1、第五章第五章 水煤浆水煤浆制备制备技术技术2025/7/10什么是水煤浆（三种说法）什么是水煤浆（三种说法）u其一：其一：u7070左右的煤粉左右的煤粉3030的水的水1 1添加剂添加剂u一般只能用优质烟煤一般只能用优质烟煤u优点主要有：优点主要有：u通过洗选煤可降灰通过洗选煤可降灰30304040；u通过洗选煤可降硫通过洗选煤可降硫3030；u燃烧温度低燃烧温度低150150度左右可降度左右可降NOxNOx排放排放30304040u可以象油一样运输可以象油一样运输u燃油锅炉可以很少改动进行燃油燃油锅炉可以很少改动进行燃油u可以方便地作为气化燃料可以方便地作为气化燃料其二：其二：是煤炭的一种深
2、加工产品，一种代油产品，一种节能环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。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。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：水煤浆组成：煤颗粒（煤颗粒（6470%、符合一定粒度分布）、符合一定粒度分布）水（水（2935%）化学添加剂（小于化学添加剂（小于1%）其三：其三：水煤浆是水煤浆是20世纪世纪70年代中期发展起来的一种煤基流体燃年代中期发展起来的一种煤基流体燃料，是煤炭深加工的新型产品之一。它是由料，是煤炭深加工的新型产品之一。它是由6
3、5%-70%的煤粉和的煤粉和29%-34%的水及的水及1%左右的微量化学添加剂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，简称制备而成的浆体。俗称高浓度水煤浆，简称“水煤浆水煤浆”，英文缩写为，英文缩写为“CWM”（Coal Water Mixture）。）。特点：u水煤浆是新型洁净环保燃料，它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、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；和性能好，可以稳定着火燃烧；和煤相比，它的燃烧效率高（一般煤相比，它的燃
4、烧效率高（一般均在均在98%以上），污染物排放低，以上），污染物排放低，储存运输方便，且无污染，无自储存运输方便，且无污染，无自燃及火灾危险。燃及火灾危险。水煤浆不能解决的问题水煤浆不能解决的问题u灰尘的污染仍然存在灰尘的污染仍然存在u与煤粉炉相比经济性尚不可比与煤粉炉相比经济性尚不可比uSOSO2 2污染不能彻底解决污染不能彻底解决水煤浆产品质量及其国家标准水煤浆产品质量及其国家标准u质量指标：质量指标：燃料（煤质）指标和流体指标燃料（煤质）指标和流体指标u主要质量指标：主要质量指标：u浓度：浓度：6470%u粘度：粘度：1200m.pas(100S-1,25)u粒度：平均粒度：平均4045
5、um，最大，最大300umu稳定性：稳定性：13个月不发生硬沉淀个月不发生硬沉淀u发热量（发热量（Qnet,ar）：）：4500-5000kcal/kgu灰分（灰分（Aar）:7%u硫分（硫分（St,ar）:0.35%水煤浆国家标准水煤浆国家标准 为了更好地推广水煤浆应用，制定了为了更好地推广水煤浆应用，制定了水煤浆技术条水煤浆技术条件件（GB/T18855GB/T1885520022002）和）和水煤浆质量试验方法水煤浆质量试验方法（GB/T18856.1GB/T18856.1141420022002）1515项水煤浆国家标准，项水煤浆国家标准，该标准该标准 20032003年年4 4月月1
6、 1日实施日实施影响水煤浆质量因素影响水煤浆质量因素 制浆原料煤煤质制浆原料煤煤质 粒度级配粒度级配 化学添加剂化学添加剂 制浆工艺制浆工艺 制浆设备制浆设备水煤浆特点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。应用特点。象油象油外观象油，贮运象油，燃烧象油外观象油，贮运象油，燃烧象油贮运贮运贮存稳定、不沉淀、可以泵送、运输方便（罐车、管贮存稳定、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。道、船舶），水煤浆燃料系统（密闭储存、运输）损耗低。燃烧应用燃烧应用雾化（介质
7、压缩空气或蒸汽）燃烧、调节灵活、雾化（介质压缩空气或蒸汽）燃烧、调节灵活、燃烧效率高（燃烧效率高（9598%以上）、污染物（以上）、污染物（SO2、Nox、烟尘、烟尘）排放低。排放低。约约2吨水煤浆替代吨水煤浆替代1吨燃油，具有代油、环保、节能吨燃油，具有代油、环保、节能 等综合效益。等综合效益。水煤浆应用优势水煤浆应用优势 1、代油燃烧：节油、代油燃烧：节油,解决石油资源短缺解决石油资源短缺;有经济效益有经济效益 2、清洁、清洁水煤浆生产水煤浆生产 水水煤煤浆浆原原料料为为洗洗选选后后精精煤煤，其其含含灰灰分分、硫硫分分和和有有害害物物质质等等远远低低于于常常规规动动力力煤煤，水水煤煤浆浆灰
8、灰分分一一般般小小于于6%6%，硫硫分分小小于于0.35%0.35%。而而通常市场上燃用的煤炭灰分在通常市场上燃用的煤炭灰分在20%20%左右，硫分在左右，硫分在1%1%左右。左右。储存运输储存运输 水水煤煤浆浆储储存存、运运输输均均密密闭闭，对对外外无无泄泄漏漏和和无无粉粉尘尘污污染染，而而煤煤炭炭在在散散装装储储运运中中损损失失（约约3%3%）煤煤炭炭会会对对环环境境污污染染。取取消消用用户户储储煤煤厂厂，彻彻底底解解决决了了各各用用户户储储煤煤厂厂对对环环境境造造成成的的煤煤灰灰或或煤煤泥泥水水（下雨时）污染。（下雨时）污染。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
9、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%。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。不同燃料的价能比不同燃料的价能比发展水煤浆的背景及意义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。具现实意义，又有战略意义。
10、2.2.环保环保水煤浆代油燃烧技术水煤浆代油燃烧技术1.1.水煤浆燃烧特性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2.2.水煤浆燃烧关键技术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水煤浆产品及分类u1、高浓度水煤浆、高浓度水煤浆CWM（Coal Water Mixture）由平均粒径小于由平均粒径小于0.06mm且有一定级配（不同粒径且有一定级配（不同粒径的配比）细度的煤粉与水混合，浓度在的配比）细度的煤粉与水混合，浓度在69%以上，以上，黏度在
11、黏度在1500mPa.s以下，稳定性在一个月内不产以下，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。、化工、发电行业的代油燃料。水煤浆产品及分类水煤浆产品及分类u2、中浓度水煤浆、中浓度水煤浆CWS（Coal Water Slurry）由平均粒径小于由平均粒径小于0.3mm且有一定级配细度的煤粉与水且有一定级配细度的煤粉与水混合，煤水比为混合，煤水比为1：1左右，具有较好的流动性和一定左右，具有较好的流动性和一定稳定
12、性，可远距离泵送的浆状煤炭产品。主要适用远稳定性，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。距离管道输送，可终端脱水浓缩燃烧。水煤浆产品及分类水煤浆产品及分类u3、精细水煤浆（、精细水煤浆（Ultra-Clean Micronized Coal-Water Fuel）用超低灰精煤经过超细磨碎，粒度上限在用超低灰精煤经过超细磨碎，粒度上限在44m以下，平以下，平均粒度小于均粒度小于10m，浓度约，浓度约50%，表观黏度在剪切速率为，表观黏度在剪切速率为100s-1时，小于时，小于400mPa.s。是重柴油的一种代替燃料，。是重柴油的一种代替燃料，可用于低速柴油机，燃
13、汽气轮机直接代油使用。可用于低速柴油机，燃汽气轮机直接代油使用。4、煤泥浆、煤泥浆CWS（Coal Water Slurry）利用洗煤厂生产过程中产生的煤泥，保持利用洗煤厂生产过程中产生的煤泥，保持55%左右的浓度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。就地应用的浆状煤炭燃料。多用于工业锅炉掺烧使用。u水煤浆的种类和用途见表水煤浆的种类和用途见表5-1 水煤浆技术的定位水煤浆技术的定位u不能简单地作为一个市场问题不能简单地作为一个市场问题u作为清洁煤技术的一种来讨论作为清洁煤技术的一种来讨论u只有大规模管道运输才有意义只有大规模管道运输才有意义u近期以代油燃料为主，必须仔细论
14、近期以代油燃料为主，必须仔细论证证水煤浆的关键技术问题水煤浆的关键技术问题u制浆技术：不同煤种问题制浆技术：不同煤种问题u添加剂问题：流动与稳定的矛盾添加剂问题：流动与稳定的矛盾u运输与储存：磨损与沉降运输与储存：磨损与沉降u雾化与磨损雾化与磨损u着火问题着火问题u污染控制问题污染控制问题u降负荷问题降负荷问题u效率问题效率问题水煤浆的制备u添加剂u磨机u过滤水煤浆的流动与运输水煤浆的流动与运输u流变性流变性u触变性触变性u磨损问题磨损问题u再启动问题再启动问题u沉降问题沉降问题水煤浆的燃烧u稳燃特性u喷嘴u负荷u燃烧器u水分问题油炉改煤水煤浆u降负荷u稳燃u结渣u稳燃u磨损u低温腐蚀u风量u
15、除尘器国内外水煤浆发展状况国内外水煤浆发展状况u国外已停止研究与应用国外已停止研究与应用u国内国内19831983年开始研究年开始研究u已建成已建成100100多万吨年的产量多万吨年的产量u最大的应用是最大的应用是220220吨时锅炉吨时锅炉u技术已成熟技术已成熟u有了一支不错的队伍有了一支不错的队伍u商业必须认真研究与论证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技术 u水煤浆添加剂有多种，不可缺少的是降粘分散剂与稳定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，它直剂。其中分散剂最为重要，它直接影响着水煤浆的质接影响着水煤浆的质量和制备成本。量和制备成本。
16、u1）分散剂：煤炭的表面具有强烈的疏水性，与水不能分散剂：煤炭的表面具有强烈的疏水性，与水不能密切结合成为一种浆体，在较高浓度密切结合成为一种浆体，在较高浓度时只会形成一种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，使煤粒表面紧性质，使煤粒表面紧紧地为添加剂分子和水化膜包围，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让煤粒均匀地分散水中，并提高水煤浆的流动性，用，用量约为煤的量约为煤的1%。由于各地煤炭的性质千差万别，适用。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
17、一种表面活的添加剂配方亦各异。一般来说，分散剂是一种表面活性剂。性剂。u2）稳定剂：水煤浆毕竟是一种由固、液两相粗分稳定剂：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。在散体系，煤粒又很容易自发地彼此聚结。在重力重力或其他外加质量力作用下，发生沉淀是不可避免的。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，必需加入少量为防止发生硬沉淀，必需加入少量的稳定剂。稳的稳定剂。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，即当水煤浆稀的流变特性，即当水煤浆静置存放时有较高的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使沉淀物具有松软的结构，防止产生不可恢复的硬沉淀。沉淀。我国开发了腐植酸类、木质素类、萘系及高分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加剂的成本在2040元之间，并仍有下降空间。元之间，并仍有下降空间。
