洁净煤技术--结课论文

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水煤浆应用综述

1.普通水煤浆研究现状

水煤浆是20世纪70年代石油危机中发展起来的一种新型低污染

代油燃料，国际上称为CWM (Coal Water Mixture)或CWF （Coal Water Fuel），由65%~70%的煤粉与25%~40%的水分及1%的化学添加剂混合而成的浆状物，一般选用经过洗选的低灰（小于8%）、低硫（小于0.5%）、较高挥发份（大于17%）的精煤，并将其研磨成一定粒度级配的分布，粒度上限（透筛率应大于90%的粒度）不大于300um，小于74um（200目）的含量应不小于75%。水煤浆具有石油一样的流动性和稳定性.被称为液态煤炭产品，近年来随着石油价格的大幅度上涨，水煤浆颇受推崇，一般认为水煤浆的潜在市场是替代煤油的发电厂锅炉、工业锅炉和燃油工业锅炉[1-4]。水煤浆是新型洁净环保材料，它具有良好的流动性，既可以长距离管道输送，又可以用汽车槽车、铁路罐车及船舶运输。它的雾化性能好，可以稳定着火燃烧；和煤相比，它的燃烧效率高（一般均在98%以上），污染物排放低，储存运输方便，且无污染，无自燃及火灾危险。它既保留了煤的燃烧特性，又具备了类似重油的液态燃烧应用特点。在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等领域可以替代油或煤、气燃用[5]。

自20世纪70年代石油危机以来，世界主要发达国家如美国、日本、加拿大、瑞典、意大利、英国、法国和俄罗斯相继投入了大量人力、物力和财力寻求代油燃料，进行水煤浆技术的研究开发。目前国外水

煤浆技术日趋成熟，建成一批水煤浆厂[6-10]。瑞典是世界较早发展水煤浆技术的国家之一，于1984年10月建成了世界上第一个大型工业化水煤浆制浆厂，年生产能力25×104t，并在日本、美国和加拿大等国成立了联合公司，输出技术联合开发制浆工艺。1979~1981年瑞典的胶体碳公司、美国的大西洋公司（ARC），煤浆技术集团及西方石油公司（ORC）率先研制成功一种完全不依赖石油的新型代油燃料——水煤浆（CWM）[11]。

美国从1979年起就对水煤浆燃料技术进行开发应用。美国兴建的包括制浆和管道运输系统的黑迈萨煤浆管理工程，运距439Km，年运煤量4.5Mt，几十年以来以99%的可靠性为姥哈夫电厂的1580MW发电机组提供了上亿吨燃料。美国匹茨堡能源研究中心附近的很多电厂锅炉燃用煤泥水煤浆。在波士顿电站120MW机组上，把24个燃烧器中的两个改烧水煤浆燃料。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，367 t/h循环流化床锅炉（带125MW机组）一直燃用煤泥制成的水煤浆，燃烧效率为98%。日本小名滨0.5Mt/a

水煤浆厂，通过9km管道供给东京勿来电站4号机组（75MW）260 t •h-1锅炉和8号机组（600MW）1940 t/h锅炉燃用水煤浆[12]。

俄罗斯1988年建成世界上规模最大的水煤浆制备-管输-发电工程，水煤浆生产能力达5 Mt，管输距离262 km，管道直径530 mm，供新西伯利亚电厂670 t/h(200 MW机组)锅炉燃用取得成功[13]。

日本小名滨0.5 Mt/a水煤浆厂，通过9km管道供给世界应用规模最大的东京勿来电站4号机组(75 MW)260 t/h锅炉和8号机组(600

MW)1940 t/h锅炉燃用水煤浆。该锅炉原设计为油和煤粉混烧，1986年6月开始改烧水煤浆，1993年6月改为五层装油燃烧器、两层装煤粉燃烧器、三层装水煤浆燃烧器(其中一层为8 t/h和3 t/h喷嘴组合，另两层为6.5 t/h和4.5 t/h喷嘴组合)，燃料比例为20%油、30%煤粉、50%水煤浆。使用的水煤浆浓度为67.4%~67.8%，高位热值20.57~21.23 MJ •Kg-1，粘度0.74~0.92Pa穝，灰分5.9~6.5%。燃烧效率达98%以上，锅炉效率比原运行下降2~3%，采用脱氮脱硫装置，污染物排放水平SO2≤88ppm，NOX≤60ppm，粉尘≤50 mg/m3，喷嘴寿命达2000 h以上，浆泵寿命为1500 h~2000 h。

目前，日本有50万t/a的制浆厂和经管道运输至电厂的工业示范项目。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220 t/h的水煤浆专用锅炉可同时装备烧油系统，是中日两国合作的“绿色援助计划”之一。

我国水煤浆技术发展比较晚，对水煤浆的制备和燃烧技术始于20世纪80年代初，同世界上其它国家一样，最初的目的是希望摆脱对进口石油的依赖。水煤浆作为洁净煤技术中的一项高新技术，经过20

年的研究，水煤浆制备技术从原料煤性质分析、级配理论、制浆工艺和设备、添加剂研究等都取得了具有自主知识产权的成果，国内现有技术已具备了商业化水平，制浆技术已达到国际水平，完全具备了产业化发展条件[14]。不同生产规模的水煤浆厂应运而生，建材、冶金、化工企业的燃油、燃汽、燃煤的工业锅炉、工业炉窑以及生活采暖锅炉等，已有不少成功地改烧水煤浆，并收到良好的节能效益、经济效

益和环境效益。中国研制水煤浆始于1982年，由国家科委攻关局组织进行，1983年1月国家科委将“水煤浆制备与燃烧技术”正式列为国家“六五”攻关项目，其制备技术的开发由中国矿业大学北京研究生部承担，锅炉燃烧技术由浙江大学承担，炉窑燃烧技术由北京科技大学承担。1983年5月，由中国矿业大学北京研究生部制备的“大同水煤浆”首次在浙江大学200 kg/h试验台试烧成功[15]。1998年以前，我国只有北京水煤浆示范厂、兖日水煤浆厂、枣庄矿务局八一水煤浆厂、株洲选煤厂水煤浆车间及抚顺胜利矿水煤浆厂五家水煤浆制备企业，总设计能力约为0.65 Mt•a-1。其中北京水煤浆示范厂和兖日水煤浆厂为引进国外水煤浆制备技术。1998年之后，我国水煤浆制备厂的发展较快，八一水煤浆厂经过多年的建设，建成了250 kt/a的制浆生产线，且拥有我国自主知识产权的制备技术。白杨河发电厂自备浆厂、邢台东庞矿水煤浆厂、大同汇海水煤浆厂、胜利油田水煤浆厂、广东茂名热电厂自备浆厂、北京燕化新东方水煤浆厂、新汶良庄水煤浆厂、孙村水煤浆厂等陆续建成，同时建成的一些非国有企业的水煤浆制备厂有大同的新源水煤浆厂、河北霸州水煤浆厂、河北宏达水煤浆厂。浙江大学作为水煤浆燃烧技术中心已经连续20多年得到国家资助，2005年，浙江大学在广东成功应用了全部水煤浆燃烧发电（670 t•h-1，200 MW）的南海发电厂[16]。水煤浆应用技术是一项系统工程，其发展将带动一系列产业的发展。在2000 年9 月1 日起执行的“当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术”目录中明确列出了“水煤浆技术开发”为国家重点鼓励发展的技术和产业[17]。截止2005年底，我国