1、2019/9/16,第五章 水煤浆制备技术,什么是水煤浆（三种说法）,其一： 70左右的煤粉30的水1添加剂 一般只能用优质烟煤 优点主要有： 通过洗选煤可降灰3040； 通过洗选煤可降硫30； 燃烧温度低150度左右可降NOx排放3040 可以象油一样运输 燃油锅炉可以很少改动进行燃油 可以方便地作为气化燃料,其二：,是煤炭的一种深加工产品，一种代油产品，一种节能环保产品，一种流动的煤炭，是一种煤基清洁流体燃料。 应用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉作为燃料。 水煤浆组成：煤颗粒（ 6470%、符合一定粒度分布）水（ 2935%）化学添加剂（小于1%）,其三：,水煤浆是20世纪70年代中期发展
2、起来的一种煤基流体燃料，是煤炭深加工的新型产品之一。它是由65%-70%的煤粉和29%-34%的水及1%左右的微量化学添加剂制备而成的浆体。俗称高浓度水煤浆，简称“水煤浆”，英文缩写为“CWM”（Coal Water Mixture）。,特点：,水煤浆是新型洁净环保燃料，它具有良好的流动性，既可以长距离管道输送，又可以汽车槽车、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。,水煤浆不能解决的问题,灰尘的污染仍然存在 与煤粉炉相比经济性尚不可比 SO2污染不能彻底解决,水煤浆产品质量及
3、其国家标准,质量指标：燃料（煤质）指标和流体指标 主要质量指标： 浓度：6470% 粘度：1200m.pas(100S-1,25) 粒度：平均4045um，最大300um 稳定性：13个月不发生硬沉淀 发热量（Qnet,ar）：4500-5000kcal/kg 灰分（Aar）:7% 硫分（St,ar）:0.35%,水煤浆国家标准为了更好地推广水煤浆应用，制定了水煤浆技术条件（GB/T188552002）和水煤浆质量试验方法（GB/T18856.1142002）15项水煤浆国家标准，该标准 2003年4月1日实施 影响水煤浆质量因素制浆原料煤煤质粒度级配化学添加剂制浆工艺 制浆设备,水煤浆特点,
4、水煤浆应用既保留了煤炭的燃烧特性，又具有类似重油的燃烧应用特点。 象油外观象油，贮运象油，燃烧象油 贮运贮存稳定、不沉淀、可以泵送、运输方便（罐车、管道、船舶），水煤浆燃料系统（密闭储存、运输）损耗低。 燃烧应用雾化（介质压缩空气或蒸汽）燃烧、调节灵活、燃烧效率高（9598%以上）、污染物（SO2、Nox、烟尘 ）排放低。 约2吨水煤浆替代1吨燃油，具有代油、环保、节能等综合效益。,水煤浆应用优势,1、代油燃烧：节油,解决石油资源短缺;有经济效益2、清洁 水煤浆生产水煤浆原料为洗选后精煤，其含灰分、硫分和有害物质等远低于常规动力煤，水煤浆灰分一般小于6%，硫分小于0.35%。而通常市场上燃用的
5、煤炭灰分在20%左右，硫分在1%左右。 储存运输水煤浆储存、运输均密闭，对外无泄漏和无粉尘污染，而煤炭在散装储运中损失（约3%）煤炭会对环境污染。取消用户储煤厂，彻底解决了各用户储煤厂对环境造成的煤灰或煤泥水（下雨时）污染。,3.节能水煤浆储存、运输均密闭，无损耗；水煤浆为雾化燃烧，燃烧效率高，达95-99%。4.节地用户可取消储煤场，大大减少储灰场，相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的25%。5.可控燃用水煤浆具有与燃油基本相同、而优于燃煤的低负荷稳燃性能和调峰能力，220t/h锅炉燃烧水煤浆负荷调节范围在40-100%。,6.安全与易燃易爆煤粉和重油相比，水煤浆具有较高的安全性。7.经济研
6、究表明，水煤浆是一种较为经济的锅炉清洁燃料。,不同燃料的价能比,发展水煤浆的背景及意义,1.替代部分燃料油，弥补石油资源的相对不足，既具现实意义，又有战略意义。 2.环保,水煤浆代油燃烧技术,1.水煤浆燃烧特性 水煤浆的着火热是煤粉的1.66倍。 水煤浆着火温度比煤粉低100-200。 燃烧过程为水分蒸发、挥发分析出、焦炭燃烧三个阶段 2.水煤浆燃烧关键技术 燃烧器：有效组织燃烧、配风 喷嘴：雾化效果好、气耗率低、寿命长,水煤浆产品及分类,1、高浓度水煤浆CWM（Coal Water Mixture） 由平均粒径小于0.06mm且有一定级配（不同粒径的配比）细度的煤粉与水混合，浓度在69%以上
7、，黏度在1500mPa.s以下，稳定性在一个月内不产生硬沉淀（沉淀后经搅拌无法复原），可长距离泵送、雾化直接燃烧的浆状煤炭产品。主要用于冶金、化工、发电行业的代油燃料。,水煤浆产品及分类,2、中浓度水煤浆CWS（Coal Water Slurry） 由平均粒径小于0.3mm且有一定级配细度的煤粉与水混合，煤水比为1：1左右，具有较好的流动性和一定稳定性，可远距离泵送的浆状煤炭产品。主要适用远距离管道输送，可终端脱水浓缩燃烧。,水煤浆产品及分类,3、精细水煤浆（Ultra-Clean Micronized Coal-Water Fuel） 用超低灰精煤经过超细磨碎，粒度上限在44m以下，平均粒度
8、小于10m，浓度约50%，表观黏度在剪切速率为100s-1时，小于400mPa.s。是重柴油的一种代替燃料，可用于低速柴油机，燃汽气轮机直接代油使用。 4、煤泥浆CWS（Coal Water Slurry） 利用洗煤厂生产过程中产生的煤泥，保持55%左右的浓度就地应用的浆状煤炭燃料。多用于工业锅炉掺烧使用。 水煤浆的种类和用途见表5-1,水煤浆技术的定位,不能简单地作为一个市场问题 作为清洁煤技术的一种来讨论 只有大规模管道运输才有意义 近期以代油燃料为主，必须仔细论证,水煤浆的关键技术问题,制浆技术：不同煤种问题 添加剂问题：流动与稳定的矛盾 运输与储存：磨损与沉降 雾化与磨损 着火问题 污
9、染控制问题 降负荷问题 效率问题,水煤浆的制备,添加剂 磨机 过滤,水煤浆的流动与运输,流变性 触变性 磨损问题 再启动问题 沉降问题,水煤浆的燃烧,稳燃特性 喷嘴 负荷 燃烧器 水分问题,油炉改煤水煤浆,降负荷 稳燃 结渣 稳燃 磨损 低温腐蚀 风量 除尘器,国内外水煤浆发展状况,国外已停止研究与应用 国内1983年开始研究 已建成100多万吨年的产量 最大的应用是220吨时锅炉 技术已成熟 有了一支不错的队伍 商业必须认真研究与论证,水煤浆添加剂技术,水煤浆添加剂有多种，不可缺少的是降粘分散剂与稳定剂。其中分散剂最为重要，它直接影响着水煤浆的质量和制备成本。 1） 分散剂：煤炭的表面具有强
10、烈的疏水性，与水不能密切结合成为一种浆体，在较高浓度时只会形成一种湿的泥团。在制浆中加入少量的分散剂改变煤粒的表面性质，使煤粒表面紧紧地为添加剂分子和水化膜包围，让煤粒均匀地分散水中，并提高水煤浆的流动性，用量约为煤的1%。由于各地煤炭的性质千差万别，适用的添加剂配方亦各异。一般来说，分散剂是一种表面活性剂。,2） 稳定剂：水煤浆毕竟是一种由固、液两相粗分散体系，煤粒又很容易自发地彼此聚结。在重力或其他外加质量力作用下，发生沉淀是不可避免的。为防止发生硬沉淀，必需加入少量的稳定剂。稳定剂有两方面的作用，一方面使水煤浆具有剪切变稀的流变特性，即当水煤浆静置存放时有较高的粘度，开始流动后粘度又可迅速降下来；另一方面使沉淀物具有松软的结构，防止产生不可恢复的硬沉淀。 我国开发了腐植酸类、木质素类、萘系及高分子等种类的添加剂，可以替代进口。目前，吨浆添加剂的成本在2040元之间，并仍有下降空间。,
