水煤漿氣化技術(shù)在中國的應(yīng)用及其發(fā)展

1、水煤漿技術(shù)水煤漿氣化技術(shù)在中國的應(yīng)用及其發(fā)展1 Texaco水煤漿氣化技術(shù)的引進(jìn)與完善（1）     我國礦物能源以煤為主，到2010年，一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤占60左右。大力發(fā)展?jié)嵜杭夹g(shù)，高效清潔地利用我國煤炭資源，對于促進(jìn)能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，滿足國民經(jīng)濟(jì)快速穩(wěn)定發(fā)展需要，具有極其重要的戰(zhàn)略意義。    煤氣化作為潔凈煤技術(shù)的重要組成部分，具有龍頭地位。它將廉價的煤炭轉(zhuǎn)化成為清潔煤氣，既可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品，如合成氨、甲醇、二甲醚等，還可用于煤的直接與間接液化、聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)和以煤氣化為基礎(chǔ)的多聯(lián)產(chǎn)等領(lǐng)域。

2、    迄今為止，世界上已經(jīng)商業(yè)化的IGCC大型電站，均采用氣流床技術(shù)，最具有代表性的是以干煤粉為原料的Shell氣化技術(shù)和以水煤漿為原料的Texaco氣化技術(shù)。Shell氣化技術(shù)即將被引進(jìn)中國建于洞庭，顯現(xiàn)其碳轉(zhuǎn)化率高，冷煤氣效率高的優(yōu)勢。相比之下，水煤漿氣化技術(shù)在中國引進(jìn)得早，實(shí)踐時間長，研究開發(fā)工作也做得更深入。    經(jīng)過十多年的實(shí)踐探索，中國在水煤漿氣化技術(shù)方面，積累了豐富的操作、運(yùn)行、管理與制造經(jīng)驗(yàn)，氣化技術(shù)日趨成熟與完善。經(jīng)過長期科技攻關(guān)，在水煤漿氣化領(lǐng)域，形成完整的氣化理論體系，研究開發(fā)出擁有自主知

3、識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國際領(lǐng)先水平的水煤漿氣化技術(shù)。1 Texaco水煤漿氣化技術(shù)的引進(jìn)與完善    為了充分利用我國豐富的煤炭資源發(fā)展煤化工，自80年代至今，我國相繼引進(jìn)了4套Texaco水煤漿氣化裝置，用于生產(chǎn)甲醇與合成氨。該技術(shù)具有氣化爐結(jié)構(gòu)簡單、煤種適應(yīng)較廣、水煤漿進(jìn)料易控制安全、單爐生產(chǎn)能力大等特點(diǎn)。引進(jìn)裝置情況表：地點(diǎn)氣化爐(臺)處理煤量(噸/天)font>氣化壓力(Mpa)產(chǎn)品投產(chǎn)時間技術(shù)來源魯南2350 3.0氨1987.7Texaco專利許可證、工藝軟件包;原化工部第一設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)吳涇415004.0甲醇1995.5Texaco專利許可證、工

4、藝軟件包;原化工部第一設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)渭河315006.5氨1996.2Texaco專利許可證日本宇部承包淮南315004.0氨2000.7Texaco專利許可證日本宇部承包    針對引進(jìn)裝置運(yùn)行中出現(xiàn)的各類問題，國內(nèi)有關(guān)專家和技術(shù)人員在實(shí)踐中積極探索，完成了多項(xiàng)技術(shù)改造。    1.1煤種試燒     西北化工研究院、原魯南化肥廠分別建立了日處理24-35噸煤和15噸煤、85MPa的Texaco水煤漿氣化中試裝置，并在中試裝置上進(jìn)行了多樣煤種的試燒研究，為水煤漿氣化技術(shù)在國內(nèi)的

5、成功應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。    1.2調(diào)整煤種    魯南化肥廠的原料煤由原設(shè)計(jì)的"七五"煤(t3，溫度-1510)改為落陵、北宿、井亭和級索混配煤(t3，溫度-1280)、渭河化肥廠經(jīng)過實(shí)踐摸索，原料煤由原設(shè)計(jì)的黃陵煤更換為華亭煤，從而實(shí)現(xiàn)了降低氣化溫度，減少氧耗，延長氣化爐耐火磚使用壽命的目的。1 Texaco水煤漿氣化技術(shù)的引進(jìn)與完善（2）     1.3解決有關(guān)工程技術(shù)問題    我國工程技術(shù)人員對引進(jìn)裝置中出現(xiàn)

6、的諸如文氏管堵塞、黑水管線堵塞、氣化爐激冷 環(huán)堵塞、氣化爐殼體局部過熱、閃蒸系統(tǒng)管道磨損等工程問題，采取了積極有效的技術(shù)對策，使問題得到及時解決，保證了裝置長周期、穩(wěn)定運(yùn)行。    1.4設(shè)備國產(chǎn)化    水煤漿氣化噴嘴已由國產(chǎn)噴嘴替代美國引進(jìn)噴嘴，使用壽命約為2個月；氣化爐用耐 火磚已由國產(chǎn)洛耐磚替代進(jìn)口法國磚，價格比為0.5：1。另外，我國已具備以下一些設(shè)備的設(shè)計(jì)制造能力，如磨煤機(jī)、氣化爐、激冷環(huán)、鎖渣斗、撈渣機(jī)、高、低壓煤漿泵、灰水泵、 文氏管等。兗礦魯南化肥廠的設(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)到90以上。 

7、0;  總之，通過對引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，我國不僅積累了豐富的水煤漿氣化技術(shù)工程經(jīng)驗(yàn)， 掌握了先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)作規(guī)律，同時在實(shí)踐中不斷進(jìn)行技術(shù)調(diào)整與完善，進(jìn)一步推動了我國水煤漿氣化技術(shù)的發(fā)展。以兗礦魯南化肥廠為例，氣化裝置的生產(chǎn)能力比設(shè)計(jì)值提高-20，氧耗下降-10，詳見下表：項(xiàng)目單位設(shè)計(jì)值運(yùn)行值氣化壓力Mpa4.02.7-3.0氧氣流量Nm3/h1000011500氧氣成份%99.599.8煤種-"七五"北宿、落陵、井亭級索煤漿濃度固體%63±165±1氣化爐負(fù)荷m3/h(煤漿)t/h18.614.6220176煤氣成份-CO%45.3

8、472H2%35.1354CO2%18.53173N2+Ar%0.1401碳轉(zhuǎn)化率%-96合成氣產(chǎn)率Nm3/h2726233234氣化爐開工率%8597中國水煤漿技術(shù)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化推廣階段我國水煤漿技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化推廣階段，這對一大批為環(huán)保問題困擾的中小企業(yè)來說是一個好消息。記者日前從"水煤漿鍋爐及其應(yīng)用技術(shù)暨產(chǎn)品發(fā)布會"上獲悉，水煤漿是上個世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種低污染、高效率、流動性強(qiáng)的新型流體燃料。它是由煤炭、水和添加劑通過物理加工成的漿體燃料，具有像油一樣的易于裝卸儲存及直接霧化燃燒的特點(diǎn)。經(jīng)過"六五"、"七五"期間重點(diǎn)科技攻

9、關(guān)，我國的水煤漿技術(shù)已經(jīng)取得突破性的進(jìn)展，并進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。實(shí)踐證明，水煤漿在鍋爐和窯爐中的燃燒效率可高達(dá)9598，而燃用水煤漿的運(yùn)行成本僅僅占成本的13。目前水煤漿已經(jīng)在國內(nèi)電站、鋼廠、煉化等大中型企業(yè)有所應(yīng)用，但限于實(shí)用型燃燒設(shè)備的技術(shù)沒有及時跟進(jìn)，中小企業(yè)對此應(yīng)用甚少。據(jù)會議主辦者介紹，目前這一難題已基本得到解決。北京天融環(huán)保設(shè)備中心開發(fā)出一套完整的水煤漿鍋爐及燃燒器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造技術(shù)，并通過了有關(guān)部門的專家評審。據(jù)悉，我國現(xiàn)有10萬噸以下的鍋爐約70萬臺，而因煙塵排放不符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行效率低下，將停用、更換和改造的鍋爐高達(dá)50以上。僅在現(xiàn)有鍋爐本體不變的情況下，改燃水煤漿，就可為

10、國家節(jié)約數(shù)百億元固定資產(chǎn)投資。2 中國水煤漿氣化技術(shù)的研究與開發(fā)     2 中國水煤漿氣化技術(shù)的研究與開發(fā)    中國的水煤漿氣化技術(shù)是在對引進(jìn)技術(shù)吸收消化過程中發(fā)展起來的，尤其是通過"七 五"、"八五"和"九五"國家重點(diǎn)科技攻關(guān)，結(jié)合引進(jìn)技術(shù)的工業(yè)實(shí)踐，逐步形成了一套 創(chuàng)新的研究開發(fā)方法，建立起系統(tǒng)的水煤漿氣化理論，成功地開發(fā)出具有中國特色的水煤 漿氣化技術(shù)。    2.1水煤漿制備技術(shù)  &

11、#160; 根據(jù)中國煤種特點(diǎn)，中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所從煤化學(xué)角度研究了煤炭成漿性 能的影響因素，中國礦業(yè)大學(xué)通過試驗(yàn)與生產(chǎn)實(shí)踐，提出了評價煙煤成漿性難度指標(biāo)的經(jīng) 驗(yàn)公式。這些研究成果，為中國水煤漿制備技術(shù)發(fā)展提供了有益的指導(dǎo)。目前，中國已有 多個水煤漿用添加劑和水煤漿生產(chǎn)廠家。根據(jù)煤種不同，選用不同品種與系列的添加劑制 備水煤漿，氣化用水煤漿濃度為6065。    2.2研究開發(fā)方法與氣流床氣化理論    水煤漿氣化涉及高溫、高壓、非均相、流動、傳遞與化學(xué)反應(yīng)等復(fù)雜化學(xué)物理過程， 難以在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行

12、工業(yè)條件下的過程研究。對此，華東理工大學(xué)在化學(xué)工程與工藝相關(guān) 理論指導(dǎo)下，結(jié)合多年研究開發(fā)中積累的方法與經(jīng)驗(yàn)，在對氣化過程進(jìn)行深刻、全面分析基礎(chǔ)上，提出了正確把握各種影響因素間關(guān)系的層次機(jī)理模型。對復(fù)雜的氣化過程進(jìn)行合理分解，實(shí)現(xiàn)了研究課題的命題轉(zhuǎn)化，開創(chuàng)了一套適用于研究氣流床氣化過程的科學(xué)研究開發(fā)方法。即在冷模裝置上研究流體流動規(guī)律、霧化與混合規(guī)律；借鑒工程經(jīng)驗(yàn)，在計(jì)算機(jī)上綜合迭代的一步轉(zhuǎn)化方法。     采用國際先進(jìn)的三維激光多譜勒粒子動態(tài)分析儀(DualPDA)和Mafiven測粒儀，在大型冷模裝置上研究氣流床內(nèi)流體的速度分布、濃度分布、停留時間分

13、布、霧化粒徑及其分布等，分別建立了流動與反應(yīng)三區(qū)模型、速度分布、濃度分布、停留時間分布、霧化粒徑及其分布等數(shù)學(xué)模型，由此形成了系統(tǒng)的氣流床水煤漿氣化理論與專利技術(shù)，為該領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。    2.3新型氣化噴嘴與耐磨氣化噴嘴    噴嘴是水煤漿氣化技術(shù)的核心。噴嘴性能好壞，將直接影響氣化反應(yīng)結(jié)果、耐火磚及其噴嘴自身的使用壽命。華東理工大學(xué)在多年科技攻關(guān)基礎(chǔ)上，與原魯南化肥廠、水煤漿氣化及煤化工國家工程研究中心合作，研制出新型水煤漿氣化噴嘴，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新與工業(yè)應(yīng)用。   &#

14、160;新型噴嘴為內(nèi)旋式噴嘴和預(yù)膜式噴嘴，其中內(nèi)旋式噴嘴已獲國家發(fā)明專利。1995年，新型噴嘴在原魯南化肥廠Texaco氣化裝置上進(jìn)行了工業(yè)試驗(yàn)考核。新型噴嘴各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均超過Texaco噴嘴，比Texaco噴嘴節(jié)煤2.6，節(jié)氧2-5，碳轉(zhuǎn)化率提高-2個百分點(diǎn)等，七項(xiàng)指標(biāo)創(chuàng)當(dāng)時生產(chǎn)新記錄。由原化工部科技司主持的專家鑒定為：填補(bǔ)國內(nèi)空白，形成了中國水煤漿氣化技術(shù)特色，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該項(xiàng)目獲1998年上海市科技進(jìn)步一等獎，    水煤漿氣化噴嘴由于受到煤漿中煤顆粒對材料的快速沖刷，噴嘴材料極易磨損，引進(jìn)噴嘴的使用壽命僅為3個月，噴嘴的使用壽命直接影響著氣

15、化裝置的長周期穩(wěn)定運(yùn)行。華東理工大學(xué)圓滿完成了"九五"國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目氣化爐關(guān)鍵部件的研究與開發(fā)，研究開發(fā)出新型耐磨水煤漿氣化噴嘴。該噴嘴在兗礦魯南化肥廠的工業(yè)應(yīng)用表明，使用壽命達(dá)半年以上。    24新型(多噴嘴對置式)水煤漿氣化爐     為了節(jié)省外匯，形成自主知識產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，在原化工部科技司主持下，1996年10月原國家計(jì)委批準(zhǔn)立項(xiàng)，由華東理工大學(xué)、原魯南化肥廠、原化工部第一設(shè)計(jì)院聯(lián)合承擔(dān)"新型(多噴嘴對置式)水煤漿氣化爐開發(fā)應(yīng)用基礎(chǔ)研究"國家"九五&q

16、uot;重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，于2000年6月在兗礦魯南化肥廠建成我國第一套自主知識產(chǎn)權(quán)，日處理22噸煤的新型(多噴嘴對置式)水煤漿氣化中試裝置。    新型氣化爐為四噴嘴對置結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整噴嘴配置，優(yōu)化氣化爐結(jié)構(gòu)與尺寸，以撞擊式射流形式，強(qiáng)化了熱質(zhì)傳遞過程，更有利于進(jìn)行氣化反應(yīng)和延長耐火磚的使用壽命。中試裝置運(yùn)行結(jié)果表明，主要技術(shù)指標(biāo)全面超過Texaco水煤漿氣化水平。比Texaco氣化爐節(jié)煤-7，節(jié)氧-7，有效氣成分提高2個百分點(diǎn)，碳轉(zhuǎn)化率提高2-3個百分點(diǎn)。專家鑒定認(rèn)為："本項(xiàng)目填補(bǔ)國內(nèi)空白，是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)，能與國際先進(jìn)技術(shù)競爭的煤氣

17、化技術(shù)的里程碑。技術(shù)指標(biāo)顯示本項(xiàng)目在水煤漿氣化領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平。"該項(xiàng)目榮獲國家科技部、財(cái)政部、國家計(jì)委、國家經(jīng)貿(mào)委組織的"九五"國家重點(diǎn)科技攻關(guān)優(yōu)秀科技成果獎，為我國自主知識產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣化技術(shù)工業(yè)化奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。    由此可見，經(jīng)過十多年的生產(chǎn)實(shí)踐和研究開發(fā)，在水煤漿氣化技術(shù)方面，中國已經(jīng)建 立了試驗(yàn)研究、中間試驗(yàn)、工業(yè)化生產(chǎn)等科研與應(yīng)用基地；形成了一支具有研究開發(fā)能力、 工程設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的科技骨干隊(duì)伍：取得了可喜的技術(shù)進(jìn)步與科技創(chuàng)新成果。我們 相信，這些成果必將為中國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造提升和清潔能源的發(fā)

18、展應(yīng)用提供可靠的技術(shù)支 撐，同時也將進(jìn)一步帶動潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展。水煤漿系統(tǒng)技術(shù)的主要內(nèi)容<摘自中國潔凈煤技術(shù)>     水煤漿技術(shù)是一種新型燃料，是由制備到儲運(yùn)分配和燃燒應(yīng)用、環(huán)境處理等一個跨行業(yè)多學(xué)科的系統(tǒng)工程。其技術(shù)內(nèi)容主要可分為四個部分如圖11。即制備技術(shù)、裝卸貯運(yùn)技術(shù)、燃燒應(yīng)用技術(shù)與環(huán)境保護(hù)技術(shù)。    與此同時，化工系統(tǒng)對水煤漿制氣工藝技術(shù)已進(jìn)行了大量開展研究，冶金系統(tǒng)對于冶金系統(tǒng)使用的水煤漿技術(shù)也進(jìn)行了大量研究。1-1 我國水煤漿技術(shù)的主要內(nèi)容（一）1-1 我國水煤漿技術(shù)的

19、主要內(nèi)容（二）淺談水煤漿的應(yīng)用前景陶文生，榮紹斌0 前言    水煤漿是用一定級配粒度的煤粉和一定量的水及極少量的添加劑混合而成。典型的水煤漿是由70左右的煤粉、30左右的水和1的添加劑組成。它具有石油一樣的流動性和穩(wěn)定性，可以采用泵送、霧化與穩(wěn)定著火燃燒；也可以長距離輸送和長時間保存。1 水煤漿的背景11 我國富煤貧油的能源結(jié)構(gòu)    我國煤炭儲量約占石化能源總儲量的90，而石油和天然氣儲量約占10，煤炭的消耗約占能源消耗的72左右，因此說，煤炭是我國最可靠、最有保障的能源。專家預(yù)言，人類將面臨一個能源時代的變革

20、，未來的能源是一個以太陽能、核能、生物質(zhì)能等可再生能源為主。但進(jìn)入下一個能源時代之前，能源消耗需經(jīng)過一個過渡時期，由于煤的蘊(yùn)藏量超過石油甚多，這個過渡時期應(yīng)是一個以煤為主的混合型能源結(jié)構(gòu)階段。但該階段不是直接燃燒煤炭的用煤方式的重復(fù)，而是在高效、潔凈、優(yōu)質(zhì)化基礎(chǔ)上的高層次利用。12環(huán)保對燃料的約束    一方面隨著人們生活水平的提高，人們對自己生活質(zhì)量的要求越來越高；另一方面隨著社會的發(fā)展，人們生活的環(huán)境卻不斷的惡化，其中由散煤低層次利用造成的環(huán)境污染是其中重要的原因。這主要表現(xiàn)為由原煤直接燃燒造成的煙塵污染和高硫煤直接燃燒造成的$02污染。因此，潔凈度

21、成為人們選擇燃料主要指標(biāo)之一。山西煤正是由于硫份過高，而被請出北京市場。13 國家能源供應(yīng)安全    隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國對石油進(jìn)口的需求急劇增加。我國1994年成為石油純進(jìn)口國。2000年進(jìn)口石油達(dá)7 000多萬“隨著轎車進(jìn)入家庭步伐的加快，我國石油需求將進(jìn)一步加大，據(jù)估計(jì)，2010年供需缺口將達(dá)到13-15億to長期依賴國際市場補(bǔ)充國內(nèi)燃料的不足，必將對國家液體燃料供應(yīng)的安全形成問題。2 水煤漿發(fā)展現(xiàn)狀21 生產(chǎn)能力    我國從80年代初開始水煤漿技術(shù)的研究工作。在制漿工藝與裝備、添加劑、貯存、運(yùn)輸、燃燒

22、技術(shù)等方面均取得了多項(xiàng)成果。目前已建成能力從3萬25萬ta的制漿廠8座，總生產(chǎn)能力為15 mta，其中：白楊河電廠制漿能力為60萬ta，八一、北京、兗州均為25萬ta，東北15萬ta，且開發(fā)了具有我國自己特色的浮選精煤制漿技術(shù)，取得了良好的效果。我國近20a來，針對煤質(zhì)的特點(diǎn)，開發(fā)了價格低廉、效果好的添加劑，已形成了一定的生產(chǎn)能力，可以替代進(jìn)口并能滿足制漿和燃燒的需要。在工業(yè)鍋爐、窯爐加熱爐和電站鍋爐進(jìn)行了燃燒試驗(yàn)，一些廠投入正式的應(yīng)用。我國的制漿和燃燒技術(shù)等方面已達(dá)到了國際先進(jìn)水平。22 應(yīng)用情況    水煤漿的用途主要有兩個方面：燃料。多年來，水煤漿

23、已先后成功地在電廠鍋爐、工業(yè)窯爐和鍋爐上進(jìn)行燃燒取得了成功。如：山東的白楊河電廠鍋爐(320th)是燃煤改燃油后又改燒水煤漿的鍋爐，已穩(wěn)定燃燒4a多，燃燒效率達(dá)到98以上。化工原料。我國80年代引進(jìn)了德士古氣化技術(shù)，該技術(shù)屬第2代氣化技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，目前在國際上是先進(jìn)的技術(shù)。德士古氣化爐是以水煤漿為進(jìn)料的。采用該技術(shù)生產(chǎn)的煤氣CO+H2含量高，CH4為01左右，無焦油等高級煙類，是比較理想的合成氣。該技術(shù)最先在山東魯南化肥廠得到應(yīng)用，以后又在上海焦化廠、首鋼等單位得到應(yīng)用。目前我國自主開發(fā)的新型水煤漿氣化爐已完成日處理煤15t的中試考核。3 應(yīng)用狀況分析   

24、 從前面的情況可以看出，水煤漿生存環(huán)境比較良好，技術(shù)水平國際先進(jìn)，但生產(chǎn)能力卻僅為15mta。    水煤漿技術(shù)是一個包括制備、運(yùn)輸、應(yīng)用、環(huán)境處理等技術(shù)的跨行業(yè)多學(xué)科的系統(tǒng)工程技術(shù)。啟用水煤漿這一技術(shù)，僅僅掌握水煤漿的制備技術(shù)，生產(chǎn)出合格的水煤漿，是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須是生產(chǎn)者和用戶共同啟用這一新技術(shù)，并且雙方都有利可圖，才能把這一技術(shù)付諸實(shí)施。    從水煤漿的性能來看，水煤漿是適合長途運(yùn)輸?shù)?，但是，由于水煤漿中含30左右的水份，因此長途運(yùn)輸會給用戶增加很大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。   

25、 水煤漿的經(jīng)濟(jì)性是相對于燃油用戶。目前，國內(nèi)的水煤漿的價格為320-350元to重油的價格1 500元t以上，按2t漿代替1t重油算，則可節(jié)約800多元。    水煤漿的經(jīng)濟(jì)性對燃煤用戶而言，則很差。以精煤的價格220元t計(jì)算，將同樣的煤加工成的水煤漿按320元t計(jì)算，水煤漿的濃度按70計(jì)算，則相當(dāng)于所用精煤的價格為    320÷70：457元t因此，對于燃煤用戶而言，使用水煤漿的積極性不會高。4 結(jié)束語    雖然以上因素限制了水煤漿的發(fā)展，但是從長遠(yuǎn)

26、來看，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國液體燃料供需矛盾的進(jìn)一步加大；隨著環(huán)境對燃料的約束進(jìn)一步加強(qiáng)；隨著水煤漿技術(shù)的進(jìn)一步提高，成本的下降，水煤漿的應(yīng)用將突破這些障礙。特別是將水煤漿同治理工業(yè)廢水結(jié)合起來，將會使水煤漿的社會效益更加明顯，經(jīng)濟(jì)效益得到改善。因此，水煤漿的應(yīng)用前景是廣闊的，只是有待時日而已。<摘自煤炭技術(shù)> 水煤漿技術(shù)1 超凈煤的分選2精細(xì)水煤漿的制備王祖訥 付曉恒 王新文 柴保明 王新國中國礦業(yè)大學(xué)(北京校區(qū))化環(huán)學(xué)院教授1 超凈煤的分選    煤炭深度物理加工的目的是脫除煤中微細(xì)嵌布的礦物質(zhì)，從而獲得超凈煤。這些礦物的嵌布粒度大多在

27、10m以下。煤炭的內(nèi)隙微孔發(fā)達(dá)，用酸堿滲析等化學(xué)加工法可以脫除這些礦物，但其經(jīng)濟(jì)性不高，要用物理加工法脫除這些礦物而又要經(jīng)濟(jì)合理，需要解決一系列難題。11 煤炭超細(xì)磨    要解離煤中微細(xì)嵌布的礦物質(zhì)，需要把原料煤磨到10m或更細(xì)的粒度，面對的問題是能耗和磨機(jī)的生產(chǎn)能力。用常規(guī)長筒球磨機(jī)或振動球磨機(jī)，單位能耗很高，而且金屬磨耗量大。高速氣流對撞磨可以達(dá)到要求的細(xì)度，但能耗也很高，且單機(jī)的生產(chǎn)能力低。國內(nèi)外現(xiàn)有的各類攪拌球磨機(jī)在磨礦細(xì)度和單機(jī)能力方面都可達(dá)到要求，但能耗仍較高，金屬磨耗大；這反映了磨礦過程中產(chǎn)生的熱量大，整個磨筒需要水套冷卻。因此，需要尋找

28、新型的攪拌球磨機(jī)，使磨介的撞 擊力主要消耗在磨煤上，而不是用于金屬的磨剝。12 超細(xì)煤泥的分選    對超細(xì)煤泥，只能利用煤粒與礦物顆粒表面性的差異進(jìn)行分選。對如此超細(xì)的煤泥，常規(guī)泡沫浮選法的選擇性不高，很難選出灰分在115的超凈煤。用常規(guī)的油團(tuán)法，可以分出超凈煤，但油耗極高，經(jīng)濟(jì)上不能接受。需要尋求一種其選擇性在技術(shù)上、而油耗在經(jīng)濟(jì)上都能被接受的分選方法。    原料煤超細(xì)磨后，不但能解離各種非金屬礦物，也能解離微細(xì)嵌布的黃鐵礦，且被解離的黃鐵礦表面新鮮，可恢復(fù)其固有的親水性；再加上適當(dāng)?shù)囊种苿┖头稚?，可以?shí)現(xiàn)

29、同時大幅度脫灰和脫無機(jī)硫。13 超細(xì)產(chǎn)物的脫水    產(chǎn)物的粒度越細(xì)，其脫水難度越大，脫水難度還取決于要求的產(chǎn)物最終水分。這些細(xì)產(chǎn)物的最終水分要求達(dá)到1015以下，易于裝、儲、運(yùn)，因此必須借助熱力脫水。如果超細(xì)產(chǎn)物都制備成漿體燃燒，則產(chǎn)物的水分可以允許在4050，這樣就大大減輕了脫水環(huán)節(jié)的難度，只需在濃縮后進(jìn)行壓濾即可。14原料煤的選擇    煤炭深度物理加工各環(huán)節(jié)，即使達(dá)到低能耗和低藥耗，但它畢竟是生產(chǎn)費(fèi)用較高的工藝。因此在選擇原料時要考慮以下幾點(diǎn)：    (1)煤中礦物質(zhì)

30、的主要嵌布粒度在10m或更粗，如過細(xì)，則需要磨得更細(xì)才能解離，能耗則增加。    (2)煤的自然疏水性較強(qiáng)，這有利于低藥耗和提高分選過程的選擇性。    (3)煤中含“純”中煤較少?！凹儭敝忻浩鋵?shí)就是細(xì)嵌布礦物密集的煤，即使超細(xì)磨也只能解離很少量超凈煤，對其深加工，失大于得。深加工“純”中煤含量少的原料煤，超凈煤的產(chǎn)率較高。    由此可見，最好選擇低灰原煤或常規(guī)洗精煤作為超凈煤的原料，而且以煤化程度中等偏低的煤為宜。2精細(xì)水煤漿的制備   &#

31、160;替代重油的常規(guī)水煤漿的制備已有可借鑒的成熟工藝與經(jīng)驗(yàn)。精細(xì)水煤漿可作柴油的替代燃料，在設(shè)計(jì)燃油的鍋爐或內(nèi)燃機(jī)中燃用，因此對d1 殊要求。21 漿體的特性    水煤漿的固體重量濃度約5055。如制備水油煤漿，則其間的比例范圍很寬。漿體的流型在低剪切率范圍應(yīng)是假塑性；在剪切率為100s1時，表觀粘度在400500mpa·s以下，以便于低壓頭自流。在高剪切率范圍(>104s-1)應(yīng)是近牛頓型流體，以便于高壓微孔霧化。22 漿體的穩(wěn)定性    影響穩(wěn)定性的因素此消彼長。低濃度和窄級別的單峰級配不利

32、于漿體穩(wěn)定。固體粒度細(xì)的漿有利于穩(wěn)定。如果在移動裝置上應(yīng)用，應(yīng)能經(jīng)受高頻振動，也就是要有特定的動穩(wěn)定性。在磨礦級配、分散劑和穩(wěn)定劑的選擇及漿體的濃度確定上，都應(yīng)綜合考慮，以滿足這項(xiàng)要求。 23 漿體制備裝置    制漿的原料是超凈煤壓濾脫水后的濾餅，其物理性狀是板結(jié)性和粘附性都很強(qiáng)，不利于倉儲，不易于分散漿化。因此濾餅的轉(zhuǎn)載、緩沖、給料等設(shè)備的結(jié)構(gòu)都須有特殊的應(yīng)對考慮。    常規(guī)浮選精煤濾餅作制漿原料是采用雙軸攪混機(jī)與兩段攪拌機(jī)的聯(lián)合裝置，這對于超凈煤的壓濾濾餅不太合適。濾餅的碎化和分散必須是確切、完全的。不允許

33、在漿體成品中有殘存團(tuán)粒，否則，在霧化噴嘴處堵塞微孔。攪拌分散設(shè)備的運(yùn)動部件對泥團(tuán)的作用必須是強(qiáng)制性的，并具有反復(fù)性。要符合這些原則，必須開發(fā)微細(xì)超凈煤制漿設(shè)備。 3 精細(xì)水煤漿的燃用精細(xì)水煤漿是固液混合物，柴油是液體，兩者的熱值和燃燒特性差別很大。對燃柴油裝置必須作相應(yīng)的改造才能形成精細(xì)煤漿的代油市場。下面以兩種典型的燃油裝置為例。31 精細(xì)水煤漿在柴油機(jī)中的燃用    霧化柴油在氣缸內(nèi)是高壓爆燃，壓力達(dá)1520MPa。柴油機(jī)燃料系統(tǒng)的關(guān)鍵部件是油泵和油噴嘴，兩者都是柱塞型的；柱塞與塞套是精密的耦合件。小型農(nóng)用柴油機(jī)是高速柴油機(jī)，運(yùn)轉(zhuǎn)速度達(dá)2000 rm

34、in。柱塞高速往復(fù)運(yùn)動，柴油在偶合件表面形成薄膜，起到潤滑作用。     燃用漿體燃料，柴油機(jī)的改造有兩種途徑：另設(shè)漿泵和霧化噴嘴，取代原來的油泵和油噴嘴；對原有的油泵和油噴嘴加以改造，使其適用于漿體燃料。農(nóng)用柴油機(jī)是廉價設(shè)備，在我國有上千萬臺，第二種改造途徑如果成功，將具有巨大的現(xiàn)實(shí)意義。     要采用高壓油封系統(tǒng)潤滑藕合件，并阻止?jié){體滲入藕合件的間隙。32 精細(xì)水煤漿在小型燃油供暖鍋爐上的燃用    居室供暖燃油鍋爐的體積很小，設(shè)備緊湊，自動化程度高。用精細(xì)水煤漿作替代

35、燃料，需要解決三個問題。    (1)提高漿體燃料的燃燒強(qiáng)度。采用常規(guī)的 霧化懸浮燃燒方式，煤漿的容積熱負(fù)荷僅為柴油的1415，因此，需要的燃燒室體積為柴油的45倍。為保持居室設(shè)備的小型化，必須尋求漿體燃料高強(qiáng)度燃燒的技術(shù)。    (2)簡化漿體燃料的霧化方式。一般是用壓縮空氣霧化水煤漿，這就需要漿泵和空壓機(jī)；這對居室設(shè)備顯然太復(fù)雜。必須尋找簡單的漿體燃料霧化方法，以取代漿泵和空壓機(jī)。    (3)適應(yīng)燃漿的溫控系統(tǒng)。小型燃油供暖鍋爐的運(yùn)轉(zhuǎn)是靠點(diǎn)火、熄火的方式維持熱載體水的溫

36、度，達(dá)到溫控目的。柴油點(diǎn)火是靠電火花，熄火則靠停供燃料。漿體燃料頻繁點(diǎn)火、熄火是難以實(shí)現(xiàn)的，宜采用調(diào)節(jié)供漿量的控制策略，達(dá)到控溫目的。 4 柴油替代燃料精細(xì)水煤漿的全方位評價    精細(xì)水煤漿技術(shù)正處于開發(fā)階段，還未形成產(chǎn)業(yè)，它是否值得繼續(xù)向前推進(jìn)，要從多方面進(jìn)行評價。41 經(jīng)濟(jì)效益    直接的經(jīng)濟(jì)效益是：產(chǎn)漿企業(yè)創(chuàng)造的利稅額，用漿企業(yè)燃料費(fèi)用的節(jié)約額，此外還有替代出的柴油以不同方式創(chuàng)造的效益，例如，作為其它工業(yè)原料創(chuàng)造的價值，或減少燃料進(jìn)口而節(jié)約國家外匯支出。以漿代油的總效益在產(chǎn)漿與用漿企業(yè)間的分配不宜過偏，否

37、則不利于該產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。42 環(huán)境效益    應(yīng)從更廣泛的角度去考慮，也就是精細(xì)水煤漿的生命周期環(huán)境評價；從原料煤起，經(jīng)過深加工得到各種產(chǎn)物，到各產(chǎn)物的處置和利用，全過程物質(zhì)和能量的投入，向環(huán)境的各種排放；投入的物質(zhì)和能量也包括著環(huán)境排放。    有害排放主要包括：深加工過程中產(chǎn)生的粉塵和廢水，副產(chǎn)品利用環(huán)節(jié)(例如燃燒)的煙氣和灰渣，精細(xì)水煤漿在分配、儲存和分配過程對環(huán)境的污染，精細(xì)水煤漿燃用環(huán)節(jié)的煙氣和飛灰。    評價應(yīng)指出需在那些環(huán)節(jié)采取措施，例如，節(jié)約物質(zhì)和能量投入

38、，工業(yè)用水的閉路復(fù)用，煙氣的凈化處理，固體廢物的資源化。    柴油作為被替代的燃料也有其生命同期的環(huán)境價格。從原油煉制成油品的污染排放分配到柴油份額，柴油在儲運(yùn)分配過程的污染排放，柴油燃燒環(huán)節(jié)的排放。    對兩種燃料全過程的排放加以對比，分析其得失，應(yīng)在保護(hù)環(huán)境這個方面加以定位。4.3能源安全    我國富煤貧油，年時口油量已達(dá)7000萬t，尤其柴油是短線油品。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，油進(jìn)口量日益增加。從國家資源狀況和地緣政治考慮，能源安全是重大戰(zhàn)略問題。儲油、節(jié)油、代油是主

39、要措施。精細(xì)煤漿 的產(chǎn)業(yè)化將對此作出一定貢獻(xiàn)。5研究開發(fā)近況5.1精細(xì)水煤漿價格    以低耗、高效、簡單為指導(dǎo)原則開發(fā)的超凈煤選取和制漿工藝已基本定形；關(guān)鍵的應(yīng)用設(shè)備正從小型機(jī)進(jìn)行放大；從各種連續(xù)性小試中已得到各種技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2002年10月1日報載，0號柴油調(diào)價到2.94元/L。根據(jù)已掌握的數(shù)據(jù)，估計(jì)等熱值精細(xì)水煤漿的價格為柴油的50%。5.2農(nóng)用柴油機(jī)的改造與燃用精細(xì)煤漿    8.8kW單缸高速農(nóng)用柴油機(jī)經(jīng)過局部改造，可以燃用漿體燃料。帶負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時測得的數(shù)據(jù)如表達(dá)1：輸出功率kW   

40、;轉(zhuǎn)速 rmin-1   燃料   NOx/ppm   SO2/ppm    熱效率    5.24            1800        柴油     328         0

41、      28.9   5.24            1800          漿     63         27      &#

42、160;23.5   5.24            2000        柴油     345         0       28.5   5.24   

43、         2000          漿     58         16       20.9   燃用煤漿時，NOx的排放量比柴油顯著降低，但熱效率也相應(yīng)降低，s02的排放量在標(biāo)準(zhǔn)以下。53 小型

44、燃油供暖鍋爐燃用煤漿    0058 kW供暖鍋爐，供暖面積可達(dá)500m2。煤漿采用機(jī)械霧化，燃燒器的燒漿強(qiáng)度達(dá)4 180MJm3·h，接近燃油強(qiáng)度?！舅簼{鍋爐改造可行性分析】一、水煤漿鍋爐開發(fā)及改造的前景 北京市潔凈煤炭有限公司水煤漿技術(shù)工程部一、水煤漿鍋爐開發(fā)及改造的前景     水煤漿是一種新型、高效，清潔的煤基燃料，是燃料家族的新成員。是當(dāng)今潔凈煤技術(shù)的重要組成部分。在我國石油資源相對比較短缺的情況下，以煤代油適合我國的國情，而水煤漿是以煤代油最理想的煤炭產(chǎn)品。水煤漿具有濃度高，粒度細(xì)、流變好、

45、 長期儲存不沉淀等特點(diǎn)，完全能夠代替燃油在工業(yè)鍋爐、窯爐、電站鍋爐等制熱設(shè)備上充分發(fā)揮潛能。水煤漿并能夠象燃油一樣 泵送，霧化。它成功地將原煤炭60的燃燒率提升到97以上，而爐渣中的含炭量則由燒煤炭的137降到燒水煤漿的059。從而充分體現(xiàn)了環(huán)保，節(jié)能的主題。同時水煤漿的開發(fā)及推廣應(yīng)用，使廣大用戶走出燃油的價格昂貴，燒不起的陰影，降低鍋爐的運(yùn)行成本，保障用戶的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)保效益。    目前，在國內(nèi)的燃煤鍋爐中，中小型鍋爐(35噸以下)占90以上，中小型燃煤鍋爐又是國家環(huán)保政策中首先要淘汰的產(chǎn)品，而燃油鍋爐由于油的價格昂貴，從而使得廣大鍋爐用戶

46、就為中小型鍋爐改造成燃燒水煤漿的鍋爐的研制、開發(fā)、推廣、應(yīng)用提供了廣闊的市場前景。二、水煤漿鍋爐的特點(diǎn)與優(yōu)勢 二、水煤漿鍋爐的特點(diǎn)與優(yōu)勢    1、 水煤漿鍋爐與燃煤、燃油鍋爐相比較有著明顯的優(yōu)勢。    燃燒水煤漿鍋爐熱效率高可達(dá)85以上。與燃油鍋爐熱效率接近。在同等熱值下，大大節(jié)約了燃料的費(fèi)用。    水煤漿的鍋爐的燃燒耗量是燒油鍋爐的2倍左右，熱值總數(shù)1/2(5000kcalkg)左右，但其價格，為輕油的1/6以下，重油的1/4以下，在同等熱值的情況下，大大減少了然料的

47、費(fèi)用。    燒水煤漿與燃煤鍋爐相比，由子其燃燒效率和鍋爐設(shè)備熱效率的提高，出渣量大幅喊少，可以減少除渣周期及灰渣存儲面積，從而減少灰渣的二次污染。    水煤漿鍋爐與燃煤鍋爐相比，減小了燃料的占地面積和輸送環(huán)節(jié)。水煤漿密封運(yùn)輸，減小了散煤運(yùn)輸過程中的損失與污染，與城市環(huán)保相符，節(jié)約了人力、物力及財(cái)力。    2, 水煤漿的發(fā)熱量在48005200千卡/公斤，約兩噸水煤漿可代替一噸重油。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：序號項(xiàng)目 單位 指標(biāo)     

48、 1重量濃度 66土2 2粘度mPa.s(100S)1200土2003粒度上限微米 300 4平均粒度 微米 38-455灰分Ad <10.O 6硫分Std <0.5 7揮發(fā)分Vdaf 28.02-34.53 8發(fā)熱量Qnet,ar千卡/kg 4800-5200 9灰熔點(diǎn)sT1270-1300 10穩(wěn)定期 天 60以上 三，漿鍋爐與燃油鍋爐運(yùn)行費(fèi)用的比較 三，漿鍋爐與燃油鍋爐運(yùn)行費(fèi)用的比較    1, 以4萬噸鍋爐為例水煤漿鍋爐與燃油鍋爐運(yùn)行費(fèi)用對照如下：名稱項(xiàng)目柴油鍋爐重油鍋爐水煤漿鍋爐單 價 3500元噸 1500元/噸360元噸lTh蒸

49、汽的燃料耗量 75公斤 90公斤15O公斤4Th蒸汽的燃料耗量 75公斤 360公斤 600公斤24小時天，300天/年計(jì)算300X24X300=2160噸360X24X300=2592噸600x24x300=4320噸年燃料耗費(fèi) 2160x3500=756萬元2592X1500=388.8萬元4320x360=-155.5萬元通過上表可以看出： 采用燒水煤漿比燒柴油每年要節(jié)?。?56萬元155.5萬元=600萬元 采用燒水煤漿比燒重油每年要節(jié)省：388.88萬元155.5萬元=2333萬元 。若：鍋爐運(yùn)行按供暖季節(jié)140天計(jì),24小時天計(jì)算采用燒水烘漿比燒柴油每年要節(jié)省(3500x300360X6