670t/h水煤浆锅炉
水煤浆,煤块“改头换面”的产物,立足国情的应用。原本黑色的固体金子,就这样流动了起来。
面对日益严重的世界能源危机和环境污染问题,尤其是石油急剧短缺和国际油价波动的巨大风险,如何结合我国能源资源和技术经济的现实条件,开发出适合我国国情的一种高效亷价清洁的代油燃料技术成为燃眉之急,对于保障我国能源安全稳定和国民经济可持续发展具有重大意义。
日前获得2009年度国家科学技术进步奖二等奖的由浙江大学和浙江百能科技有限公司共同承担并联合申报的“水煤浆代油洁净燃烧技术及产业化应用”项目,就是在此背景下的一项积极尝试。
—— 背景介绍 ——
立足国情的选择
寻求有效的燃油替代技术必须要结合我国的实际情况,包括资源、技术和经济等条件。
如今,低碳经济是社会的关键词,但煤炭资源的特性和储量,决定了煤炭工业在国民经济和社会发展中的基础地位和作用。煤炭在我国一次能源生产和消费结构中一直占2/3以上,这个局面在相当长时期内难以改变。无疑,以煤炭为基础的水煤浆是一种很好的清洁代油燃料。
什么是水煤浆?初听到这个称谓,可能有些人会觉得新鲜。但其实,早在“六五”期间,水煤浆技术的开发就被列为国家重点项目。
据浙江大学热能工程研究所副所长周俊虎教授介绍,水煤浆是一种新型低污染代油燃料,是上世纪七十年代石油危机中发展起来的一种新型代油环保燃料。水煤浆由符合要求的煤研磨成微细煤粉,按煤水合理的比例,加入分散剂和稳定剂配制而成,大致的构成为60%—70%的煤粉、30%—40%的水以及不到1%的化学添加剂。
“水煤浆可像燃料油一样运输贮存和燃烧,既保持了煤炭原有的物理特性,又有了石油的流动性和稳定性,所以被称为液态煤炭产品。”周俊虎教授说。
我国已进行了二十多年的水煤浆技术研究,取得了煤浆燃烧、流动、传热和气化的理论研究,并在一些工业锅炉、电站锅炉、窑炉上应用。以中国工程院院士岑可法教授为带头人的浙江大学热能工程研究所致力于水煤浆技术研究,拥有国家水煤浆工程中心燃烧技术研所,为我国水煤浆技术应用提供了技术支持和工程支持。
流动的液体煤炭
水煤浆的用处是什么?周俊虎教授介绍说,水煤浆燃烧效率高,污染物排放低,可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、在矿区用中高灰煤浆替代优质煤燃烧,亦可作为气化原料用于生产合成氨、合成甲醇等。
一般的水煤浆在加入了表面活性剂后,便能获得很好的流动性,可以通过管道输送,并且达到很好的喷嘴雾化效果。加入稳定剂后,在储存和储运过程中保持1至3个月内不产生硬沉淀。
水煤浆的发热值大约是锅炉燃油发热量的一半,即两吨水煤浆可代一吨油燃烧。尽管能像油一样进行管道运输和喷嘴雾化燃烧,但由于水煤浆可燃成分是煤,因此水煤浆在燃烧时的特点又与煤粉的燃烧相近,会有飞灰、结渣等现象。另外,由于水煤浆中含有30%—35%的水,这么多的水分导致水煤浆着火困难,需要对锅炉进行技术改造。
水煤浆技术的优越性
与其它燃料相比,水煤浆这种燃料有着非常突出的优越性:
首先是具有良好的代油燃烧效果。原有燃油锅炉只需经过简单改造即可燃用水煤浆。燃烧效率可以达到99%甚至更高,锅炉效率在90%左右,达到了燃油等同水平。
其次,水煤浆是一种很好的清洁燃料。由于水煤浆的原料经过洗选,灰和硫含量都大为降低,例如在相同条件下,水煤浆比原煤脱硫率高20%。大量水分的存在降低了炉内温度,这样一来氮氧化物的排放也很低。
第三,油炉改烧水煤浆投资低于改烧粉煤。水煤浆代油可充分利用原有设备,如储油罐等。与改燃粉煤相比,改造费用仅为改粉煤的1/3—1/2,改造时间为1/3。
第四是可以解决能源的运输问题。我国煤炭资源呈北煤南运和西煤东运的格局,管道输浆具有运量大、投资少、沿途煤炭损耗少、不占地、不受地形限制等优点。