高效、节能、环保的水煤浆流化床锅炉在城市区域供热中的应用可行性分析

1、一、水煤浆 水煤浆是由65%-69%左右的煤，30%-34%左右的水及约1%的化学添加剂制成的煤基浆体燃料。具有浓度高、粒度细、流变性好，燃烧效率高，环保节能、安全高效等优点。热值相当于燃料油的一半。水煤浆在各种工业应用中，燃烧效率达到98%以上，是燃烧散煤的一倍，接近或达到燃油水平；一般两吨水煤浆可代替一吨重油，可在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等代油或煤、气燃用。二、替代燃料油在技术应用中的体现 水煤浆是一种新型的煤基浆体燃料，可替代燃料油，具有高效、节能、环保、运行成本低的突出优点。其次，在我国的自然能源结构中的“富煤、贫油、少气”分布特点，决定燃料油的在实际应用过程中受到的局限性。然而煤

2、炭燃料的储量能占总储量的94.3%以上，在能源消费结构中的比例也可达到75%以上。这些结构特点就决定了煤炭在一次能源中的重要位置。水煤浆燃料已被列进当前国家重点鼓励发展的产业、产品和技术目录，国家经贸委在节约和替代燃料油“十五”规划明确要求了“采用水煤浆替代燃料油”，国家环保部门也在国家环境保护“十五”规划中提出“大力开发水煤浆技术”。第三，由于燃料油的储量的不断缩小，燃料的油的价格也在逐年攀升，仅从2007年到2012年，这五年间，燃料油的价格就上涨了近两倍。燃料油成本的迅速上升使得使用燃料油作为生产燃料的企业不堪重负，而用水煤浆取代燃料油，已经成为燃料界不可逆转的历史趋势。三、 水煤浆锅炉

3、“替代”传统煤锅炉的优势由于我国的能源结构决定煤在生产能源重占有着重要的地位，其储量大、价格低也是煤炭也一直是众多企业的生产燃料的首选的原因。但是由于煤炭是一次性不可再生能源，其生成年限非常久，而人们的大量浪费，没有科学技术依据的滥采，也使得煤炭的储量直线降低。传统的燃煤锅炉的设计缺陷及锅炉本身存在不可更改的运行缺陷也使得其在燃烧过程的浪费现象严重，安全性也令人担忧。为了控制这种现象，使产业能够在新能源发现之前可持续稳定高效安全的发展下去，水煤浆及水煤浆高效洁净燃烧流化锅炉的研发与应用就成了缓解能源危机的一个重要举措。1、环保性 水煤浆是选洗后的精煤加工而成，它本身的灰分（6-8%）、硫分（0

4、.3-0.6%），这样的机构特性决定了它燃烧后排放的烟尘浓度比燃煤锅炉低，一般为80mg/M3；达到国家的锅炉大气污染物排放标准中的一类区排放指标（80 mg/ M3）；排放的SO2浓度燃重油锅炉低，一般为400 mg/m3，达到全部区域排放指标（轻柴油500 mg/ M3，燃料油900 mg/ M3）。2003年2月，北京环保监测中心对水煤浆燃烧情况的监测证明：除尘以后的烟尘排放浓度为39mg/ M3，SO2排放浓度为58 mg/ M3，由于水煤浆燃烧时火焰中心温度比燃油和燃煤粉低150200，能有效抑制NO的生成，因此NO的排放要低于燃油和燃煤粉。由于水煤浆锅炉的燃烧密闭性，是的水煤浆在储

5、存、运输过程中也不污染环境。锅炉的燃尽率达到90%，使锅炉的排放废弃物也是可以再次利用的灰，和能与大气融为一体的水蒸气。水煤浆流化床锅炉的密闭燃烧，类似油炉的系统内液体自动化燃烧，与传统燃煤锅炉对比，大大改善了工作环境和条件。特别的水煤浆燃烧技术，也基本上杜绝了锅炉房常有的油烟气味或煤烟气味。水煤浆锅炉与其他锅炉烟气污染物排放比较水煤浆轻柴油重油II类烟煤燃料灰分(%)70.010.232.48燃料硫分(%) 0.45%0.251.51.94除尘器()(布袋)99%不用不用90%脱硫装置()30%不用不用70%GB13271,类区时段烟尘要求(mg/Nm3)80(80)808080GB1327

6、1,类区时段SO2要求(mg/Nm3)900(500)50900900实际烟尘浓度(mg/Nm3)39.8(59.4) 80 80200实际SO2浓度(mg/Nm3)253.8(393.5)45024008002100格林曼黑度 1级 1级1级是否符合环保要求符合符合GB13271规定禁止在一类区使用不符合备 注相当于轻柴油注：1.()数字按燃油锅炉即过剩空气系数1.2的标准计算；2、良好的经济效益 第一，水煤浆是由65%-69%的煤加上34%-30%的水和1%的化学添加剂组成。水煤浆流化燃烧锅炉的燃烧效率达到98%以上，是燃烧散煤的一倍，接近或达到燃油水平。一般原煤或动力配煤的热值约5000

7、kcal/kg,锅炉的热效率一般在65-70%；而水煤浆的热值为4500kcal/kg,燃烧效率在98%以上，锅炉的热效率在85%左右，1吨水煤浆的有效热量大约与1.2吨原煤相等，而且一般两吨水煤浆可代替一吨重油，可在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等代油或煤、气燃用。水煤浆是以煤为主要原料加工而成，其状态发生变化，从固态变成浆状，燃烧方式从层燃改变为室燃，可以像油一样流动和燃烧。如一台4T/h的水煤浆流化床锅炉，相比于其他燃料锅炉，每月可节省燃料成本517万。第二，由于水煤浆的浓度高、流变性好、长期储存不沉淀。因此它能类似燃油一样地泵送传输，完全能够代替燃油在工业锅炉、工业窑炉、电站锅炉上燃烧，

8、而综合经济成本比燃油大大降低。 第三，水煤浆流化燃烧锅炉相比于普通的燃煤锅炉，燃尽率由固体煤燃烧的7080提高到98以上。炉渣中的含炭量则由烧煤的13.7降到水煤浆的2以下，这不仅体现了上述的环保，节能性，从长期的生产角度来看也在不断的为产业生产节省成本，使得资源利用得到最大化。第四， 水煤浆与燃油类似，用储罐运输及储存，减少了固体煤炭运输过程的污染和储存的占地面积。由于燃尽率达98以上，灰渣排放量明显减少，与燃煤锅炉比较，既减少了锅炉房的总占地面积，又改善了周边环境，煤场、渣场无二次污染。3、工艺简单，安全性高水煤浆流化燃烧锅炉相对于燃煤锅炉及雾化燃烧锅炉工艺非常简单，省去燃烧器与雾化浆枪，

9、不需要复杂的高压风浆系统及过滤器等设备，省去了脱硫装置，达到炉内脱硫。水煤浆锅炉要求的燃料（水煤浆）从储浆罐，经供浆泵、过滤器，混合高压风经特制喷枪送入燃烧器，在油点火系统辅助等前提条件下，水煤浆在炉膛内独立燃烧。烟气经锅炉燃尽室、对流管束、省煤器等，从锅炉尾部排出，通过专用除尘器脱硫除尘，达到环保标准后，经引风机进烟囱排入大气。炉膛内燃烧后的极少灰渣，通过除渣系统排出炉体外。类似油炉的系统内液体自动化燃烧及复杂辅机设备的节省,使得企业燃烧水煤浆流化床锅炉中所需人数为普通燃煤锅炉的一半甚至三分之一。由于水煤浆中含有水份，因此水煤浆不易燃不易爆，安全性比煤、重油、天然气、煤气都好。它易于输送，可

10、通过管道近距离输送，也可使用火车、汽车、船舶进行长距离运输。它便于储存，不需要复杂性的蒸汽加热系统，储罐的消防等级均比油、气储罐的要求低。 4、储存与运输从储存方面对比燃煤锅炉与水煤浆锅炉，传统的燃煤锅炉需要大面积的室内和室外储煤厂和大面积的储灰场。以东新热电35T/H水煤浆锅炉和燃煤锅炉为例，流化床锅炉的燃料储存器为储存罐，所需7天燃料的罐体为1000立方米，直径为10米，占地面积约为35平方米，燃煤锅炉所需储煤厂面积约为6000平米。以土建价格1500元/平米，总价格约900万元。而1000立方米所需罐体的价格约60万元。35T燃煤锅炉储灰7天所需储灰场面积为40m*50m，土建费用约为3

11、00万元。水煤浆锅炉的储灰罐所需占地面积为3m*10m，费用约为5万元。5、废弃物排放系统燃煤锅炉的废弃物排放系统包括除渣机、除尘器、冷却器、脱硫设备、运渣机、铲车等，这些辅机设备的费用约350万元。水煤浆流化锅炉的燃尽率达到98%，它在炉内就实现了脱硫、脱硝，废弃物只有少量灰，所以他只需要安装一个除灰装置，不需要增加新的脱硫设备。6、运行管理以东新热电35T/H燃煤锅炉与燃水煤浆流化锅炉为例，水煤浆流化锅炉实现的是全自动电脑控制运行，在运行管理中所需要的锅炉工人数为2-3人每班，燃煤锅炉所需锅炉工人数为6-7人/班。按现在锅炉工的市场平均月薪2500元计算，水煤浆流化燃烧锅炉所需每月人工费为

12、5000-7500元，而燃煤锅炉每月则需要1500017500元。水煤浆流化床锅炉使用全自动PLC或者DCS控制台，一至两台电脑可以控制整个锅炉系统的进浆、燃烧、出灰，脱硫脱硝等程序。而且由于燃水煤浆流化锅炉属于全自动封闭式燃烧，人员不需近距离接触锅炉，与燃煤锅炉相比，事故率大大得到降低，至今为止，还没有得到相关的与燃水煤浆流化锅炉的事故消息与数据。四、 流化悬浮高效洁净燃烧水煤浆锅炉的运行原理及技术特点1、水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术工作原理： 将滴状水煤浆投入燃烧室下部由石英砂和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850950左右。水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速完成析出水分，挥发分

13、析出并着火燃烧及焦炭燃烧过程，并在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒被热烟气带出密相区进入悬浮室继续燃烧。在燃烧室出口设有分离回输装置。被热烟气带出的媒体物料和较大的水煤浆颗粒团被分离器分离、捕捉，通过分离器下部设置的回输通道返回燃烧室下部密相区，既减少了媒体物料的损失，又实现了水煤浆颗粒团的循环燃烧，从而获得高的燃烧效率。此外，低温燃烧过程（850950）有效的控制了热力型NOX的形成。且由于媒体物料由石英砂和石灰石构成，石灰石在高温下煅烧生成CaO，CaO与SO2反应进一步生成CaSO4,抑制了SO2的排放，而燃烧装置的运行温度是CaO脱硫的最佳运行温度，可有效的减少SO2的排放。

14、2、水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术特点：（1）、实现了水煤浆的低温燃烧，解决了水煤浆悬浮燃烧带来的易于结焦、运行不稳定、安全性差的问题，同时抑制了热力型NOX的生成与排放。（2）、实现了着火燃烧后的水煤浆颗粒团的循环燃烧，具有高的的燃烧效率。 （3）、利用石灰石与石英砂构成的媒体物料，辅之于低温燃烧技术实现了水煤浆燃烧过程中直接脱硫、脱硫系统简单、成本低。（4）、采用分离回输燃尽装置提高了石灰石的利用率，减少了媒体物料的补充量，提高了燃烧效率。（5）、负荷调节特性好，可在100%-30%额定负荷范围内稳定运行，水煤浆品质适应性好；降低了对水煤浆品质的要求，大大降低了运行成本。（6）、锅炉总体投

15、资少，占地面积小，无储煤场，无二次污染。水煤浆为灌装运输、灌装储存、管道输送，洁净环保。（7）、省略了价格昂贵的燃烧器与易出故障的雾化浆枪，不需要复杂的高压风浆系统及过滤器等设备，系统更为简单可靠。（8）、运行稳定，操作简单，燃烧效率高，运用范围广，适合各种参数的锅炉。五、分析性结论 综上所述，水煤浆流化床锅炉的高效、节能、环保、综合投资低、运行及管理费用低，及顺应了国家提倡的低碳环保经济的新要求，又符合各大企业长远发展的经济利益和城市居民的实际需求等特性是其占领市场并逐渐被各大城市供热企业、新建热源厂、工业园区企业认可并接受的重要原因。下表格是燃煤锅炉与水煤浆锅炉分析性结论表。项目燃煤锅炉水

16、煤浆锅炉环保性以动力煤为燃料；固态及粉体散装运输，储煤场、储渣场二次污染严重；原煤热值低、硫份高、灰分大、上煤过程污染严重；运输及环保控制严格，不便于市区运输；以水煤浆为燃料、液态、灌装运输、管道输送、泵送燃烧，整个过程密闭干净，无二次污染，精煤热值高、低硫、低灰；水煤浆是国际上公认的洁净环保燃料；经济效益性以一台70MW的热水锅炉为例，占地面积大，包括储煤场、除渣场、输煤系统、脱硫、脱硝系统等总体投资3700万元；煤锅炉热效率低，燃尽率低，脱硫成本高，脱硫、脱硝设备投资大；以一台70MW的热水锅炉为例，设备简单、占地面积小，无需储煤厂、除渣场，灌装储存；炉内可脱硫脱硝，总体投资约为3400万元；锅炉热效率高（89%）燃尽率