统可实现即开即停，30秒切断点火源进入 稳定运行状态，切断煤粉供给即可瞬时实现停炉；全自动监控、调整运 行参数，使系统处于最佳运行工况；同时降低了劳动强度以及人为因素 对锅炉运行的干扰。经除尘器收集的粉煤灰经密闭系统输入灰塔，可集 中处理和利用、变废为宝
经济及环保性
不同类型锅炉经济性分析
项目
热效率
单位
%
煤粉 锅炉
90 1100 6000 111.11 122.22
链条 锅炉
60 800 5300 188.68 150.94
水煤浆 锅炉
85 900 4200 168.07 151.26 1815.12
燃油 锅炉
90 4600 10000 66.67 306.67 3680.04
1.1
0 链条锅炉（热效率42%） 煤粉锅炉（热效率90%）
产品系列
已有3个系列14种标准产品
蒸汽锅炉
10~100t/h工 业（饱和、 过热）蒸汽 锅炉及其衍 生产品
热水锅炉
7.0~70MW 热水锅炉
导热油炉
250~1500 万Kcal/h导 热油锅炉及 其衍生产品
服务体系
用户
专利设备 加工制造
镇江1400万kcal有机热载体锅炉系统
1套1400万kcal导热油煤 粉锅炉系统
建成时间：2010年
神华神东煤炭集团煤粉锅炉项目
2010~2012年六矿区共18套煤粉锅炉系统，总计350t/h， 包括40t/h制粉站2座，煤科总院承担专业化运营服务；
神东集团已筹划煤粉锅炉改造五年计划，预计十二五末实 现矿区内56套煤粉锅炉系统改造建设，总计700t/h。
清洁煤炭加工利用技术
煤炭科学研究总院
二零一三年四月
主要内容
煤炭科学研究总院概况
高效环保煤粉工业锅炉系统技术
分级研磨低阶煤高浓度制浆技术
一、煤炭科学研究总院概况
煤炭科学研究总院（以下简称煤科总院）成立于1957年， 是原煤炭工业部直属的科研事业单位。1999年7月，转制 成为中央直属的科技型企业。2008年6月，煤科总院与中 煤国际合并重组成立了中国煤炭科工集团有限公司，煤科 总院成为集团公司的全资子企业。 主要从事煤炭转化与加工利用技术，环境保护与节能技术， 煤矿安全技术与装备，煤矿自动化和信息化技术，科技信 息和经济研究，矿用安全产品检测检验与安全标志管理等 业务。 经过50多年的发展建设，煤科总院已经建设成为学科门类 齐全、专业设置合理、研究方向明确、科技力量雄厚、科 研成果领先，具有较高知名度和较大影响力的煤炭科学技 术与工程技术的创新研发中心。
工程设计 和建设
专用粉体燃 料制备
粉体燃料 物流配送
专业化运 营服务
技术研发
新汶12t/h蒸汽锅炉系统
3套WNS4锅壳式蒸汽煤 粉锅炉系统 建成时间：2007年
大同21MW热水锅炉系统
3套WNS7.0锅壳式热水煤粉锅炉系统
建成时间：2008年
烟台26t/h蒸汽锅炉系统
1套SZS20过热蒸汽 煤粉锅炉系统 1套SZS6过热蒸汽煤 粉锅炉系统 建成时间：2009年
水煤浆用量
我国水煤浆技术与应用，近年来发展速度迅速。据不完全统计，
2010年：燃料水煤浆用量达3000万吨以上；气化水煤浆用量达8000万 吨以上
水煤浆制备实际生产现状
水 添加剂 原料煤 破碎 棒或球磨机 水煤浆 产 品
目前水煤浆制备工艺技术存在的问题：
水煤浆的浓度偏低（60％左右），致使水煤浆气化煤耗和氧耗高 水煤浆的粒度分布不合理，浆体的流变性与雾化性能差，致使煤炭 转化率低 水煤浆粒度偏粗，致使煤浆管道、泵、阀门、气化炉喷嘴等磨损严 重，使用寿命短、开工时间短 制浆工艺技术对原料煤的选择性和适应性相对较差