水煤浆、代油发电

1、.邢台学院生物化学系2021届本科生毕业论文：.； PAGE 9转载自:山东华源锅炉(iiboiler)水煤浆替代柴油燃料的研讨及前景展望曹久军(邢台学院生物化学系2007级运用化学专业 学号：2007301112)摘 要：“柴油荒、国际油价的继续升温，给我国的能源带来很大的要挟。水煤浆替代柴油在柴油机中熄灭技术是处理此矛盾的有效途径之一。根据目前我国对煤炭资源的开发和利用，结合水煤浆的低灰、低污染的熄灭特点，根据柴油机熄灭的任务原理，提出水煤浆替代柴油在柴油机中熄灭的可行性论述，并对其中问题进展研讨，指出水煤浆替代柴油熄灭发电的宽广前景。关键词：水煤浆；柴油；柴油机；开展前景CWS inst

2、ead of diesel combustion and prospectCao Jiujun(Xingtai biochemistry applied chemistry speciality Student id 2007301112)Abstract: the energy security and environmental protection are China in the 21 century should be attached problem, coal is the leading provider of energy, also be the main sources

3、of air pollution, the efficient cleanly utilizing nots allow to ignore, instead of diesel engine coal-water slurry in combustion technology to solve the contradiction is one of the effective ways. This paper reviewed the research progress of coal, as well as our country of coal technology developmen

4、t policy incentives. According to the current our country to the development and utilization of coal resources, combined with low grey coal-water slurry, low pollution of the combustion characteristics, according to the working principle of diesel combustion, put forward in CWS instead of diesel eng

5、ines burning feasibility of these problems, this paper studied, and points out that the prospect of CWS instead of diesel combustion. Keywords: Water coal oars；Diesel；Diesel engine；Development prospect前 言 我国于1981年起对水煤浆技术进展开发和研讨，并在国家“六五、“七五 方案中将其列为艰苦科技攻关工程。在“六五实验室阶段开发研讨的根底上，国家又在“七五、“八五方案中将水煤浆技术的开发转移到

6、建立相当规模的水煤浆制备、熄灭、气化等工业运用示范工程体系上1。水煤浆作为干净的煤基流体燃料，目前已具备了产业化的开展条件，各项技术趋于成熟，开场步入工业化适用阶段，可以进展大面积推行运用。而在2021年10月份以来迸发的“柴油荒、国际油价的继续升温、进出口贸易困难等客观危机存在的前提下，我国在十七届三中全会上制定第十二个“五年方案，把合理有效地利用现有能源，开发新型能源，提高节能环保效率，最终实现强国富民的目的提高到了重要议程。 中国是以煤为主的能源构造的大国，而油、气等能源相对贫乏，不可再生能源利用率低、环境污染和浪费严重的现状，建立资源节约型能源体系是非常重要。水煤浆作为节约和替代石油以

7、及干净煤利用技术，既符合当前国情要求，又可以保证能源平安。在2000年国家重点鼓励开展的产业、产品和技术目录中就明确列出了“水煤浆技术开发作为重点鼓励开展的技术和产业，而用水煤浆替代柴油在柴油机中燃耗，从发动机的任务原理方面来讲 是完全可行的2。尤其是中速增压柴油机，而柴油发电站多用此机型，假设大量的柴油机改为燃用水煤浆，无疑会节省大量的柴油，这样既节约石油资源，又合理高效的利用了煤资源，对于一些煤炭丰富的国家开发煤基代油的技术对经济开展是非常有利的。1 水煤浆技术及水煤浆熄灭特点1.1 水煤浆技术概述水煤浆CWS是一种国家大力推行的新型清洁煤基燃料，是燃料家族的重要成员之一，由6570的煤，

8、2934的水和1的添加剂经过物理方法加工而成的一种新产品，其中煤粉的平均粒度为50微米，在制浆过程中选择低灰、低硫、低磷、低内水分、中高发热量、高挥发分、高灰熔点、可磨性好HGI值高的优质动力煤，作为制浆原料煤。制备工艺包括洗精煤低灰原煤高浓度磨矿工艺、洗精煤中浓度磨矿工艺、浮选精煤高浓度磨矿工艺、浮选精煤和水洗精煤高浓度结合制浆工艺等，采用湿式球磨机磨浆，磨浆温度低(5060) ，不但要求产品到达一定的细度，更重要的是产品应有较好的粒度分布。水煤浆具有良好的流动性和稳定性，可以用泵抽送，经过管道远间隔 运输，也可以用火车罐车或汽车槽车运送，几乎没有储存和运转中的任何危险性。它具有低灰、低硫、

9、低烟以及二氧化硫和氮氧化物排放量低的特点，可以到达环保的要求。水煤浆技术具有投资少、本钱低、工艺简单等优点，如锅炉用精煤水煤浆含灰分低，锅炉受热面磨损低于燃煤，维修费低，不需炉前备煤系统和备煤场， 排灰灰场占地仅为燃煤的1/4。因其优势，水煤浆将在不久的未来实现大规模消费，由于中国石油资源短缺，通常用煤替代石油做燃料，而水煤浆正是这个领域中理想的产品。1.2 水煤浆的熄灭特点1.2.1 熄灭特点明显水煤浆是一种新型、高效的清洁燃料，由于水煤浆粘度低于重油，易于调理，最低负荷可调至40%，且运转稳定可靠。水煤浆具有良好的雾化特性，熄灭相当充分，熄灭效率可到达99以上，水煤浆的熄灭方式与油的熄灭方

10、式相近，湿式球磨机磨出的水煤浆由煤浆喷嘴高速喷出，以紧缩空气为雾化介质，雾化构成煤浆雾炬，同时水煤浆液雾的周围喷入供煤浆熄灭所需的空气，与进入炉膛的煤浆液滴充分混合并加热。首先水份蒸发，然后挥发份挥发并着火，进而引起液滴中的焦碳颗粒着火熄灭，熄灭温度大约为500600，直到燃烬3，熄灭效率达97%99%。水煤浆可以替代重油在锅炉中熄灭，通常水煤浆的热值是重油的一半，为18.4820.91MJ/kg，锅炉效率在90%左右，到达燃油等同程度4。1.2.2 环保效果明显水煤浆经过洗精煤制备，并且在水煤浆制备过程中可以参与脱硫剂，到达脱硫效果，脱硫率可达40%5。使其干基灰分小于10%，硫分小于0.5

11、%，燃用水煤浆后NOx和SO2的排放浓度较低。而且，水煤浆自煤炭进入球磨机后就可以采用管道、罐车保送的方式，不会产生由于煤炭流失所呵斥的环境污染，具有很好的环保效果。另外，水煤浆熄灭后的排渣活性好，灰渣可以综合利用，作为水泥掺合料，环境粉尘和噪音也很低，没有二次污染6。1.2.3 经济效果明显水煤浆可以充分利用燃油原有设备，消费流程简单，投资省，运转本钱也很低。大约2t水煤浆相当于1t燃油的熄灭发热量，根据炉型、燃料来源及燃料煤和油价的不同，可节约燃料费约10001500元 7。与燃油设备改烧粉煤相比，改造时间比改烧粉煤节省一半时间，而且，改烧水煤浆的费用大约为改烧粉煤的1/2，可见燃油设备改

12、烧水煤浆经济效益明显8。2 柴油和水煤浆对比2.1 柴油概述柴油主要经过原油蒸馏、催化裂化、热裂化、加氢裂化、石油焦化等过程消费的柴油馏分调配而成；也可由页岩油加工和煤液化制取。属轻质石油产品，复杂烃类混合物，分为轻柴油沸点范围约180370和重柴油沸点范围约350410两大类9。为柴油机燃料，广泛用于大型车辆、铁路机车、船舰。2.2 柴油和水煤浆在熄灭性上的对比高速柴油机要求柴油喷入熄灭室后迅速与空气构成均匀的混合气，并紧缩熄灭，控制温度在400500，熄灭率可以到达90%左右，其热值为大约为41MJ/kg10。而水煤浆的熄灭是由煤浆喷嘴喷出，以紧缩空气为雾化介质，雾化构成煤浆雾炬，同时液雾

13、的周围喷入供煤浆熄灭所需的空气，与进入炉膛煤浆液滴混合并加热。首先水份蒸发，然后挥发份挥发并着火，进而引起液滴中的焦碳颗粒着火熄灭，直到燃烬，熄灭温度大约为500600，熄灭率可以到达99%左右，根本上杜绝了锅炉房常有的油烟气味或煤烟气味。其热值相当于燃油的1/2，为18.4820.91MJ/kg，通常熄灭量为燃油的2倍，但是其价钱是燃油的1/4，可见二者熄灭性能上类似，但水煤浆经济优势明显。2.3 柴油和水煤浆在排放物上的对比11对比工程 水煤浆 重油燃料灰份% 7 0.2除尘效率% 99% 0%烟尘排放浓度mg/Mm3 117.20 133.33GB13271、时段类区要求-烟尘mg/Mm

14、3 200 150燃料含硫量% 0.44 2.5炉内脱硫率% 50% 0%SO2排放浓度mg/Mm3 590.6 3703.7GB13271、时段类区要求-SO2mg/Mm3 900 9002.4 柴油和水煤浆在流动性上的对比柴油的流动性需求思索凝点问题，在35柴油流动性明显减弱，其运输也遭到限制，不易长间隔 运输，且在途中要思索其自燃问题，运输资本投入很大12。而水煤浆在常温常态下浓度高、流变性好、长期储存不沉淀，可以平安的流动不会自燃，便于运输，几乎没有储存和运转中的任何危险性，完全可以用泵抽送，经过管道远间隔 运输，也可以用火车罐车或汽车槽车运送。3 柴油机熄灭水煤浆的可行性论述3.1

15、柴油机熄灭原理柴油机是用柴油作燃料的内燃机，属于紧缩点火式发动机。柴油在任务时，熄灭过程普通分为着火延迟期、速燃期、缓燃期和后燃期四个阶段，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而遭到较高程度的紧缩，到达500700的高温。然后燃油以雾状喷入高温空气中，与空气混合构成可燃混合气，自动着火熄灭13。熄灭中释放的能量作用在活塞顶面上，推进活塞并经过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。熄灭室的好坏对柴油机的性能有重要的作用，因此也是柴油机设计的关键。熄灭室按组织熄灭过程的特点和构造的不同，分为开式、半开式，这两类属于直接放射式熄灭室；预燃室式、涡流室式，这两类属于分隔式熄灭室，低速柴油机和部分中、高速柴油机

16、主要用有涡流的开式熄灭室14。熄灭室由气缸盖底面和活塞顶面构成，具有一定外形的整体空间。多孔喷油器(610孔)能使燃油雾化良好，并均匀分布在熄灭室空间。因此，开式熄灭室中的熄灭属于典型的空间式熄灭过程，要求熄灭室与油束外形和分布相配合。它的优点是燃料耗费率低，起动容易；缺陷是燃料雾化要求高，难于顺应变转速任务。3.2柴油机熄灭水煤浆的可行性柴油机具有热效率高的显著优点，其运用范围越来越广。随着强化程度的提高，柴油机单位功率的分量也显著降低。为了节能，各国都在注重改善熄灭过程，研讨燃用低质燃油和非石油制品燃料。从发动机的任务原理方面来讲，在柴油机上运用水煤浆是完全可行的，尤其是中速增压柴油机，随

17、着实际和实际任务不断深化，水煤浆在柴油机中的运用会使柴油机向低摩擦损失、高增压度、高速化以及低耗费、低噪声和低污染的方向开展15。柴油机运用煤作燃料可上溯到柴油机的早期开展阶段。狄赛尔发明柴油机时其称号为多种燃料发动机，由于当时煤是德国的主要能源，所以煤那么为首选燃料16。20世纪5060年代末，美国西南研讨所、弗吉尼亚工业大学和霍华德大学都相继对柴油机运用煤作燃料做了大量的研讨任务，研讨结果阐明煤基燃料在柴油机上燃用的可行性。进入20世纪80年代，澳大利亚墨尔本理工学院的卡斯迪克利用褐煤粉和柴油混合组成的煤浆油在柴油机上的燃用展开实验研讨，并获得了胜利。20世纪80-90年代，美国通用汽车公

18、司、通用电气公司、Cooper能源系统公司、底特律柴油机公司和西南研讨所也在柴油机上对煤基代用油燃料的熄灭进展了大量的实验研讨，其中包括固定式柴油机、机用中速柴油机以及卡车用高速柴油机等，实验结果阐明，在中速和高速柴油机上熄灭煤基代用燃料是可行的17。我国对柴油机熄灭水煤浆的研讨主要集中在熄灭特性及排放。从资源储存看，石油资源远不及煤炭丰富。据1980年统计，全球石油储量仅够世界耗费34年，专家预言，油价高升是必然的，以煤代油是大方向。所以经过对水煤浆的特性和熄灭原理的分析，并把这种新型能源运用在柴油机上，初步证明了水煤浆可以满足柴油机的熄灭要求。随着实际和实际任务不断深化，水煤浆代油技术必将

19、获得快速的开展，近年来该技术在世界范围内蓬勃开展并过渡到适用化阶段。4水煤浆替代柴油燃料的想象4.1水煤浆替代柴油燃料发电的方案想象对一些煤炭丰富的国家基于减少油的利用和减少燃料本钱思索，开发水煤浆替代柴油在柴油机进展熄灭的技术对经济开展是非常有利的。从柴油发动机的任务原理方面来讲，在柴油机上燃用水煤浆是完全可行的，尤其是中速增压柴油机，而柴油发电站多用此机型，可以想象假设对柴油电站动力进展改良，使大量的柴油机运用廉价的水煤浆作燃料，无疑会节省大量的柴油，节省大量的费用。从环保和可继续开展角度看，燃用水煤浆可以有效减少NOx和SO2的排放，封锁式运输也不会产生由于煤炭流失所呵斥的环境污染，而且

20、采用固定式柴油电站那么由于空间相对富有对柴油机燃用水煤浆排放后处置设备庞大的这一主要限制要素进展很好的处理。从水煤浆的优势上看，水煤浆具有较低的灰分，对柴油机的磨损较小，而且，经过对柴油机燃用水煤浆技术进展的深化研讨，水煤浆制造本钱的降低无疑给水煤浆替代柴油燃料发电带来宽广的前景。4.2水煤浆代油发电要做多方案比较我国目前采用燃油动力发电的电厂为数不多，且多为老电厂，剩余寿命也不长，除5KW以下燃油电厂在2003年以前已全部淘汰外，所剩的容量不大，而且多改为备用或调峰电厂，这样燃油的耗费量不大，对环境的影响也很小，能够是最经济合理的措施。假设这类燃油电厂还要作为主力电厂，而当地的环境维护要求很

21、高，当地又有充足的天然气供应，电价又能接受，改造为燃天然气电厂应该为最经济合理的方法。假设当地环保允许排渣、排灰、排SO2，那么可以思索采用水煤浆替代柴油燃料进展发电，同时还要思索燃油电厂场地等条件，将几个方案进展比较，选择最优方案18。总的说来，即使燃油发电厂全部用水煤浆熄灭发电，目前水煤浆用于燃油电厂的阅历还仅限于220th5万KW机组，还没有用于更大容量锅炉的阅历，运用水煤浆代油发电技术还未成熟，还需求长时间的研讨和探求。少数燃油电厂采用水煤浆也是暂时性的，等到这些燃油电厂到达寿命期报废之后，水煤浆在发电部门的义务也就终了了，因此完全用水煤浆代油去做什么研讨任务不仅需求科研人员突破水煤浆

22、运用的限制瓶颈，而且还需求国家为水煤浆代油发电技术去制定优惠政策措施。5水煤浆替代柴油熄灭发电的前景展望目前柴油机燃用水煤浆主要的问题是灰分太大、自燃点能否适宜、雾化困难、燃料供应泵送及储存、废气排放和热值大小等问题，假设科研人员突破水煤浆运用的限制瓶颈，而且国家为水煤浆代油发电技术给予制定优惠政策措施，对水煤浆进展合理利用，开发煤基代油的技术，对一些煤炭丰富的国家在经济开展方面是非常有利的19。水煤浆作为节约和替代石油以及干净煤利用技术，既符合当前国情要求，又可以保证能源平安及充分合理的利用。由于近年来石油价钱急剧上涨，水煤浆的研讨与运用颇受推崇，普通都以为水煤浆的潜在市场是替代燃油进展发电

23、和与燃油混合进展工业消费。但是终究水煤浆替代柴油熄灭发电的可行性如何，是一个值得深化研讨的问题。总的看来，国外水煤浆代油发电尚处于实验阶段，我国水煤浆代油发电的需求并不大，不过水煤浆代油发电技术已具备长期的开展出路，未来的开展运用也是广泛的20。2021年6月，万丰热电胜利完成全国首例220吨小时燃油设计锅炉改燃水煤浆的改造。改呵斥功后，锅炉按年运转5000小时计，一年可替代重油8万吨，年经济效益到达3000万元以上。同时，电厂将更具环保型电厂优势，锅炉排烟中，氮氧化物、二氧化硫和烟尘排放浓度均低于国家排放规范。该工程为水煤浆替代柴油熄灭发电技术提供珍贵阅历，对逐渐改动我国石油紧缺的局面具有艰

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