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1、洁净型煤技术开发李新生 宁卫云 刘富华 郝爱民 魏廷富 宋永玮中国科学院山西煤炭化学研究所,030001,太原 摘 要: 经质量检验及燃烧试验证明,洁净锅炉型煤具有固硫、防水等优良的综合性能, 是一项投资少,见效快,解决煤的高效洁净燃烧,改善环境空气质量及节约能源的有效实用技术。0 引 言 中国是世界上第一产煤大国，1994年全国生产原煤12.3亿吨，1995年达12.98亿吨，预计到2000年将产原煤14.5亿吨。1995年全国原煤产量中，动力煤占53.44%，但经洗选的动力煤产量只有5500多万吨，表明我国动力煤入洗比例很小，大量原煤直接作为燃料燃烧,造成了严重的大气污染。尤其是中南和西南
2、地区燃用高硫动力煤，形成酸雨，严重影响了环境和生态平衡，造成巨大的经济损失1。 目前，国内约有45万多台中小型锅炉，年耗煤量达3亿多吨。大量燃用煤炭所造成的环境污染越来越严重，已引起了国内及邻边国家的密切关注。为了改变这种状况，根据我国国情，发展型煤技术是一项投资少、见效快，解决煤的高效洁净燃烧，改善环境空气质量及节约能源的行之有效方法。“七五”期间，我国的型煤技术及配套设备的开发取得了一定进展。但目前，燃用锅炉型煤的用户极少，除环境意识差及经济原因外，技术上仍存在着火延迟，固硫率较低及防水性能差等缺点。为对实现“九五”环保目标“实行污染排放总量控制”提供实用技术，在国家计委的支持下，我们承担
3、了“民用新型洁净煤技术开发”的课题，针对锅炉型煤目前存在的缺点，进行了提高综合性能的民用新型锅炉型煤的研究开发。研制出了固硫防水粘结剂配方，并在工业生产线上进行了加工，批量生产出了150多吨的洁净锅炉型煤，在DZL41.25A型4t/h 链条锅炉中进行了半个月的燃烧试验。从型煤质量及其燃烧的热工测试、环保测试结果看，综合技术指标达到了国内先进水平。1.锅炉型煤的生产1.1 原料煤 采用山西河津地区动力用煤，其含硫量在2.81% ，属中高硫煤。其煤质分析结果见表1。 表1 原料煤煤质分析 项目 名 称工 业 分 析 ar /% M A V FC元 素 分 析 ar /% C HO N St河 津
4、 烟 煤2.10 17.77 12.84 67.2969.81 3.34 3.18 0.99 2.81 项目 名 称发 热 量 /MJ/Kg Qnet,p,ar灰 熔 点 / DT ST FT河 津 烟 煤27.501460150015001.2 锅炉型煤生产的优选配方根据实验室研制出的洁净锅炉型煤技术，确定了在工业生产线上批量生产锅炉型煤的生产配方，详见表2。 表2 锅炉型煤的生产配方 组分 名称原料煤W%固硫剂 W%助燃剂W%防潮剂W%粘结剂W%锅炉型煤83.014.50.40.032.01.3 锅炉型煤生产工艺参数 原料煤粒度： 13mm%94.393.0防潮性 h72723.锅炉型煤的
5、燃烧试验 3.1 燃烧试验及热工、环保测试 在山西省河津市型煤厂的工业生产线上批量加工了固硫、防水锅炉型煤约150多吨，在DZL41.25A 型4t/h链条锅炉中进行了型煤与原煤的对比燃烧试验。燃烧试验连续进行了半个月。试验期间，由山西省节能监测中心分别对型煤和原煤散烧进行了热工测试，环保项目的测试由中国核工业总公司理化工程研究院承担。热工测试结果汇总于表5,锅炉燃烧环保项目的测试结果列于表6。 表5 热 工 测 试 结 果项目单 位型 煤,负荷 84% 52%平均值原 煤,负荷 72% 50%平均值型煤比原煤平均差值蒸发量t/h3.3582.0722.7152.8932.0122.452+0
6、.262耗煤量Kg/h394263328.5406305355.527.0单位煤耗Kg/t117.3126.9122.1140.3151.3145.823.7单耗折标煤Kg/t93.2100.997.1131.8142.1137.039.9蒸汽压力MPa0.550.550.550.500.500.50+0.05过剩空气系数1.612.432.022.542.772.660.64炉膛温度120811361172114010331086+86炉渣含碳量%8.029.308.6638.7039.1238.9130.25热效率正%82.6977.1479.9260.3257.6859.00+20.92
7、负%84.1279.1481.6363.4761.8262.65+18.98表6 锅炉燃烧环保测试结果 项目 名称SO2 mg/Kg煤 mg/Kg标煤TP* mg/Kg煤 mg/Kg标煤原 煤4.661044.591044.501044.41104锅炉型煤1.991042.631046.221038.21103*除尘器前测定结果 项目 名称B(a)P mg/Kg煤 mg/Kg标煤林格曼黑度原 煤5.261035.18103锅炉型煤2.441033.2210313mm%9094.393.0防潮性 h* 247272烟尘排放量减少 %6081.4*固硫率 %40-5055.6*节煤率提高 %15-
8、2725.3*水中浸泡保持形状不散的时间*中国核工业总公司理化工程研究院 *根据山西省节能监测中心热工测定结果计算 4.分析与讨论 4.1 节煤 从热工测试结果中可以看出，燃用原煤时，锅炉的热效率低于型煤。分析其主要原因是：燃用原煤时的固体不完全燃烧损失率（q4）较型煤高了约15%;由于粉煤成型后的锅炉型煤具有一定粒度，不易从炉蓖上掉落，燃烧时基本无漏煤损失，也不易被烟气流带出，很少飞扬损失;同时也与型煤配方的优化有关,新型锅炉型煤的优选配方中，加入了助燃催化剂后，降低了型煤的着火点及燃尽温度，使型煤在燃烧时迎火焰面开裂呈花卉状，有利于氧气和燃烧产物的相互扩散换质，促使型煤燃烧更完全，灰渣含碳
9、量降至8%9%，提高了碳的利用率。另外，在燃用型煤时根据其块度均匀、大小适中，通风条件好，但着火较散煤慢的特点，采用了“高煤层、低风速、慢推进”的操作方法，使型煤予热较充分，过剩空气系数小，有利于型煤的引烧，也降低了排烟热损失。上述措施均对提高热效率产生了良好的效果，因而获得了较高的节煤率。4.2 环境效益 层燃锅炉一般燃用宽筛分的原煤，小于3mm的末煤较多，在锅炉火床上各区密实程度将不相同，容易产生通风阻力不均一的情况，在通风阻力较小处则会产生风洞，不仅影响了床层稳定燃烧，也因风速较大，吹走了大量末煤及细灰，造成高的烟尘排放浓度，污染了环境。由于型煤粒径相同，火床上阻力均匀，不会形成风洞，型煤的含末率很小，且燃尽后灰渣也不完全散碎成粉末，所以烟气中含尘量，较燃用原煤时降低80%以上。 型煤是加工的产物，故可以根据原煤的性质，加入不同助剂使煤改质。新型锅炉型煤在加工时加入了固硫剂、助燃催化剂，改善了煤的燃烧特性及固硫效果，因而降低了烟气中SO2的排放浓度，减少了对环境的污染。 燃
