第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月水煤漿在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展梁興,何國鋒,王秀月,詹隆國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,北京100013)摘要:介紹了水煤漿在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用現(xiàn)狀,針對幾種工業(yè)窯爐的特點,對今后在工業(yè)窯爐中進(jìn)一步推廣應(yīng)用水煤漿進(jìn)行了可行性分析關(guān)鍵詞:水煤漿;工業(yè)窯爐;應(yīng)用現(xiàn)狀中圖分類號:TD534.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B文章編號:0253-2336(2006)08-0080-04Application status and development of coal water mixture toindustrial oven and boilerLIANG Xing, HE Guo-feng, WANG Xiu-yue ZHAN LongNational Research Center of Coal Water Micture Engineering and Technology, Beijing 100013, China中國煤炭資源豐富,而石油資源相對匱乏械、陶瓷、玻璃、有色冶金及其他行業(yè),每年的耗2005年石油凈進(jìn)口量已達(dá)1.362億t,對外依存度油量約為2000萬t。以煤代油的途徑有多種,水達(dá)到42.9%。目前,國際原油價格不斷上漲,國煤漿技術(shù)是目前最現(xiàn)實可行的一項代油技術(shù)。因此際能源形勢已經(jīng)嚴(yán)重地影響到中國的能源安全。因有必要對水煤漿在各種工業(yè)窯爐中代油燃燒的情況此,出于國家發(fā)展戰(zhàn)略和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的需要,以進(jìn)行分析,為工業(yè)窯爐代油的決策工作提供參考。煤代油已成必然趨勢。目前,中國的壓縮燃油工作雖然取得了一定的成績,但是距離完成國家下達(dá)的工業(yè)窯爐對燃料的要求壓縮燃油計劃還有差距,而工業(yè)窯爐仍在燃用大量據(jù)不完全統(tǒng)計,我國目前分布在全國各地的窯的燃料油,按耗油量排序依次是:鋼鐵、化工、機(jī)爐約6萬余臺,主要特點是類型多、數(shù)量大、分布點,并根據(jù)實際需要隨時測風(fēng),應(yīng)根據(jù)測風(fēng)結(jié)果采事故現(xiàn)場勘察,便攜式瓦斯檢測儀被置于工作取措施,進(jìn)行風(fēng)量調(diào)節(jié)。另一方面要求所有采掘工地點以外280m處,開工也未進(jìn)行瓦斯檢測,點火作面、硐室、使用中的機(jī)電設(shè)備的設(shè)置地點、有人起焊點燃瓦斯,引起爆炸。員作業(yè)的地點都應(yīng)納入檢查范圍,低瓦斯礦井中每由此可見,此區(qū)域的開采如果嚴(yán)格按《煤礦班至少2次。通風(fēng)管理部門對此區(qū)域始終是微風(fēng)狀安全規(guī)程》及相關(guān)規(guī)定進(jìn)行認(rèn)真審批、施工單位態(tài)的危害、產(chǎn)生瓦斯大量排出的可能性認(rèn)識不足制定并認(rèn)真執(zhí)行有針對性的開采技術(shù)及安全管理措工作疏忽大意,長時間未進(jìn)行此區(qū)域風(fēng)量測試調(diào)施,悲劇就一定不會發(fā)生。整、有害氣體的檢查。導(dǎo)致大量有害氣體積聚、爆參考文獻(xiàn)炸事故的發(fā)生3)職工安全意識淡薄?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)[1]國家煤礦安全監(jiān)察局·煤礦安全規(guī)程[MJ北京:煤炭工定:礦長、礦技術(shù)負(fù)責(zé)人、爆破工、采掘區(qū)隊長、業(yè)出版社,2004通風(fēng)區(qū)隊長、工程技術(shù)人員、班長、流動電鉗工下井時,必須攜帶便攜式甲烷檢測儀,以便檢查作業(yè)作者簡介:渾寶炬(1964-),男,河北唐山人,碩士,高級地點風(fēng)流中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1.0%時,必須停止作工程師,研究方向為采礦方法、礦山安全。業(yè),濃度達(dá)到1.5%時,必須停止工作,切斷電收稿日期:2006-04-08;責(zé)任編輯:曾康生源撤出人帛講行外理第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月廣、要求苛刻、改燒水煤漿有一定的困難。工業(yè)窯6)啟動點火。對于一些頻繁啟停的窯爐,爐類型按照用途分,主要有加熱、熔煉、焙燒、燒要求燃料的點火容易并且快捷。結(jié)、干燥、煅燒、熱處理等。其中相當(dāng)一部分窯爐從以上工業(yè)窯爐對燃料的要求可知,由于水煤由于工藝需求,使用燃料油或夭然氣作為燃料,每漿中灰分的存在,煙氣中的清潔性很難達(dá)到要求年燃料油和夭然氣的消耗量非常大。工業(yè)窯爐對燃這也就成為燃油窯爐改燒水煤漿的最大障礙。料的要求主要有以下內(nèi)容(1)窯爐溫度。根據(jù)各窯爐熱工要求的不同2水煤漿在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用現(xiàn)狀工業(yè)窯爐對溫度的要求從1~2℃到1600以上不早在”六五”期間中國就開始了水煤漿在工等業(yè)窯爐中代油燃燒技術(shù)的研究,作為國家科技攻關(guān)2)燃燒穩(wěn)定性。某些需要連續(xù)運(yùn)行的窯爐,計劃仼努,在長舂市保溫材料廠進(jìn)行了在隧道式干尤其要求燃料能長期、穩(wěn)定、高效地連續(xù)燃燒.燥窯中水煤漿代油燃燒的工業(yè)性試驗,并取得了成3)煙氣清潔性。由于工藝上的要求,某些功。試驗總計進(jìn)行了1250h,共燒水煤漿187t窯爐對燃料中的灰分十分敏感,燃料中的灰分非常試驗中平均燃燒效率為95.92%,火焰溫度在冷風(fēng)容易污染產(chǎn)品。因此,這些窯爐要求煙氣必須十分助燃條件下可達(dá)1500℃,燃燒室溫度為1200清潔或是煙氣中的灰分對產(chǎn)品質(zhì)量影響不大1300℃,煙氣排放的各項指標(biāo)均達(dá)到國家規(guī)定的4)窯爐氣氛。大致可分為中性或輕微氧化環(huán)保要求。此后,又在大型軋鋼加熱爐、鍛造加熱性、必須呈還原性和無要求幾種情況。爐等爐型上進(jìn)行了試驗,也取得了成功(表15)負(fù)荷調(diào)節(jié)性。對于一些工況需要調(diào)整的這些試驗研究的成功為我國水煤漿在工業(yè)窯爐上的窯爐,要求其負(fù)荷能在較大的范圍內(nèi)加以調(diào)節(jié)。實際應(yīng)用提供了技術(shù)依據(jù)和寶貴經(jīng)驗。表1水煤漿在工業(yè)窯爐中代油燃燒試驗地點爐型燃燒效率/%(SO, Dmg.I3(NO,)mgm3煙塵濃度/mg:m-3長春保溫材料廠隧道式干燥窯95.92桂林鋼廠軋鋼加熱爐萊蕪鋼鐵總廠鍛造加熱爐連云港玻璃廠玻璃窯爐0.0417%0.0269%1220注:(SO3)八NO3)為硫化物、氮氧化物濃度氵*為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。目前水煤漿在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用主要集中在建表2熱風(fēng)爐使用情況材和冶金行業(yè),其中應(yīng)用最廣泛的是陶瓷廠噴霧干熱風(fēng)爐熱負(fù)荷/臺數(shù)/燃漿量/節(jié)約資金燥塔中的熱風(fēng)爐。在山東、福建、廣東、湖南等型號臺萬ta-1萬元地,已有百余家大型陶瓷企業(yè)的200余臺熱風(fēng)爐由59.2-555.9原來燃燒柴油、重油、天然氣、焦?fàn)t煤氣等改燒水8.936777.6-1672.8煤漿,每年的燃燒量超過200萬t,經(jīng)濟(jì)效益十分320011.423218.4325529.6-11913.6顯著4000水煤漿熱風(fēng)爐的主要優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,便于操6.9122073.6-5I68作,同時噴霧干燥塔投料也很方便,粉料產(chǎn)量60000.4321296-2791.4單爐單塔粉料產(chǎn)量最大可達(dá)15U/h)和質(zhì)量均不下降,廢氣污染物排放不大于原燃油干燥塔。但除了旋風(fēng)熱風(fēng)爐,水煤漿還在干燥窯、膨化是,由于單臺熱風(fēng)爐的耗漿量比較少,均采用爐前窯、回轉(zhuǎn)加熱爐、燒堿爐、鍛造加熱爐、型鋼加熱間歇式制漿的供漿方式,制漿用的煤源很不穩(wěn)定爐和燒結(jié)礦加熱爐上得到實際應(yīng)用。這些爐窯從總直接影響到水煤漿的燃燒質(zhì)量。目前燃用水煤漿的體來說對水煤漿中的灰分不是十分敏感,通過提高第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月來滿足窯爐的熱工要求,即達(dá)到窯爐所需的溫度及用遇到了很大的障礙,這也是限制水煤漿推廣應(yīng)用其窯內(nèi)的溫度分布。經(jīng)實踐證明,以燃燒水煤漿替的一個重要因素。代或部分替代重油,不僅能夠滿足工業(yè)爐窯加熱工藝的要求,還可以獲得十分可觀的經(jīng)濟(jì)效益。實際3發(fā)展前景應(yīng)用情況見表3-4水煤漿技術(shù)發(fā)展逐步走向成熟,水煤漿作為燃料完全可以滿足工業(yè)窯爐的要求,應(yīng)用前景廣闊表3水煤漿在工業(yè)窯爐中的應(yīng)用以下幾種爐型應(yīng)成為重點發(fā)展對象3.1耐火材料倒焰窯地點爐燒漿量/節(jié)約資金/萬ta-1萬元a-1目前燒制耐火材料多采用倒焰窯,而且生產(chǎn)廠株洲化工集團(tuán)磷肥廠千燥窯0.56約200家比較集中,例如山西陽泉耐火材料廠的燃煤倒焰湖南某保溫材料廠膨化窯約1.5窯就有上干座。倒焰窯主要以燒煤為主,屬層燃燃濟(jì)南裕興化工總廠回轉(zhuǎn)加熱爐1.67822燒,燃燒效率低(60%~70%),熱效率低,污染唐山軋鋼廠帶鋼加熱爐2.1約600嚴(yán)重。經(jīng)試驗研究表明,如果改燒水煤漿,雖然耐遷安燒結(jié)礦廠團(tuán)礦燒結(jié)爐36約1000唐山鴻達(dá)熱軋有限責(zé)任公司帶鋼加熱爐0.58172.86火材料制品的燒制成本略高于燃煤或與燃煤持平,山東某鋼鋼錠加熱爐1.1約400但是燃燒效率高(98%以上),能耗低(可節(jié)能蘇州林通染料化工廠燒堿爐5.0180010%左右),燒制溫度易控制,大大縮短制品的燒新疆中泰化學(xué)公司燒堿爐0.50制周期。另外,排放物中的灰塵、SO,及NO,含量紹興軋鋼廠軋鋼加熱爐2.0約700明顯減少。因此,倒焰窯改燒水煤漿具有節(jié)能與環(huán)保的雙重功效。從實際應(yīng)用看,工業(yè)窯爐改燒水煤漿是完全可3.2隧道式干燥窯行的,在保證產(chǎn)品質(zhì)量和達(dá)到環(huán)保要求的前提下隧道式干燥窯要求窯內(nèi)溫度為200~500℃C節(jié)約了大量的燃料油,降低了產(chǎn)品成本,提高了企因此,必須使重油在副壓〔燃燒爐內(nèi)的爐壓維持業(yè)市場競爭力,同時也符合當(dāng)前國家的能源與環(huán)保在-70Pa左右)下燃燒,以便向爐內(nèi)吸入大量冷政策。但值得關(guān)注的是水煤漿技術(shù)在工業(yè)窯爐上仍風(fēng),保證生成的煙氣溫度不致過高。但這樣會使重然沒有得到更進(jìn)一步的推廣應(yīng)用,從目前水煤漿在油不完全燃燒、窯內(nèi)大量積炭以及煙囪冒黑煙。為工業(yè)窯爐上的使用情況看,還存在以下問題此,在試驗過程中,通過加長燃燒爐體、采用軸向1)工業(yè)窯爐尤其是小型窯爐的燃漿量較少可動葉輪式配風(fēng)器實施強(qiáng)制鼓風(fēng)助燃、加裝煙道閘多采用爐前制漿,與集中制漿相比,制漿用原料沒板控制爐壓以及增設(shè)冷風(fēng)吸入通道等改造措施,兼有保障,水煤漿的質(zhì)量也很不穩(wěn)定,對水煤漿的燃顧了水煤漿的燃燒要求和干燥窯的工藝要求,使試燒非常不利,很容易造成超標(biāo)排放,有時還會影響驗取得了成功。試驗表明,對爐子結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要而產(chǎn)品的質(zhì)量。且工程量較小的改造,既能保證水煤漿高效、穩(wěn)定2)由于水煤漿技術(shù)是一個跨行業(yè)、多學(xué)科地燃燒(燃燒效率94.1%~97.35%),又能滿足的綜合性技術(shù),一個成熟完善的成套水煤漿技術(shù)是產(chǎn)品低溫加熱工藝的要求,同時經(jīng)濟(jì)效益也非常顯保證其順利推廣應(yīng)用的一個重要因素,但是在這方著面還有所欠缺,在技術(shù)整合、各相關(guān)設(shè)備配套方面3.3玻璃窯爐還有待加強(qiáng)。玻璃窯爐所需要的溫度是1580~1600℃,因〔3)有些地方環(huán)保觀念不強(qiáng),在燃燒水煤漿此目前所使用的燃料以高熱值燃料——重油和天然的同時許多環(huán)保措施〔如除塵、脫硫、脫氮等)氣為主,主要靠火焰輻射傳遞熱量。另外,為保證并沒有同步實施,雖然取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益,但玻璃質(zhì)量,玻璃熔液中各組分的含量必須嚴(yán)格控同時也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染制。所以如果在玻璃窯爐中使用水煤漿代油燃燒,〔4)目前,能使用水煤漿的窯爐多是一些對必須考慮水煤漿燃燒溫度和煤中灰分對玻璃熔液組灰分不敏感的,而一些對灰分比較敏感的窯爐成的影響。從以前的試驗結(jié)果來看,當(dāng)助燃空氣溫第34卷第8期煤炭科學(xué)技術(shù)2006年8月實際窯溫達(dá)到Ⅰ628℃,完全可以保證玻璃原料熔合適的霧化器,燃燒水煤漿可以滿足一般工業(yè)窯爐化所需的溫度。在水煤漿燃燒之后,約有80%的熱負(fù)荷調(diào)節(jié)的需要灰和約2%未燃盡的煤屑(燃燒效率為98%)進(jìn)6)水煤漿的啟動點火。通常采用油或天然入玻璃熔液中,必須調(diào)整玻璃配料比例以控制玻璃氣先將燃燒爐加熱到一定溫度(>800℃),然后熔液的組成,使其滿足玻璃成分的波動范圍,保證噴λ水煤漿后利用爐內(nèi)的高溫環(huán)境點燃。目前使用玻璃質(zhì)量。另外,透明玻璃對鐵非常敏感,必須選比較廣泛的預(yù)燃式水煤漿燃燒器,就具有易于點火用煤灰中鐵含量非常低的煤作為制漿煤種’]的優(yōu)點,在桂林鋼廠的試驗中,進(jìn)行了冷風(fēng)、冷隨著水煤漿制漿和燃燒技術(shù)的發(fā)展,尤其是高漿、冷爐的啟動點火試驗,只用了10min即完成溫燃燒技術(shù)、水焦?jié){制漿與燃燒等新技術(shù)的研究整個點火過程,這說明水煤漿的點火并不困難。對為水煤漿在工業(yè)窯爐中進(jìn)一步推廣應(yīng)用奠定了堅實于那些啟停頻繁的窯爐而言,只要做好停燒過程中的基礎(chǔ)。能滿足水煤漿燃燒對工業(yè)窯爐的要求有以的保溫措施,點火在熱爐狀態(tài)下進(jìn)行,啟動點火將下幾個方面更加容易1)水煤漿的燃燒溫度。在常溫空氣助燃條件下,水煤漿在熱負(fù)荷為1.26GJ/(m.h)的室4結(jié)語狀爐內(nèi)燃燒時,火焰溫度最高可達(dá)1500℃以上。經(jīng)過20多年不斷地研究與發(fā)展,水煤漿技術(shù)如果提高助燃空氣的預(yù)熱溫度,火焰溫度將會達(dá)到及其工業(yè)應(yīng)用已趨于成熟,工業(yè)窯爐中已得到了應(yīng)1600℃以上,完全可以滿足需要高燃燒溫度窯爐用,不僅降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,提高企業(yè)的市場的要求。對于溫度要求低的窯爐,可以通過煙氣的競爭力,還在污染物排放達(dá)標(biāo)的前提下節(jié)約了大量降溫處理來滿足要求。的燃料油,符合當(dāng)前國家的能源和環(huán)保政策。一方2)水煤漿燃燒的穩(wěn)定性。如果能精心設(shè)計面囯際原油價格持續(xù)上漲,另一方面工業(yè)窯爐仍然燃燒器并合理組織爐內(nèi)燃燒,就能實現(xiàn)水煤漿高在燃燒大量的重油,為了企業(yè)的發(fā)展和建立資源節(jié)效、穩(wěn)定地燃燒。在這方面國內(nèi)外已經(jīng)取得了成熟約型社會,工業(yè)窯爐以煤代油勢在必行。以煤代油的經(jīng)驗,如果能進(jìn)一步提高噴嘴耐磨材料的壽命并對合理利用能源、緩解石油供需矛盾具有重大的現(xiàn)完善水煤漿某些專用設(shè)備,將會使水煤漿燃燒的穩(wěn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。定性得到更大的提高參考文獻(xiàn):3)煙氣清潔性。水煤漿的灰分通常在5%左右,同時水煤漿燃燒后不可避免地會出現(xiàn)未燃盡的1]張曉峰,戴財勝,李湘臨.水煤漿在干燥窯上的應(yīng)用炭,因此煙氣的清潔性將成為水煤漿是否能在窯爐[A]水煤漿技術(shù)推廣應(yīng)用研討會論文集[C]北京:國中利用的一個重要因素。對于一些原來就燃煤或是家水煤漿工程技術(shù)研究中心,2005[2]邢學(xué)法,王成杰,王玉水.水煤漿在鉻鹽回轉(zhuǎn)燃油加熱爐火焰不與窯爐內(nèi)的產(chǎn)品直接接觸的工業(yè)窯爐而言上的應(yīng)用[A]水煤漿技術(shù)推廣應(yīng)用研討會論文集[C]煙氣的清潔性不會對窯爐內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)生較大的影北京:國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,2005.響。但是,對于一些對灰分比較敏感的窯爐,普通[3]崔秀玉.水煤漿在工業(yè)爐窯上的應(yīng)用[J]潔凈煤技術(shù)水煤漿就不再適用了,需考慮其他燃燒物,如精細(xì)002(水煤漿?？?水煤漿、水焦?jié){和嚴(yán)格凈化水煤漿燃燒產(chǎn)物等。[4]劉建忠,周俊虎.水煤漿在燒堿爐上的應(yīng)用[A]水煤漿4)窯爐氣氛。經(jīng)試驗證明,水煤漿燃燒后技術(shù)推廣應(yīng)用研討會論文集[C]北京:國家水煤漿工程技術(shù)研究中心,2005煙氣的中的水分要低于重油,燃燒水煤漿的窯爐內(nèi)[5]陳正樹.浮法玻璃[M]武漢:武漢理工大學(xué)出版社氣氛與重油大體相同,即成弱氧化性。因此,所有燒油的工業(yè)窯爐改燒水煤漿不會產(chǎn)生由于燃料改變造成窯爐內(nèi)氣氛影響產(chǎn)品質(zhì)量的后果。而對于需要作者簡介:梁興(1979-),男,湖北孝感人,碩士,現(xiàn)在還原性氣氛的窯爐,只需控制燃燒過程中的空氣過國家水煤漿工程技術(shù)研究中心從事水煤漿燃燒工作。Tel:01084261742Email:xiaoganliangxing@126.com量系數(shù)小于1即可。5)負(fù)荷調(diào)節(jié)性。目前國內(nèi)所研制的水煤漿收稿日期:2006-05-26;責(zé)任編輯:劉軍娥