水煤浆应技术行性报告
中国科学院力学研究
2004年3月25日
水煤浆
水煤浆煤炭深加工新型产品约65~70煤粉29~34水1左右微量化学添加剂制备成浆体俗称高浓度水煤浆英文缩写CWM（coal water mixture）CWS(coal water slurry)
水煤浆新型洁净代油燃料具良流动性稳定性装卸贮运沉淀长距离泵送道运输铁路罐车汽车槽车运输船舶运输
水煤浆雾化性良稳定着火直接燃烧水煤浆热值取决原煤料热值制备浓度般相重油热值半工业锅炉工业窑炉电站锅炉代油燃烧
二水煤浆技术发展
水煤浆中浓度煤浆油浆基础发展起种新型浆体燃料球限石油资源促进水煤浆技术出现
二十世纪七十年代世界范围发生两次石油危机石油价格暴涨加快水煤浆代油技术开发工业应
二十世纪八十年代初国世界技术发达国家时起步研究水煤浆技术逐步进入工业应技术业已成熟国现水煤浆制备厂10座总生产力约400万吨年生产水煤浆作代油燃料广泛应冶金建材轻工化工等种工业行业燃油工业锅炉工业窑炉电力行业燃油电厂石油行业燃油热电站油田燃油种锅炉
国水煤浆工业应技术正广度深度方发展型化系统化方发展广泛应前景
三制备水煤浆原料煤选择
制备水煤浆原料煤般量选择低灰低硫低水分中高发热量高挥发份高灰熔点优质动力煤气煤肥煤长焰煤弱粘煤粘煤褐煤等煤种均作制备水煤浆原料煤种原料煤洗选加工浮选精煤水洗精煤制浆
四水煤浆添加剂
制备水煤浆需添加剂添加剂量约05~10添加剂作改变煤颗粒表面性质需添加两种添加剂种分散剂种稳定剂分散剂属表面活性剂作水煤浆制备程中提高煤颗粒表面润湿性促进煤颗粒水中分散改善水煤浆流变特性降低水煤浆粘度水煤浆具良流动性稳定剂作水煤浆储存输运期间保持性态均匀煤颗粒固液两相混合物中保持稳定阻止煤颗粒沉淀煤颗粒均匀悬浮水中保持水煤浆稳定性
五制浆工艺工艺设备
根制浆精煤物态国行开发两种水煤浆制备工艺：浮选精煤制浆工艺水选精煤制浆工艺
般采湿法磨制工艺设备球磨机振动球磨机定量磨机供煤水添加剂磨机设计工况运行磨出浆滤浆搅拌加稳定剂存贮专水煤浆贮罐中外运
六水煤浆特性
重量浓度：67±2（）
均粒径：45~50mm
粒度分布：<75mm（）>75
<150mm（）>93
粒度：250mm
常温粘度：1000~1200cp
低位热值：4600~4800kcalkg
七水煤浆贮存
水煤浆制备厂制备出成品浆贮存专水煤浆贮罐中水煤浆贮罐钢结构钢筋混凝土结构水煤浆贮罐带加热保温防腐防沉淀清洗计量等技术措施
八水煤浆输运
水煤浆输运方式：
道输运：运量长距离水煤浆输运
铁路罐车输运：中运量长距离水煤浆输运
汽车罐车输运：运量短距离水煤浆输运
船舶输运：海港口港口间水煤浆输运
述水煤浆输运方式均工业应实例山东枣庄八水煤浆厂广西桂林钢厂铁路罐车输运距离长达2200公里山东兖日水煤浆厂生产水煤浆山东日市5000吨海船运日北九州1100公里转冈山港400公里
九水煤浆燃烧
水煤浆燃烧通雾化器喷成雾滴炉膛燃烧燃烧程体分四阶段：水分受热蒸发挥发分析出着火燃烧固定碳燃烧焦碳燃烬
水煤浆着火温度：般425~550℃煤种煤粉着火温度约低100℃
水煤浆燃烧雾化介质：水煤浆雾化采蒸汽采压缩空气进行雾化均达预期雾化效果
炉膛燃烧温度：水煤浆燃烧时炉膛温度没助燃剂情况达1350℃燃油时低100~200℃
水煤浆燃烧器喷嘴：必须采水煤浆专燃烧器喷嘴喷嘴材料选择耐磨耐腐蚀材料求喷嘴良雾化性防堵性调节性降低气耗性提高济性
锅炉负荷调节范围：燃水煤浆锅炉负荷调节范围40~100均稳定燃烧
燃水煤浆污染物排放量：水煤浆中灰分5左右水煤浆燃烧灰渣量较少水煤浆燃烧温度较低燃烧时NOX排放量低容易达环保标准二氧化硫排放量取决原料煤含硫量降低二氧化硫排放量炉前水煤浆中加入定量脱硫剂炉燃烧脱硫
十水煤浆济性
水煤浆制备厂建设投资吨浆投资约100元吨规模越吨浆投资越少
原煤价格差加水煤浆生产价格会差异目前水煤浆出厂价约350~400元吨重油市场价1100~1300元吨
台230th锅炉例燃水煤浆燃油相单位发电成降007元度年燃料费节约1300~1500万元
十力学水煤浆技术应实例
1 北京印染厂15 th20 th工业锅炉水煤浆代油燃烧技术应
北京印染厂七台工业锅炉总供气量130 th纺织厂印染厂等单位供汽年耗重油15万吨耗煤25万吨贯彻煤代油政策1984年该厂中国科学院合作开发水煤浆代油燃烧技术采中国科学院力学研究水煤浆燃烧技术首先15 th燃油锅炉试烧水煤浆取成功基础三台20 th油煤混烧锅炉进行改造建立水煤浆卸储运系统达连续输送稳定燃烧90年代初扩蒸汽量该厂投资建成台20th水煤浆锅炉该锅炉全烧水煤浆年节油3000吨社会效益济效益显著
1115 th燃油锅炉改造工程试验
燃烧器采两预燃室喷枪集中布置前墙直流型低压气动雾化喷嘴喷嘴水煤浆流量600～900 kgh预燃室出口温度达1250～1350°C水煤浆燃烧器结构简单操作方便次试验锅炉实现冷风冷炉条件点火启动稳定燃烧水煤浆水煤浆燃烧效率﹥90浓度粘度水煤浆进行试验正常燃烧预燃室稳燃性适应性强
1220 th油煤混烧锅炉改造工程
八十年代末北京印染厂1#2#3#三台20 th油煤混烧锅炉进行改造该20 th油煤锅炉原SHL13型双锅筒横置式链条锅炉煤质变变差趋势侧墙增加油枪进行油煤混烧提高燃烧稳定性锅炉效率实现水煤浆代油侧墙加装水煤浆燃烧器进行水煤浆—煤混烧混烧结果表明燃烧稳定燃烧器出口温度达1200～1300°C炉膛温度达1200～1450°C锅炉热效率达7785仅油煤混烧时锅炉热效率低05表明采水煤浆技术达煤代油目
1320th水煤浆锅炉建成
90年代初该厂扩蒸汽量建成台20th水煤浆锅炉采中科院力学燃烧技术方案两燃烧器喷燃器相组合1993年半年开始调试投入运行(供暖期)运行结果表明冷风冷炉条件直接水煤浆启动锅炉运行程中燃烧稳定未出现喷嘴堵塞脱火现象百忙中5负荷煤浆维持稳燃烧炉膛出口温度～1100℃生产蒸汽参数稳定网供生产汽
14环保测试
15th锅炉燃烧水煤浆时NOx排放值100～135ppm 烟气林格曼黑度1度20th水煤浆—煤混烧锅炉NOx排放值45ppm 烟气林格曼黑度1度 20th水煤浆锅炉燃烧水煤浆时NOx﹤150ppm 烟气林格曼黑度1度
15济效益
目前水煤浆成350～400元吨运费～200元吨议价柴油约2000元吨两吨水煤浆代1吨油燃料价格烧两吨水煤浆等节约1000元左右油费印染厂三台20 th水煤浆—煤混烧锅炉年节油4000吨节省400万元燃料费
国缺油国家燃水煤浆燃油燃煤降低污染保护环境煤炭资源充分利燃水煤浆具显著社会效益工业锅炉改烧水煤浆降低污染保护环境提高源利效率应该力推广实新型技术
2 安太堡煤矿燃煤泥浆干燥技术应
安太堡煤矿干燥车间煤泥作燃料代原煤作燃料进行干燥煤泥加添加剂煤泥加水稍加稀释强烈搅拌制备成煤泥浆通中科院力学燃烧试验出结：安太堡煤矿煤泥加添加剂条件制备成浓度60煤泥浆具定流动性稳定性较低压力泵送雾化煤泥燃烧迅速燃烧稳定出口温度达800°C左右满足户求
21安太堡煤矿干燥车间燃煤泥浆改造工程
安太堡煤矿干燥车间热烟气炉设计煤泥浆(含水25左右)燃烧代部分干燥煤煤泥浆开发高浓度水煤浆伴生出特殊燃料燃烧特性代油作种低NOxSO2排放新型燃料煤泥浆原料取真空滤机采螺旋运输机煤泥量分流出部分输出加水搅拌煤泥浆含水量达40左右制浆煤泥搅拌桶进行强力搅拌然螺杆泵煤泥浆泵送两台燃烧炉侧墙设置12支喷嘴进行雾化燃烧台燃烧炉燃煤泥浆约5th煤泥高位发热量5394kcalkg
22环境保护
干燥车间燃烧炉燃烧时产生煤烟飞尘干燥机煤泥进行干燥时热烟气流细煤泥带走生成煤尘均通干燥机进入尘器烟尘进行效捕集烟尘效处理外制浆设备输送储存燃烧设备噪音85分贝环境造成危害
23济效益
安太堡选煤厂年生产煤泥90万吨需进行干燥年干燥需燃料高达765万吨原煤燃煤泥做23干燥煤煤泥作燃料代出505万吨原煤年获效益1977万元投资150万元年收回投资定济效益
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水煤浆应技术行性报告
中国科学院力学研究
2004年3月25日
水煤浆
水煤浆煤炭深加工新型产品约65~70煤粉29~34水1左右微量化学添加剂制备成浆体俗称高浓度水煤浆英文缩写CWM（coal water mixture）CWS(coal water slurry)
水煤浆新型洁净代油燃料具良流动性稳定性装卸贮运沉淀长距离泵送道运输铁路罐车汽车槽车运输船舶运输
水煤浆雾化性良稳定着火直接燃烧水煤浆热值取决原煤料热值制备浓度般相重油热值半工业锅炉工业窑炉电站锅炉代油燃烧
二水煤浆技术发展
水煤浆中浓度煤浆油浆基础发展起种新型浆体燃料球限石油资源促进水煤浆技术出现
二十世纪七十年代世界范围发生两次石油危机石油价格暴涨加快水煤浆代油技术开发工业应
二十世纪八十年代初国世界技术发达国家时起步研究水煤浆技术逐步进入工业应技术业已成熟国现水煤浆制备厂10座总生产力约400万吨年生产水煤浆作代油燃料广泛应冶金建材轻工化工等种工业行业燃油工业锅炉工业窑炉电力行业燃油电厂石油行业燃油热电站油田燃油种锅炉
国水煤浆工业应技术正广度深度方发展型化系统化方发展广泛应前景
三制备水煤浆原料煤选择
制备水煤浆原料煤般量选择低灰低硫低水分中高发热量高挥发份高灰熔点优质动力煤气煤肥煤长焰煤弱粘煤粘煤褐煤等煤种均作制备水煤浆原料煤种原料煤洗选加工浮选精煤水洗精煤制浆
四水煤浆添加剂
制备水煤浆需添加剂添加剂量约05~10添加剂作改变煤颗粒表面性质需添加两种添加剂种分散剂种稳定剂分散剂属表面活性剂作水煤浆制备程中提高煤颗粒表面润湿性促进煤颗粒水中分散改善水煤浆流变特性降低水煤浆粘度水煤浆具良流动性稳定剂作水煤浆储存输运期间保持性态均匀煤颗粒固液两相混合物中保持稳定阻止煤颗粒沉淀煤颗粒均匀悬浮水中保持水煤浆稳定性
五制浆工艺工艺设备
根制浆精煤物态国行开发两种水煤浆制备工艺：浮选精煤制浆工艺水选精煤制浆工艺
般采湿法磨制工艺设备球磨机振动球磨机定量磨机供煤水添加剂磨机设计工况运行磨出浆滤浆搅拌加稳定剂存贮专水煤浆贮罐中外运
六水煤浆特性
重量浓度：67±2（）
均粒径：45~50mm
粒度分布：<75mm（）>75
<150mm（）>93
粒度：250mm
常温粘度：1000~1200cp
低位热值：4600~4800kcalkg
七水煤浆贮存
水煤浆制备厂制备出成品浆贮存专水煤浆贮罐中水煤浆贮罐钢结构钢筋混凝土结构水煤浆贮罐带加热保温防腐防沉淀清洗计量等技术措施
八水煤浆输运
水煤浆输运方式：
道输运：运量长距离水煤浆输运
铁路罐车输运：中运量长距离水煤浆输运
汽车罐车输运：运量短距离水煤浆输运
船舶输运：海港口港口间水煤浆输运
述水煤浆输运方式均工业应实例山东枣庄八水煤浆厂广西桂林钢厂铁路罐车输运距离长达2200公里山东兖日水煤浆厂生产水煤浆山东日市5000吨海船运日北九州1100公里转冈山港400公里
九水煤浆燃烧
水煤浆燃烧通雾化器喷成雾滴炉膛燃烧燃烧程体分四阶段：水分受热蒸发挥发分析出着火燃烧固定碳燃烧焦碳燃烬
水煤浆着火温度：般425~550℃煤种煤粉着火温度约低100℃
水煤浆燃烧雾化介质：水煤浆雾化采蒸汽采压缩空气进行雾化均达预期雾化效果
炉膛燃烧温度：水煤浆燃烧时炉膛温度没助燃剂情况达1350℃燃油时低100~200℃
水煤浆燃烧器喷嘴：必须采水煤浆专燃烧器喷嘴喷嘴材料选择耐磨耐腐蚀材料求喷嘴良雾化性防堵性调节性降低气耗性提高济性
锅炉负荷调节范围：燃水煤浆锅炉负荷调节范围40~100均稳定燃烧
燃水煤浆污染物排放量：水煤浆中灰分5左右水煤浆燃烧灰渣量较少水煤浆燃烧温度较低燃烧时NOX排放量低容易达环保标准二氧化硫排放量取决原料煤含硫量降低二氧化硫排放量炉前水煤浆中加入定量脱硫剂炉燃烧脱硫
十水煤浆济性
水煤浆制备厂建设投资吨浆投资约100元吨规模越吨浆投资越少
原煤价格差加水煤浆生产价格会差异目前水煤浆出厂价约350~400元吨重油市场价1100~1300元吨
台230th锅炉例燃水煤浆燃油相单位发电成降007元度年燃料费节约1300~1500万元
十力学水煤浆技术应实例
1 北京印染厂15 th20 th工业锅炉水煤浆代油燃烧技术应
北京印染厂七台工业锅炉总供气量130 th纺织厂印染厂等单位供汽年耗重油15万吨耗煤25万吨贯彻煤代油政策1984年该厂中国科学院合作开发水煤浆代油燃烧技术采中国科学院力学研究水煤浆燃烧技术首先15 th燃油锅炉试烧水煤浆取成功基础三台20 th油煤混烧锅炉进行改造建立水煤浆卸储运系统达连续输送稳定燃烧90年代初扩蒸汽量该厂投资建成台20th水煤浆锅炉该锅炉全烧水煤浆年节油3000吨社会效益济效益显著
1115 th燃油锅炉改造工程试验
燃烧器采两预燃室喷枪集中布置前墙直流型低压气动雾化喷嘴喷嘴水煤浆流量600～900 kgh预燃室出口温度达1250～1350°C水煤浆燃烧器结构简单操作方便次试验锅炉实现冷风冷炉条件点火启动稳定燃烧水煤浆水煤浆燃烧效率﹥90浓度粘度水煤浆进行试验正常燃烧预燃室稳燃性适应性强
1220 th油煤混烧锅炉改造工程
八十年代末北京印染厂1#2#3#三台20 th油煤混烧锅炉进行改造该20 th油煤锅炉原SHL13型双锅筒横置式链条锅炉煤质变变差趋势侧墙增加油枪进行油煤混烧提高燃烧稳定性锅炉效率实现水煤浆代油侧墙加装水煤浆燃烧器进行水煤浆—煤混烧混烧结果表明燃烧稳定燃烧器出口温度达1200～1300°C炉膛温度达1200～1450°C锅炉热效率达7785仅油煤混烧时锅炉热效率低05表明采水煤浆技术达煤代油目
1320th水煤浆锅炉建成
90年代初该厂扩蒸汽量建成台20th水煤浆锅炉采中科院力学燃烧技术方案两燃烧器喷燃器相组合1993年半年开始调试投入运行(供暖期)运行结果表明冷风冷炉条件直接水煤浆启动锅炉运行程中燃烧稳定未出现喷嘴堵塞脱火现象百忙中5负荷煤浆维持稳燃烧炉膛出口温度～1100℃生产蒸汽参数稳定网供生产汽
14环保测试
15th锅炉燃烧水煤浆时NOx排放值100～135ppm 烟气林格曼黑度1度20th水煤浆—煤混烧锅炉NOx排放值45ppm 烟气林格曼黑度1度 20th水煤浆锅炉燃烧水煤浆时NOx﹤150ppm 烟气林格曼黑度1度
15济效益
目前水煤浆成350～400元吨运费～200元吨议价柴油约2000元吨两吨水煤浆代1吨油燃料价格烧两吨水煤浆等节约1000元左右油费印染厂三台20 th水煤浆—煤混烧锅炉年节油4000吨节省400万元燃料费
国缺油国家燃水煤浆燃油燃煤降低污染保护环境煤炭资源充分利燃水煤浆具显著社会效益工业锅炉改烧水煤浆降低污染保护环境提高源利效率应该力推广实新型技术
2 安太堡煤矿燃煤泥浆干燥技术应
安太堡煤矿干燥车间煤泥作燃料代原煤作燃料进行干燥煤泥加添加剂煤泥加水稍加稀释强烈搅拌制备成煤泥浆通中科院力学燃烧试验出结：安太堡煤矿煤泥加添加剂条件制备成浓度60煤泥浆具定流动性稳定性较低压力泵送雾化煤泥燃烧迅速燃烧稳定出口温度达800°C左右满足户求
21安太堡煤矿干燥车间燃煤泥浆改造工程
安太堡煤矿干燥车间热烟气炉设计煤泥浆(含水25左右)燃烧代部分干燥煤煤泥浆开发高浓度水煤浆伴生出特殊燃料燃烧特性代油作种低NOxSO2排放新型燃料煤泥浆原料取真空滤机采螺旋运输机煤泥量分流出部分输出加水搅拌煤泥浆含水量达40左右制浆煤泥搅拌桶进行强力搅拌然螺杆泵煤泥浆泵送两台燃烧炉侧墙设置12支喷嘴进行雾化燃烧台燃烧炉燃煤泥浆约5th煤泥高位发热量5394kcalkg
22环境保护
干燥车间燃烧炉燃烧时产生煤烟飞尘干燥机煤泥进行干燥时热烟气流细煤泥带走生成煤尘均通干燥机进入尘器烟尘进行效捕集烟尘效处理外制浆设备输送储存燃烧设备噪音85分贝环境造成危害
23济效益
安太堡选煤厂年生产煤泥90万吨需进行干燥年干燥需燃料高达765万吨原煤燃煤泥做23干燥煤煤泥作燃料代出505万吨原煤年获效益1977万元投资150万元年收回投资定济效益
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