简体中文 | english

     

  • 电话:0571-63421827
  • 联系人:王先生 13968171208
  • 联系人:邵经理 13758237737
  • 地址:杭州富阳市高桥镇洪庄工业区
  • 传真:0571-63421827
  • E_mail:2020498975@QQ.com
  • QQ:2020498975蓝天锅炉 QQ:2020498975

+ [组图]新型水煤浆

     

    一、推广水煤浆的必要性

    水煤浆的问世,源于20世纪70年代的世界石油能源危机。当时全世界在石油能源危机的经济大衰退之后,清醒地认识到石油天燃气作为清洁能源,并不是取之不尽用之不竭的,丰富的煤炭依然是长期可靠的主要能源。然而,传统的燃煤方式造成严重大气污染的历史教训是不容重现的。于是煤炭液化、汽化和浆化成为先进工业国家普遍重视的研究课题。水煤浆则是煤炭液化的最佳成果,也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。我国从80年代起就把水煤浆列为国家攻关课题,历时10年在水煤浆制备、燃烧、药剂及配套设备方面都取得了巨大的成功。

    我国煤炭、石油、天然气已探明储量分别为1145亿吨、32.74亿吨、1.39万亿m3,分别居世界第3、9、20位。我国虽然矿石能源储量丰富,又是一个富煤、缺油、少气的国家,煤炭始终是能源的主体。根据国家工程院预测,到2050年煤炭在我国能源结构中占47.7%,仍然居于首位。

    我国自1993年成为石油净进口国,并且进口量逐年明显增加。2007年我国石油进口1.835亿吨(其中大部分来自世界“火药桶”之称的中东地区),石油进口依存度达到49.85%,耗资862亿美元。如果不大规模推广应用水煤浆实现“以煤代油”的能源战略,预计到2010年我国石油进口将达到达到2.79亿吨。如此严重依赖国外供应,不仅耗资巨大,而且危及国家能源安全,容易受制于人。只有建立可自给自足的以水煤浆为主的能源供应体系,才是保障国家经济发展、国防安全的坚实基础。

    我国能耗的80%以上以直接烧煤为主,几乎80%的煤炭未经过洗选,通常使用的原煤具有灰分高、含硫量高和热值低的特点,造成环境严重污染。2002年在国家检测的343座城市中。未达到国家空气质量二级标准、低于三级标准的三级城市约各占1/3。在世界10大煤烟型大气严重污染城市中,我国居然有7座。我国1/3的国土为酸雨区,名列世界三大酸雨区。仅经济损失即达1400亿元/年。水煤浆是由67%左右的煤粉、32%左右的水和1%左右的添加剂组成的浆体。水煤浆在制造过程中与煤净化工艺相结合,可出去原料煤中灰份的50%~70%,黄铁矿(无机硫)的40%~90%,故水煤浆是低灰低硫燃烧。燃烧后可实现烟尘、S02的低排放。实际应用还证明:燃烧水煤浆时,其排烟中的NOx也大大下降,这是因为燃料型和热力型NOx均得到控制。因此,水煤浆是比较洁净的燃料。水煤浆在常温下运动黏度大约为800~1200Pa•s,可类似燃料油那样泵送、雾化和燃烧。水煤浆从生产、储运到燃烧,整个过程都是封闭的,这将比直接燃用煤炭干净。

    二、水煤浆的组成和定义

    煤+水+添加剂=水煤浆

    (Coal)+(Water)+(Mixture)=(CWM)

    通常所说的水煤浆为66%~67%左右的煤粉、33%~32%左右的水和1%左右的添加剂的混合物。水煤浆是一种新型煤基流体燃料,是20世纪七十年代世界石油危机中发展起来的一种新型低污染代油燃料。它既保持了煤炭原有的物理特性,又具有石油一样的流动性和稳定性。被称为液态煤炭产品。具有浓度高、粒度细、流变性好、燃烧效率高、负荷调节范围大、环保节能、存储安全等特点。

    三、水煤浆的燃烧

    1、水煤浆的燃烧过程

       要弄清楚水煤浆的燃烧过程,首先要知道水煤浆和水煤浆液滴的结构。水煤浆是一定细度的煤粉和水的均匀机械混合物。水煤浆液滴是由多颗煤粒构成的煤水混合微团。微团中的煤粒直径很细,有70%~80%小于75μm,经喷嘴雾化的水煤浆液滴的平均直径约100μm。水分存在于煤粒之间、煤粒表面和煤粒本身的孔隙中。根据水煤浆在燃烧过程中温度和重量的变化把水煤浆液滴的整个燃烧过程分为:(1)加热、(2)水分蒸发、(3)挥发分析出及燃烧、(4)焦炭燃烧及燃尽四个有所区别有所先后并有彻底重迭的阶段。

    (1)加热

     水煤浆液滴在一定的炉温加热下,温度迅速上升,这个过程是不等温加热过程,在这个过程中液滴温升快,重量变化不大,液滴的温度大约在90℃左右。

    (2)水分加热

     水煤浆在这个阶段温度基本不变,达到水的平衡蒸发温度,是等温蒸发过程,此时水煤浆液滴的水分大部分蒸发析出。

    (3)挥发分析出及燃烧

     水煤浆液滴的水分基本蒸发完毕后温度继续升高,挥发分开始析出并着火燃烧。

    (4)焦炭燃烧及燃尽

     随着挥发分的不断析出、燃烧,使煤颗粒的温度迅速上升,当煤颗粒达到一定温度后,焦炭开始燃烧。在这一阶段挥发分已有90%烧完,此时包围煤颗粒的挥发分火焰回缩到煤颗粒表面,焦炭继续燃烧,由于焦炭的燃烧使煤颗粒温度超过了炉温,上升到1000℃以上,焦炭在这一稳定的温度下燃烧并燃尽。由于水煤浆颗粒已基本燃尽,颗粒温度缓慢降低到与炉温一致。

    2、影响水煤浆燃烧的因素

    (1)炉温对水煤浆燃烧的影响

     炉温越高对水煤浆的蒸发、着火及燃烧越有利,但炉温应控制在灰熔点以下,否则会引起结焦现象,影响水煤浆的燃烧及锅炉的换热。

    (2)水煤浆浓度对水煤浆燃烧的影响

     对于水煤浆,水分含量的增加不仅会增加蒸发时间,而且会增加蒸发所吸收的蒸发潜热,不利于提高锅炉效率,因此应控制水煤浆的合理浓度。

    (3)不同煤种对水煤浆燃烧的影响

     在相同条件下,挥发分高和含灰量小的煤种燃烧速度明显大于挥发分低、含灰量大的煤种。

    (4)水煤浆液滴直径对水煤浆燃烧的影响

     随着水煤浆液滴直径的增大会使水煤浆液滴的加热时间、水分蒸发时间、挥发分的燃尽时间、煤浆中固定碳燃尽时间包括水煤浆总燃尽时间都会增加。因此减小水煤浆雾化粒度将大大有利于水煤浆的蒸发、着火和燃烧。

    (5)风速对水煤浆燃烧的影响

     随着风速的提高,水分蒸发速度、挥发分析出及燃烧速度和焦炭的燃烧速度都提高了,其中风速的提高对水分的蒸发速度的增加最明显。很明显,风速的增加,加快了氧气及已燃气体的扩散,从而加快了水煤浆液滴的燃烧。

    (6)氧气含量比对水煤浆燃烧的影响

     氧气含量比的增加有利于水煤浆的燃烧。

    四、水煤浆燃烧后的污染物的处理

    1、污染物的种类

       空气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间,并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。空气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人活环境产生有害影响的那些物质。根据其存在的状态,可将其概括为两个大类:气溶胶状态污染物和气体状态污染物,包括:

    (1)粉尘:指悬浮于气体介质中的小固体粒子,因重力作用能发生沉降,但在某一段时间内也能保持悬浮状态。

    (2)飞灰:指由燃料燃烧产生的烟气带走的灰分中分散的较细的粒子。

    (3)黑烟:指燃烧产生的能见气溶胶。

    (4)气体状态污染物:主要包括五个方面:以S02为主的含硫化合物、以氧化氮合二氧化氮为主的含氮化合物、碳的化合物、碳氢化合物、卤素化合物。

    2、水煤浆燃烧产生的污染物

    水煤浆的燃烧与其他燃料燃烧一样,会产生污染物,这些污染物包括:飞灰、SO2、NOx。

    (1)水煤浆的制备通常以洗选精煤制成,灰分含量要比原煤低得多,就飞灰的生成源来说,水煤浆燃烧产生的飞灰要大大低于一般燃煤。水煤浆燃烧产生的飞灰的另一个特点是所产生的飞灰的质量平均直径通常大于制浆没煤粉,这是由于水煤浆雾化不可能达到每个雾滴只包含一个煤粒的水平,而在雾化干燥后引起的结团现象,颗粒越大,在大气中越容易沉降,或除尘方式也更易于除去他们,减少对大气的污染。

    炉型

     

    项目

    水煤浆锅炉

    煤粉锅炉

    (含灰份%17

    重油锅炉

    (含灰份≤0.1%

    重油锅炉

    (含灰份≤0.2%

    烟尘排放浓度mg/Nm3

    63.79一类地区标准(布袋除尘器)

    ≈160二类地区标准(电除尘器)

    ≤74达到一类地区标准(未装除尘器)

    ≥148达到二类地区标准(未装除尘器)

    从表可知,在烟尘排放浓度方面,水煤浆锅炉比煤粉锅炉和重油锅炉(含灰份≥0.2%)锅炉更低,更符合环保要求。

    (2)SO2来源于燃料中所含有的硫分,燃料中的硫分以有机硫和无机硫两种形态存在。水煤浆以洗精煤为原料,洗选过程中进行了物理脱硫,减少了无机硫的含量。

     

    硫份

    %

    1kg燃料含S重量

    燃烧1kg燃料产生SO2重量

    热值

    MJ/kg

    燃烧1kg燃料产生的烟气量(Nm3

    SO2排放浓度

    mg/Nm3

    水煤浆

    0.408

    4080

    8160

    19.91

    11.602α=1.8

    736

    重油

    低硫

    1.0

    10000

    20000

    41

    13.5α=1.2

    1481

    普通

    2.5

    25000

    50000

    41

    13.5α=1.2

    3704

    注:表中空气过量系数α按国家环境保护总局规定选取。

    国家环保局对燃烧煤炭和重油的排放浓度均规定为900mg/Nm3(国标GWPB3-1999).这说明燃烧水煤浆锅炉的SO2排放浓度可以达到国家环保要求。

    (3)NOx分为燃料型NOx和热力型NOx两类,前者来源于燃料中的氮化物,后者来源于空气中的氮气。水煤浆由于含有30%左右的水分,其火焰温度比同煤种的煤粉低100~200℃,因此燃用水煤浆可降低烟气中的NOx排放。

    3、污染处理

    (1)灰渣的处理

     对于水煤浆灰渣的处理可以使用的设备有:刮板式除渣机、旋风除尘器、文丘里水膜除尘器、静电除尘器等。刮板式除渣机用来去除掉落在炉膛底部的灰渣。旋风除尘器主要是靠惯性的差别来除尘的,对于粒径较大的飞尘除尘效率是非常高的,但对于处理水煤浆的飞尘来说效率不高,只适于在要求不高的场合使用。对于工业锅炉投资使用静电除尘器的费用显得太昂贵。文丘里水膜除尘器是目前广泛使用的除尘器,烟气经过处理后完全可以达到排放要求。

    (2)SO2的处理

     由于各水煤浆生产厂家的质量参差不齐,含硫量也高低不同。常用的处理方法是在循环喷淋的水里加入石灰石或烧碱(氢氧化钙)来中和酸性的水,定期测试循环水的酸碱度来添加石灰石或烧碱(氢氧化钙)。实践证明此方法简单实用。

    (3)NOx的处理

     目前对于燃烧水煤浆产生的NOx不做专门的处理,国家环保局对燃油锅炉NOx的排放浓度规定为400mg/Nm3(国标GWPB3-1999),自2000年3月实施。但国内现有燃油锅炉很难达到这个规定,对燃煤锅炉,目前还没有规定NOx的排放标准,从已运行的水煤浆锅炉测定,NOx的排放都大大低于400mg/Nm3。

    五、水煤浆工业锅炉的一般特点

    1、水煤浆锅炉的基本原理:水煤浆是由供浆泵送入燃烧器,经压缩空气(或蒸汽)雾化,在一定条件下,水煤浆在炉膛内稳定燃烧,产生的高温烟气经锅炉管束、省煤器等从锅炉尾部排出,通过除尘器达到环保标准后经引风机进入烟囱排入大气。燃烧后的极少灰渣通过排渣系统排出炉外。

    2、水煤浆系统的特点

    水煤浆锅炉系统除了具有和燃油、燃气锅炉系统相同的系统(供油系统或供气系统、水处理系统、蒸汽或热水系统、排烟系统)外,还增加了供浆系统(包括储浆罐、输浆泵、日用浆罐、供浆泵、在线过滤器、流量计等)、雾化介质系统(空气压缩机、储气罐或蒸汽)、清洗水系统、除灰系统(除渣及、沉淀池)、烟气处理系统(省煤器、带文丘里管的湿式脱硫除尘器、引风机)。

    储浆罐用来储存客户买来的水煤浆,它的容量一般为水煤浆锅炉一星期的容量或根据用户要求,可以做成地上式储浆罐或地下式储浆罐,在我国北方或严寒地区储浆罐要考虑防冻保温,在南方地区则可不考虑。储浆罐要装设计写搅拌装置或气动搅拌装置,定期搅拌使水煤浆不产生沉淀。

    输浆泵采用G系列单螺杆泵,它是一种内啮合回转式容积泵,它由外壳、转子、定子、电机和底座等组成。输浆泵可以有三个作用:(1)把汽车罐里的水煤浆打到储浆罐里——卸浆泵。(2)使储浆泵里的水煤浆自循环以缓解水煤浆的沉淀——循环泵。(3)将储浆罐里的水煤浆打到日用浆罐里——输浆泵。输浆泵一般采用0.6MPa的压力等级。

    日用浆罐由筒体和机械搅拌装置组成,根据用户需要在筒体上可装设压力传感器通过PLC来控制输浆泵的启停从而保持日用浆罐的浆位。筒体可以做成夹套式的,夹套中用热水来加热水煤浆,使水煤浆的粘度降低,提高水煤浆的雾化质量,改善水煤浆的燃烧工况。机械搅拌装置的作用是用来使水煤浆更加均匀和降低粘度,提高水煤浆雾化质量,改善水煤浆的燃烧工况。

    供浆泵也是采用G系列单螺纹杆泵,由于需要克服在线过滤器的阻力和获得较大的雾化压力,供浆泵一般采用1.2MPa的压力等级。供浆泵采用变频器来控制浆的流量。

    在线过滤器的作用是防止水煤浆在制备、运输和装卸过程中可能混入的外来杂物,如金属碎屑、木片、粗碳粒、纤维物质、粘附胶质等,或长期运行时煤浆在罐壁结疤脱落的软、硬沉淀物进入管道使水煤浆喷嘴出现堵塞现象,严重影响雾化质量或完全堵塞,甚至被迫停炉。它由筒体、滤网筒、刮板和减速机组成。

    流量计的作用是通过它来控制锅炉的燃烧工况和累计水煤浆的耗量。

    空气压缩机的作用是提供雾化水煤浆所需的压缩空气(有条件的地方可以用蒸汽作为雾化介质)。空气压缩机有活塞式空气压缩机和螺杆式空气压缩机,根据用户需求选取。

    储气罐的作用是储存来自空气压缩机的气体,起稳压的作用。

    出渣机采用环链刮板式,用来清除锅炉底部的灰渣。

    沉淀池用来分级沉淀来自除尘器的污水,含灰量较少的水用于循环使用。

    省煤器采用新型铸铁省煤器,他的作用是吸收烟气中的热量,提高锅炉的效率,降低排烟温度。

    空气预热器,利用烟气余热,用来加热进风温度,提高锅炉效率。

    带文丘里管的湿式脱硫除尘器:烟气切向进入筒体内,经过文丘里喉部的缩放,烟气流速从慢到快再到慢,烟气中的细小尘粒被气雾湿润而凝聚,使其比重加大,沿除尘器内壁螺旋向上运动,在离心力的作用下,粒径较大的烟尘及湿润凝聚的烟尘从烟气中被分离出来,较净化的烟气在引风机的引力作用下,继续向上运行,与水膜接触被强制捕捉流入沉淀池,因而达到除尘净化的目地。

    引风机的作用是将烟气送入烟囱排入大气,同时保持锅炉炉膛内微负压运行。一般用变频器来控制引风机的运行。

  • 上一个产品: 没有了
  • 下一个产品: 没有了
  • 杭州蓝天锅炉厂

    版权所有 | 杭州富蓝锅炉容器制造有限公司(原杭州蓝天锅炉厂) | 联系我们