【正文】 水煤漿的制備與燃燒 目 錄 ? 緒 論 ? 水煤漿的質量要求和制漿技術概要 ? 影響水煤漿成漿性的因素 ? 水煤漿流變性 ? 水煤漿制漿工藝 ? 精細水煤漿的制備 ? 水煤漿的燃燒 第一章 緒 論 水煤漿發(fā)展歷程 什么是水煤漿（ CWM， CWS， CWF）（ Coal Water Mixture, Coal Water Slurry, Coal Water Fuel）？ ～ 70％煤、～ 30％水，～ 1％添加劑，常溫下粘度 1000～ ，象油一樣儲存、泵送和霧化燃燒。 水煤漿的優(yōu)點： a、具有良好的流動性、穩(wěn)定性、易運輸，可減少運輸途中的損失，節(jié)省儲煤場地， 特別是可以液體燃燒方式用泵和管道輸送； b、水煤漿加工簡單，并易儲存； c、燃燒供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)遠較煤粉簡單； d、不存在自然著火、粉塵飛揚等問題； e、可以實現(xiàn) 100%代油，且與油一樣霧化燃燒，因此，原有的鍋爐只要簡單地改造即 可燃用水煤漿，燃燒效率高，電廠鍋爐能達到 98%~99%以上，與煤粉接近； f、水煤漿儲運和燃燒方式與油接近，運行操作規(guī)程相似，個運行人員帶來極大的方 便，提高了可操作性，同時鍋爐能做到既可燒水煤漿又可燒油； g、在水煤漿加工過程中，可以進行不同程度的脫灰脫硫處理，燃燒溫度又比一般煤 粉溫度低 200℃ 左右，因此燃燒時排放的 SO NOx可以大大減少。 水煤漿技術的起因： 70年代石油危機，煤代油的流體燃料，煤炭直接燃燒，儲存、運輸以及對環(huán)境的污染不如石油和天然氣，還涉及到燃油設備無法直接燃煤，煤炭的液化和氣化投資大、成本高，水煤漿是一種低成本、見效快技術相對簡單的經(jīng)物理方法加工的煤基流體燃料。 水煤漿發(fā)展過程： 油煤漿（ COM， Coal Oil Mixture）－ 49％煤（ 200目占 85％）， 70℃ 粘度為1700～ 2200厘泊， 65％的熱值來自油，研究國家有美國（ 1973～ 1974）、日本（ 1976）、中國（ 1979）、韓國（ 1984），日本已經(jīng)商業(yè)化， 1984年建成兩條 70t/h生產(chǎn)線，每年供 60～ 70噸用于橫須賀電廠。 油煤漿中煤含量最高只能大 50％，只能代油 35％。 1979～ 1981年，瑞典的膠體碳（ Cargboel）公司，美國的太西洋公司（ ARC），煤漿技術集團及西方石油公司（ ORC）開發(fā)水煤漿技術， 1986年后 , 意大利 50萬 t/年漿廠 ； 1989年世界最大的 400萬 t/年；日本 COM公司兩條 15t/h水煤漿生產(chǎn)線， 除水煤漿 CWS外，還出現(xiàn)過甲醇煤漿 CCS，油水煤漿 COW， CCS：甲醇的水溶液與煤的混合物，（水和甲醇的比例： ： 1） COW：油在水中的乳化液和煤的混合物 我國發(fā)展水煤漿的重要性及歷程 我國發(fā)展水煤漿的重要性 我國能源結構 : 富煤貧油，我國石油產(chǎn)量約為 2億多噸， 04年進口石油約 8000萬噸，石油在各類工業(yè)鍋爐、工業(yè)窯爐、電站鍋爐上作為燃料燒掉的每年仍有大約 3000萬噸，約占我國石油產(chǎn)量的 25%左右。 我國能源特征與挑戰(zhàn) 1 2020040060080010001200儲量/億噸礦物能源/2023年煤炭1145石油33儲采比116年煤炭的利用 7. 4%2. 8%22 .7 %67 .1 %煤石油天然氣水電和核能2023年能源消費率 能源安全是涉及到我國國防和經(jīng)濟建設。煤炭產(chǎn)量已達 16億噸，消耗量占我國一次能源消耗量的 75%左右。 環(huán)境保護： 散煤燃燒的缺點，除大型電站效率較高外，一般的燃煤鍋爐效率很低，其中包括燃盡率和鍋爐效率；水煤漿儲運是全密封；水煤漿燃燒溫度較低， NOx產(chǎn)生量少； 我國發(fā)展水煤漿的歷程 始于 1982年。 1983年，“六五”攻關， 中國礦業(yè)大學北京研究生部：水煤漿制備技術； 浙江大學：鍋爐燃燒技術； 北京科技大學：窯爐燃燒技術。 “七五”攻關，組建“華煤水煤漿技術中心”，吸收了煤炭部所屬兩個工程設計院，唐山分院管道所，兩個制漿廠，兩個添加劑廠，有關燃燒試驗廠。任務是擴大水煤漿工業(yè)應用試燒的規(guī)模和應用范圍。 “八五”攻關，成立“國家水煤漿工程技術研究中心”，在中國礦業(yè)大學北京研究生部成立“制漿技術研究所”。 2023年 11月，廣東茂名熱電廠 1油爐（ 220t/h）改燒水煤漿成功， 2023年 8月， 2油爐（ 220t/h） 改燒成功； 2023年 6月，廣東汕頭熱電有限公司 2燃油設計鍋爐（ 220t/h）改燒水煤漿成功； 水煤漿的質量要求和制漿技術概要 a、細度； b、濃度； c、流變特性； d、穩(wěn)定性。 水煤漿的質量要求 制漿技術概要 a、煤炭成漿性規(guī)律； b、級配技術； c、制漿工藝與設備； d、添加劑技術。 第二章 影響水煤漿成漿性的因素 煤質特征 煤質特征對成漿性的影響，有的煤可以制備出濃度高、流變性和穩(wěn)定性好的水煤漿就稱為成漿性好的煤，否則稱為成漿性差的煤，煤的成漿性與下列因素有關： 1）內在水分。內在水分高低有時會有幾倍至幾十倍之差，這些水分分布在煤粒的內表面。當煤漿的重量濃度相同時，勢必要減少流動介質作用的水量，造成水煤漿的粘度高或難于獲得高濃度的漿。 2）比表面積大，孔隙發(fā)達。比表面積的差異也有幾倍到一二十倍，比表面積能間接地反映煤的孔隙程度。發(fā)達的孔隙度是造成內在水分高的重要原因之一。此外，高比表面積還會導致消耗更多的添加劑。 影響水煤漿成漿性的因數(shù)很多，其中主要的有：煤質特征、粒度分布和添加劑種類。 3）氧碳比（ %）。含氧量高及提供的含氧官能團活性氧部分就越多，增加煤表面的極性和與添加劑作用的復雜性，減少了與表面性質相適應的添加劑種類及增加了添加劑的消耗量。 4）可磨性?？赡バ圆顚Τ蓾{性的影響主要表現(xiàn)在當磨礦條件相同時，難以獲得超細的顆粒，從而降低了煤粒的堆積效率。難以制備出高濃度的水煤漿，或者在保證必要的充填效率的條件下，將增大磨礦的能耗和磨制工藝的復雜性。 水煤漿的粒度分布 粒度的表示與測定方法 a、篩分； b、激光； c、沉積分析； 粒度分布 1） 什么是級配技術？ 2）現(xiàn)有堆積理論 a、等經(jīng)顆粒的堆積 高濃度水煤的重量濃度達到 65%~70%，因而要求煤炭的粒度分布能達到較高的堆積效率，這就是通常所謂的煤漿的粒度分布要有良好的級配 等經(jīng)球體的堆積是分析實際顆粒堆積的基礎。通常采用固粒物料在堆積空間中占有 的體積分數(shù)表示堆積效率，有的地方也稱容積濃度，用 λ 表示。 等經(jīng)球體的堆積有兩種極端方式： ① 正六面體堆積，最松散堆積，堆積效率 λ =π /6 = , ?？妆龋w粒直徑與孔隙直徑之比） B= ② 正四面體堆積，最緊密堆積， 堆積效率 ?？妆龋w粒直徑與孔隙直徑之比） B= ??? ?? ③ 四種窄粒級煤的堆積效率 b、多種粒徑顆粒的堆積 多種粒徑顆粒的堆積是指具有大小不同直徑顆粒組分填充堆積，即大直徑顆粒群 被次大直徑顆粒群充填，次大直徑顆粒群又被較小直徑顆粒群所充填，較小直徑顆粒 群又被再小直徑的顆粒群充填，余此類推。 下面就介紹 Furnas等研究的多種粒徑顆粒體系堆積理論。 顆粒體系緊密堆積時各組分顆粒的體積分數(shù)推導如下： 當粗細２級顆粒堆積時，設顆粒密度都為 ρ ，堆積空隙率均為 ε ，則： 一級粗顆粒的重量為： w1＝１ （ 1 ε ） ρ 二級細顆粒的重量為： w2＝１ ε （ 1 ε ） ρ 一級粗顆粒所占的體積（重量）分數(shù)為： ?????? ?? ????? ???? 1 1)1()1( )1(ww wf 21 11 這是在二級堆積的基礎上以顆粒本身為基數(shù)求出的粗顆粒所占的分數(shù)。 當粗細顆粒不同粒徑顆粒 n級堆積時，設堆積空間的表觀體積為 vm，則： 一級粗顆粒的體積為： v1＝ vm（１－ ε ） 二級顆粒的體積為： v2＝ vmε （１－ ε ） 三級顆粒的體積為： v3＝ vm ε 2（１－ ε ） 1