水煤浆(CWM)代油燃烧技术

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水煤浆(CWM) 水煤浆(CWM)代油燃烧技术王柱勇 研究员 煤炭科学研究总院 国家水煤浆工程技术研究中心

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一、水煤浆○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( 64~70%、符合一定粒度分布) 水( 29~35%) 化学添加剂(小于1%)

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水煤浆技术○将固态的煤经过一定的物理加工工艺后，制 成的具有一定流动性和稳定性的流体燃料的 技术，为一种现实的洁净煤技术。 ○水煤浆技术包括水煤浆制备技术、储存运输 技术和燃烧技术，水煤浆技术为一系统技术。

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二、水煤浆产品质量及其国家标准○质量指标：燃料(煤质)指标和流体指标 ○主要质量指标： 浓度：64—70% 粘度：≤1200m.pas(100S-1,25℃) 粒度：平均40—45um,最大<300um 稳定性：1—3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%

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○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/T18855—2002)和《水煤浆质 量试验方法》(GB/T18856.1~14—2002)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

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三、水煤浆特点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(95~98%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。

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四、水煤浆应用优势1、代油燃烧 代油燃烧：节油,解决石油资源短缺;有经济效益 代油燃烧 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。

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○燃烧应用◎由于水煤浆为煤水混合物，其燃烧温度比烧 油和煤粉低(100-200℃),可大大减少SO2 的 析出和NOx的生成，可以实现低NOx 燃烧

。 ◎水煤浆燃烧产生的水蒸气有还原作用，可使 部分NOx还原成N2,因此可显著减少NOx的排放。 ◎水煤浆能和脱硫剂均匀混合，脱硫率50%以 上，进一步降低SO2的排放。

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◎水煤浆为雾化燃烧，燃烧效率高(95-99%), 比散煤燃烧提高20%以上，起到节能，减少煤 炭的燃烧量，从而减少对外污染物的排放量。 ◎由于水煤浆的含灰量低，大大减少储灰场， 如相同容量机组的灰场容量仅为燃煤机组的 25%。 ◎水煤浆炉底渣和飞灰的含碳量很低，灰可以 综合利用(如作为水泥掺合料)。 ◎燃烧后烟气黑度为林格曼1级。

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3.节能 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 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%。

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5.可控 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 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 经济 研究表明，水煤浆是一种较为经济的锅炉 清洁燃料。

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不同燃料的价能比燃料 品质(低位热值) 品质(低位热值) 价格 价能比 (元/GJ) 元 与煤之 价能比

原煤 水煤浆

396200kcal/k 25.9MJ/kg 230 元/t g 4800kcal/kg 20.1MJ/kg 350 元/t 9500kcal/kg 39.7MJ/kg 1500 元/t 8740kcal/m3 36.5MJ/m3 1.8 元/m3 10400kcal/kg 43.5MJ/kg 2000 元/t

8.88 17.41 37.78

1 1.96 4.25

39

重油 然气 柴油 电热

49. 3932 5.55 46.00 5.18 12.51

860kcal/kwh 3.6MJ/kwh 0.4 元/kwh 111.11

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五、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 替代部分燃料油，弥补石油资源的相对不足， 替代部分燃料油 现实意义，又有战略意义。 现实意义，又有战略意义。 ○ 我国是一个煤炭资源十分丰富的国家 ◎资源上：煤炭占化石能源的90%以上，石油、天然 气仅占不足10% ◎储量：煤炭探明保有储量1万亿吨以上，可采储量 1145亿吨 ◎一次能源的生产和消费结构：1999年煤占67.8%, 预测2050年占50%左右 ○油气资源相对贫乏，石油供需矛盾日益突出 ◎人均石油资源量和人均产油量仅为世界平均水平 的18%和21%

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2002年进口石油约7000万吨，占消耗量的30%, 在未来20年内可能达到40%以上。 我国如用水煤浆替代燃油，这将对充分利用我国 的煤炭资源，节约石油资源，节省外汇，具有重 要的现实意义，对能源安全具有战略意义，同时 可获得可观的经济效益。 2.环保 2.环保 水煤浆替代高硫油、原煤燃烧，可以降低污染， 改善环境。

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六、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

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○锅炉改造 具备多种炉型和大小的改炉和专用炉技术，喷嘴容 量达5吨/小时，寿命2000--3000小时。 ◎ 电站锅炉：正在应用的最大容量220t/h, 正在进行 410t/h,670t/h的改造研究工作 ◎工业锅炉：1t/h--35t/h ◎工业炉窑：轧钢加热炉、退火炉、煅烧炉、陶器 喷雾干燥塔热风炉等 ○水煤浆专用锅炉 ◎中小型锅炉：1-35t/h ◎电站锅炉: 130t/h,220t/h,670t/h ◎干燥热风炉