水煤浆燃烧技术探讨

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一、综述水煤浆是 20 世纪 70 年代中期开发的一种新型煤基洁净液体燃料 ,它具有与油相似的储存、输送和燃烧特性。国际上许多国家如美国、日本飞英国等都对水煤浆开展了广泛的研究 , 并获得商业应用。此后 , 由于国际油价的下跌 , 在多数国家作为技术贮备 , 暂未推广应用 , 但日本和俄罗斯仍坚持工业化长期应用。我国石油资源严重短缺 , 远远不能满足交通运输飞石油化工等工业的发展需求 , 节约用油和用水煤浆代泊是我国的基本能源政策。
我国的煤炭资源丰富 , 煤的利用成为工农业的主要动力来源。针对这一基本国情 , 早在 20 世纪 80 年代浙江大学即开展了洁净煤技术之一的水煤浆的研究 , 此研究课题先后被列入国家 “ 六五 “ 、 “ 七 五 “ 、 “ 八五 “ 、 “ 九五 “ 科技攻关项目 , 现已进入工业化应用阶段 , 在国内大小电站锅炉及工业锅炉中得到了较为广泛的应用 , 如北京造纸一厂的 6Ot/h 燃油锅炉改烧水煤浆锅炉、 35t/h 专用水煤浆锅炉 ; 白杨河发电厂的 230t/h 燃油锅炉改烧水煤浆锅炉 ; 汕头万丰电厂的 220t/h 燃油锅炉改烧水煤浆锅炉 ; 茂名电厂的 220t/h 煤粉锅炉改烧水煤浆锅炉 ; 齐鲁石化、吉林石化 65t/h 燃油锅炉改烧水煤浆锅炉等。

近两年 , 随着国家对环保的重视及国际油价的较大波动，水煤浆作为一种低污染燃料又成为热点，特别在广东省、山东省、石化行业等得到较大发展，200MW燃水煤浆机组已通过可行性研究。现已投用的水煤浆锅炉（含新建和改造）绝大多数采用悬浮（雾化）燃烧的方式，小容量锅炉通常采用前置燃烧室的型式，图1给出了曲型的悬浮（雾化）燃烧75t/h水煤浆锅炉，燃烧器采用了四角切圆布置。
   水煤浆的另一种燃烧方式是流化床燃烧。图2给出了一种新型的35t/h流化床燃烧水浆锅炉。
二、燃烧机理
悬浮 ( 雾化 ) 燃烧原理 : 水煤浆与空气经燃烧器以射流方式进入炉膛 , 通过紊流扩散的外回流风以及旋转射流或钝体稳燃器产生的内回流卷吸周围的高温烟气 , 促使煤浆气流与炽热烟气产生强烈混合 , 水分迅速蒸发 ; 同时水煤浆气流又受到炉膛四壁和高温火焰的辐射 , 而将悬浮在气流中的煤颗粒迅速加热 , 水煤浆颗粒获得了足够的热量并达到了一定的温度就开始着火燃烧。其着火热随燃料的性质和运行工况的变化而变化 , 锅炉负荷降低时 , 炉膛平均烟温降低 , 燃烧器区域的烟温也将降低 , 这对水煤浆的着火是不利的。所以雾化燃烧固态排渣水煤浆锅炉最低运行负荷在 50% 左右 , 否则 , 就将危及着火的稳定性 , 甚至熄火。此燃烧方式供浆压力为 1.3MPa, 雾化蒸汽压力为 1.6MPa。
流化床燃烧原理 : 燃料由输浆管送向燃烧室上部水煤浆粒化器 , 供浆压力在 0.4MPa 左右。水煤浆经粒化器粒化后送入燃烧室 , 燃烧室下部流化床的温度在 850~950 ℃ o 水煤浆在热物料加热下迅速析出水分、挥发分并完成着火燃烧及焦炭燃烧过程 , 在流化状态下颗粒状水煤浆团进一步解体为细颗粒进入悬浮室继续燃烧。燃烧室出口处设置分离器 , 较大颗粒水煤浆和床料被分离、捕捉 , 返回燃烧室下部继续燃烧 , 这样既减轻了床料的减少 , 又实现了水煤浆循环燃烧 , 提高了燃烧效率。
、两种燃烧方式的比较
现常用的水煤浆通常为精煤浆 , 由 65% 左右的精煤、 35% 左右的水和 1% 的添加剂组成 , 具有低灰、低硫的特性 , 与通常的煤粉炉相比其燃烧污染物排放较少 , 但还不能满足日益严格的环保指标 , 还需上烟气脱硫脱硝系统 , 这是由悬浮 ( 雾化 ) 燃烧的特性所决定的。
    对已投入运行的水煤浆锅炉调查显示 , 采用悬浮 ( 雾化 ) 燃烧的水煤浆锅炉燃烧效率可达到 98%~99%, 与煤粉炉相当。其燃烧特性与劣质烟煤、贫煤相似 , 在运行中存在下列问题有待解决。
(1) 对水煤浆的煤质变化比较敏感 , 以 “ 八一 ”浆和 “ 兖日 ” 浆为例 , 原以 “ 八一 ” 浆设计的锅炉改烧热值相对较高的 “ 兖日 ” 浆后往往会出现较严重的结焦现象 , 影响锅炉正常安全运行。
(2) 对于小容量水煤浆锅炉而言 , 其炉膛容积热负荷相对较高 , 多采用旋流燃烧器 ,“ 稳燃 “ 与 “ 结 焦 “ 这对矛盾较难处理 , 在运行中很难防止结焦。
(3) 水煤浆喷嘴的平均寿命在 1500h 左右 , 有待提高。
(4) 对浆的颗粒度要求高 , 平均颗径要求小于45μm, 制造成本高。
(5) 运行中对浆压和雾化介质压力的控制严格 , 汽耗比较高 , 约 0.2t 汽 /t 浆。
(6) 水煤浆中加入石灰石粉后的燃烧试验表明 , 对浆的燃烧效率影响较大 , 在浆的燃烧过程中脱硫前景不乐观。
(7) 炉前系统复杂 , 需配搅拌器、过滤器等。
(8) 水煤浆理论燃烧温度虽然比煤粉要低200 ℃左右 ,NOX排放量有所减少 , 但要满足日益严格的环保标准要求 , 还需采用烟气再循环、炉膛主燃烧区上部水煤浆再燃技术等。
(9) 锅炉出渣、出灰系统复杂 , 不易综合利用。
综上所述 , 特别是结焦问题、 NOX 排放问题、 S02排放问题有待进一步研究解决。
当今 , 循环流化床燃烧技术得到飞速发展 , 特别是在污水、污泥、煤泥的燃烧上采用的异重流化床技术受到广泛关注。所谓的异重流化床 , 是指由密度差异较大的不同颗粒组成的流化床系统。实验表明 , 在由密度不同的颗粒组成的流化床系统中 , 床内颗粒沿高度的分布主要受床内颗粒密度支配 , 即密度大的颗粒将趋于在床层下部分布 , 而密度小的颗粒将趋于在床层上部分布 , 尽管它的粒度有时要比密度大的颗粒大得多。在实际运行时 , 异重流化床采用大密度床料占了绝大部分 ( 质量份额超过 90%)，此时流化床特性主要决定于所选择的床料。这样 , 我们一方面可以通过选择床料的颗粒度来达到需要的断面热强度 , 另一方面又可以仅根据所选择的床料来组织流化工况 , 从而把一个复杂的多因素问题大为简化 , 使运行调整变得简单灵活。
    “ 异重流化床技术 ” 作为清洁燃烧技术 , 运用到水煤浆的燃烧上可以解决水煤浆悬浮 ( 雾化 ) 燃烧 难以解决的问题 , 这种燃烧方式有如下几方面的优势 :
(1) 煤浆的制备不需加添加剂 , 浆的颗粒度要求甚至可放大至 2mm, 大大降低了浆的制造成本。
(2) 煤种适应性强 , 可适用于优质煤到高灰低热值的洗选煤泥。
(3) 炉前系统简单 , 对煤浆的粘度和纯净度要求低 , 无需耐磨的专用喷嘴。
(4) 流化床特有的低温燃烧工况使得NOX排放量低 , 脱硫效率高 , 在 Ca/S=2 时脱硫率可达 80%以上。
(5) 在保证流化良好的前提下 , 可有效防止结焦现象的发生。
(6) 可采用不排渣的运行方式 , 既减少大密度床料的消耗 , 又避免可燃物的排渣损失 , 提高燃烧效率。
(7) 燃烧效率较高 , 可达 98% 以上。
总之 , 水煤浆采用循环流化床的方式组织燃烧有其特有的优势 , 但也存在不利的方面 , 比如循环流化床锅炉的动力消耗较悬浮 ( 雾化 ) 燃烧高 , 需要在运行中添加流化床料 , 锅炉热效率较悬浮 ( 雾化 ) 燃烧低等。在现今研究水煤浆循环流化床燃烧技术具有重大意义 , 应尽快地进行工程实践。
四、实例调研
(1) 悬浮 ( 雾化 ) 燃烧的水煤浆锅炉
调研的第一台锅炉是由一台 20t/h 燃油锅炉改造的、采用悬浮 ( 雾化 ) 方法燃烧的水煤浆锅炉。原锅炉是双锅筒纵置式室燃炉 , 改造时主体基本没改动 , 主要改动部分是燃烧室 , 从外表面看 , 改造的方式是在原燃油锅炉前加一段约 1.2m 长的预燃室 , 预燃室外表面与原炉同顶高 , 宽约 1.5m, 预燃室前呈斜角装两台水煤浆燃烧器 , 燃烧器为浙江大学制造 , 上设有水烧浆雾化喷枪和点火用柴油喷枪 , 与在其他锅炉房见到浙大燃烧器外型一致 , 燃烧器的配风结构是由一个锥台型可前后调节的带固定旋流叶片的旋流器及直流风道组成的可调旋流风和直流风的燃烧器。这台锅炉日连续运行两个多月 , 出力约为 16t/h 。原锅炉有对流管束 , 采用定期压缩空气吹灰。
    改造后锅炉燃烧稳定 , 锅炉房内与原燃油一样清洁 , 司炉工并没增加多少工作量。
(2) 流化床燃烧的水煤浆锅炉
调研的第二台锅炉是一台由 20t/h 燃油锅炉改造的、采用流化床燃烧的水煤浆锅炉。原锅炉是双锅筒纵置式窒燃炉。改造后的锅炉前部去掉了原锅炉的燃烧器部分。炉膛内燃烧室重新设计布置 ,水冷壁管也有改动。燃烧室下部风道用钢板改装制作 , 在锅炉后部与鼓风机地下送风道相通。风道旁边设置点火系统。点火系统是一根长风道 , 端部有点火油枪 ( 点火时用点火油枪加热风 , 热风直接加热流化床料 , 床料温度达 400 ℃以上时 , 即可投料点火 ) 。这台锅炉没有吹灰系统 , 也没有除渣系统。流化床燃烧的水煤浆锅炉 , 燃烧剩余的灰分全部以飞灰的形式排出 , 不需要设置除渣设施。水煤浆在流化床内低温燃烧 , 水冷壁上不积灰 , 锅炉的对流管束也不积灰 , 所以也不需要设置吹灰系统。
从运行情况看该流化床燃烧属于内循环燃烧 , 床料与煤粒不停地冲刷炉膛下部炉墙 , 床料不断地减小、减少 , 所以此锅炉运行时需要定期补充床料。 据介绍 , 每天向燃烧室内添加床料总重约 300~ 400kg 。床料的成分是石英砂 ( 粗、细石英砂按一定比例配备 , 粗石英砂颗粒直径大约为 3mm)。 炉膛内燃烧温度低于 1000 ℃ , 炉膛内不结焦。锅炉燃烧稳定 , 可在 30%~110% 负荷下稳定燃烧。采用流化床技术燃烧水煤浆 , 不需用介质雾化 , 水煤浆也不需要过滤 , 故送浆系统不设过滤器 , 简化了供浆系统 , 降低了系统造价和运行成本。
编者按：近几年出现一些蒸发量较少的水煤浆锅炉（一般不大于10t/h，如彩图），基本上是采用雾化燃烧。但由于造价高、锅炉体积相对较大、水煤浆入炉系统复杂、容易断火，息火，对司炉工的技术及责任心要求相当高，小企业难以承受，水煤浆来源狭窄，亦未能采得环保部门的支持。所以发展缓慢。

                               
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zhw2237

请将你的联系信息发送:zhw2237@tom.com 我是搞水煤浆改造工程的,我们生产水煤浆.

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什么意思?

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版主的资料真不少，谢谢。

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1 水煤浆的发展情况
    水煤浆是洁净煤技术之一，是把低农低硫的洗精煤研磨成细煤粉，按煤70%再加29%的水及微量（约1%）的化学添加稳定剂经混合而成的浆体，英文缩写为CWM。它的发展主要是20世纪70年代初石油危机而引起的，最初是美国和日本为了节省燃油大力开发以煤代油新技术，将一部分微细煤粉与燃料油混合形成油煤浆（COM）来燃用，但因其含油量不能小于50%，效益不太显著，故又重新开发研究，于70年代末美国及瑞典成功开发出完全可以代替燃料油为燃料的水煤浆我国于80年代初开始研究水煤浆也取得成效。1983年5月在浙江大学实验台上首次试烧成功，1984年在北京造纸一厂的一台经改造后的燃油锅炉上试烧成功。随后在一些原燃油锅炉或燃烧装置上试烧成功，如燕山石化的220t／h新建锅炉和白扬河电厂的230t／h锅炉。
    2 水煤浆的基本特点和其经济性及环保效益
    2.1 基本特点
    水煤浆实际是一种优质煤炭的煤粉制品，它的发热量在19 000KJ／kg－20 000KJ／kg之间，一般选用经过洗选的低灰（灰分小于8%）低硫（硫份小于0.5%）有一定挥发价（不小于17%）的精煤经研磨成微粒（粒度要求平均80%为40－70μm，上限不能大于300μm）与水混搅后加入少量的添加稳定剂使之成为浆状。它虽然有一定的黏度，但具有可流动性，易于用管道运输，而且不会象煤粉那样引起火灾或爆炸。在喷入锅炉燃烧时雾化性能好。燃烧过程与煤粉燃烧基本相似，但由于水煤炭中含有29%左右的水分，使改造后的锅炉出力与煤粉相比要降低30%，而且锅炉的热效率也要低3%－5%左右。
    2.2 经济性
    水煤浆的经济性如何？看与之相比的燃料，若与燃油、气相比，则肯定是经济的，若与精煤相比则肯定是不经济的。因此不能笼统地相比来得出是否经济。如果现在已有一台燃油的电站锅炉，则对锅炉改造后燃用水煤浆虽然改造锅炉要投资，锅炉出力要降低，肯定是有经济效益的。而将一台已燃用煤炭的锅炉改造为燃用水煤浆则大可不必。不仅要花改造费，而且燃料成本将大大提高（水煤浆价高于精煤价），不但没有经济效益而且经济效益反而更差，不如改烧精煤好。因此不能笼统地说"水煤浆有很好的经济效益"。
    2.3 环保效益
    水煤浆是采用洗选后的低灰低硫精煤制成的，因此其本身就是洁净煤技术的一种，当然它的环保效益要比燃用原煤好，但如果已有的燃用原煤锅炉为了环保要求将锅炉改造为可以燃用水煤浆则毫无必要，因为还不如不改锅炉而改烧精煤，同样可以达到环保要求。当然燃用水煤浆的环境效益就更不能与燃油、气相比了。因此对于水煤浆有"很好的环境效益"这一说法就需要更好地去对比分析来确定。但可以这样说：燃用水煤浆的环境效益不如燃用油气，与燃用精煤相同，比燃用原煤好。
    3 水煤浆的适用范围
    水煤浆并不能完全运适用于现有的燃用煤炭或油、气的锅炉及燃烧装置，采用水煤浆来代替原来的燃料都必须对原有的设备进行改造方可采用，现分述如下：
    3.1 新建电站锅炉
    如果是完全新建的电站锅炉则没有必要采用水煤浆作燃料。可以根据当地环保的要求来选择煤种（低硫、低灰）并加装脱硫除尘设备。因此除了北京燕山公司220t／h脱硫型水煤浆锅炉工程系中日双方合作完成的绿色环保节能试点项目外，至今尚未见到有正式新建电站锅炉采用水煤浆为燃料的报道。
    3.2 对于新建的加热设备，原考虑用油或气作燃料的,可以根据加热物品的要求来选择能否采用水煤浆，因为燃用油、气基本没有污染物，而水煤浆除含硫较高外尚有灰及渣需要处理处理，不好会出响到加热物品的质量，因此是否采用水煤浆作燃料要很好地研究再作决定。
    3.3 对于现有的燃油或气的电站锅炉，如认为成本过高或考虑到长期用油不稳定性，可以改用水煤浆作为燃料，但对现有的锅炉必须加以改造，改造的范围有以下一些项目。
    （1）炉膛水冷壁的改造 因燃用水煤浆有灰渣要排出需将平炉底改成冷灰斗，为此有关水冷壁下联箱等及下降管均要作相应的改造。在燃烧区的水冷壁上敷设卫燃带，燃用水煤浆后在炉膛内可能挂焦，要增开打焦孔，为增设的三次风开进风孔。
    （2）燃烧器的改造 如考虑到今后还有用油的可能性，则设计两种（燃油及燃浆）燃烧器，共用同一插孔相互替代使用。如不再使用燃油，则只装燃浆的喷燃器即可。
    （3）过热器是否改造要经过校核，因燃浆后炉膛上部烟气温度较高易引起超温，如校核有超温现象可减少减温器的受热面积或加大减温水量。
    （4）因燃浆后有飞灰向烟囱排放，省煤器将会受含灰气流磨损（燃油或气无此现象），故需在迎风面加设防磨装置并采取措施提高烟气流速防止省煤器堵灰。同样也要考虑空气预热器的防磨问题：由于水煤浆中含水份多，烟气中的水蒸汽也较多，还要考虑低温腐蚀问题。
    （5）要增加储浆供浆系统 不论是外来水煤浆或自制水煤浆都要有相当容量的储浆罐（相当于煤场）。经输浆泵输送至炉前水煤浆储罐（相当于煤斗），再由炉前供浆泵打火炉前燃烧器喷火炉炉膛内燃烧。
    （6）炉底的冷灰斗排渣后要有除渣机将渣排出外运，采用何种排渣、出渣方式各厂可根据情况自定 为了达到环保要求，需装设静电除尘器进行除尘，选用二电场还是三电场的除尘器，则根据当地的排放标准来决定。
    改造燃油锅炉为燃用水煤浆锅炉，由于原设计的容积及燃烧温度等因素，在不改变炉膛容积的情况下，出力将会降低，降低多少由计算校核来定，一般约降低25%～35%。
    3.4 对现有的燃煤锅炉是不值得去改为燃用水煤浆锅炉，首先是炉型复杂（煤粉炉、链条炉、循环流化床炉…等等），有的改造等于拆了重新装一台，有的需作大量的改造及建设水煤浆系统，而且燃煤锅炉根本不存在节油问题，如果为了清洁生产或环保要求，可在原有的基础上改烧精煤，或加装脱硫除尘装置，完全没有必要去改造为燃用水煤浆的锅炉。
    4 结论及建议
    从水煤浆的组成成份及其制备情况来看，水煤浆就是一种优质煤炭的煤粉制品，不是粉状是粉浆而已；其环境效益与优质煤相同，而经济效益则不如优质煤。因此其适用范围并不广泛，更不宜大量长距离运输，一些确实需用水煤浆的单位在试烧成功后均会考虑自己制浆就地使用。如白扬河电厂原来开始时购置水煤浆专业生产厂家的水煤浆，在试烧成功稳定后因水煤浆制浆技术并不复杂，投资也不大（已有了储浆等设备只需加装制浆设备），故现在已由电厂自己生产。因此发展大规模的水煤浆生产要很好地考虑销路，远距离外销是很难的，只有较近处有大量需用时才行。有的部门提出用煤泥来制备水煤浆，那将既无经济效益，又无环境效益。他们就根本不了解水煤浆的实质，是绝对不可行的。
    北京市有关部门的专家学者按照治理大气环境质量以及能源结构调整的要求，对水煤浆在北京可能应用的范围作了分析研究，认为除了燃用重油的三个电厂中的二个采用水煤浆尚有一定的经济效益可考虑采用外（却付出了环境代价）其他如各类中小型燃煤锅炉、电站锅炉等因改造锅炉所花代价太大，而且环境效益也不会明显改善故均不采用水煤浆，因而水煤浆产业在北京地区属于不应该发展的行列。
    国外如美国、日本、加拿大、俄罗斯、瑞典等国家对水煤浆均有一定的研究并取得相应的应用业绩，但它们均作为技术储备而未大量推广采用，我国也提出了水煤浆是洁净煤技术之一，但没有作出决定要大规模推广采用。目前有些宣传报道将水煤浆说成是既有经济效益又有环境效益，而作为产业结构调整的重大举措。有的认为水煤浆技术是洁净煤技术，如果在当前50MW及以下的燃煤机组上采用，可以免除关停产的规定，这些理解都是片面的及错误的。要认真研究水煤浆产销的可行性再决定是否值得投资来兴办这个产业，不然其结果将会适得其反.

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水煤浆代油燃烧技术的特性及其适用领域我国的能源以煤为主，石油相对缺乏，石油进口量由1994年的290万t上升到2000年的 7000 万t，液化石油气进口量由1988年的3.5 万t 上升到2000 年的482万t。预计在未来的30~50年内，以煤为主要能源结构不会改变。因而，以煤代油是我国一项长期的能源政策，水煤浆作为一种以煤代油技术将能发挥其应有作用。

1. 水煤浆的燃烧特性

   水煤浆的高水分及其燃烧时的高速度喷雾和结团等特点，在水煤浆燃烧中，喷嘴的雾化技术和燃烧器的配风技术是保证水煤浆着火和稳定燃烧的两项关键技术。为了有利于燃烧，水煤浆的含煤粉浓度要高，通常要求在65%~70%左右，对于含煤70%的水煤浆，水分气化所需热量约占水煤浆热值的4%；为便于泵送和雾化，水煤浆的粘度要低，通常要求在常温及100s-1剪切率下，表观粘度不高于1.0~1.2pa.s,从燃烧角度出发，制浆用煤的挥发分含量不能太低，锅炉用水煤浆时，通常要求>25%,炉窑用时要求>15%,否则煤浆不易稳定着火燃烧。由于水煤浆中含有30%以上的水分，在燃烧之前首先要使这部分水分快速蒸发，进而使挥发分快速析出和稳定着火，因此对雾化炬进行快速强制升温和点火是水煤浆燃烧的关键技术。水煤浆是以喷雾方式进入炉内燃烧区域，入口速度高达200~300m/s煤粉颗粒是造成喷燃器磨损的主要原因。因此，要求喷燃器的结构、材质应具有良好的耐磨性、抗腐蚀性及防堵塞性能。

2. 水煤浆的经济性

                               
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   由表1 可知,1t水煤浆相当于0.76t煤粉,0.45t重油,0.439t 柴油535m3 天然气，燃水煤浆的发电成本高于煤粉，但远低于燃重油、柴油和天然气，说明水煤浆要在大型电站代替煤粉燃烧的可能性很小，水煤浆在电站上的应用只能放在代替燃油上。将燃用煤炭的锅炉改造为燃用水煤浆的锅炉在经济上显然是不合算的。

3. 水煤浆的环保效益

   水煤浆是采用洗选后的低灰、低硫精煤制成的，因此其污染物排放是比较低的。水煤浆与煤粉相比，火焰温度低100~200度，这有利于降低热力NOx的生成量。但是在水煤浆中，煤中原有的硫分及灰分照样存在，水煤浆燃烧过程并不能进一步除去灰渣和硫分，因此烧水煤浆和烧相同质量的精煤对环境的影响是相近的。那种认为烧水煤浆符合环保要求，而烧煤不符合环保要求是没有根据的，表1中数据也说明这点。若仅为了环保要求而将已有的燃用原煤的锅炉改造为燃用水煤浆则没有必要，因为这样做还不如不改锅炉而改烧精煤，同样可以达到环保要求。较为经济可行的脱硫技术是在燃烧过程中加入石灰石并提高反应活性的方法，然而该方法只能在低温燃烧状态下奏效，当燃烧温度超过1200时，CaO会被烧结，超过1350时，生成的CaSO4会重新分解成SO2。而水煤浆的燃烧必须在高温下进行，采用此法脱硫是不切实际的。燃烧设备和水煤浆的品质是关系烟气排放污染的两大根本因素，缺一不可。在上水煤浆项目和应用水煤浆时，排放指标除符合国家有关环保质量标准外，还要注意当地
的环境总量要求问题，以免造成不利影响。如汕头热电厂，原先燃用中东燃油，硫分在3%左右，后来使用硫分〈0.5%水煤浆，每年可少向大气排放3000tSO2，环保效益特别明显，因而受到当地**和厂家的欢迎。而燕山石化公司动力厂第三电站，原燃用大庆渣油，硫分在0.1%~0.2%改燃性质相似的水煤浆后，SO2的排放总量反而增加了，由此引起了一些麻烦。

4. 水煤浆的适用领域

水煤浆是洁净煤技术的一种，有一定的适用领域，现分述如下：

4.1 水煤浆为气化原料

   煤气化作为洁净煤技术的重要组成部分，具有龙头地位。德士古气化炉是采用水煤浆进料的加压气流床粉煤气化技术，水煤浆中水分作为气化剂，该技术具有工艺流程简单，不污染环境，煤种适应广，单炉生产能力大，进料连续易控等优点，成为当前世界上发展较快的第2 代煤气化技术。该工艺已在合成氨、甲醇、含氧化合物、洁净煤气化联合循环发电等方面得到较为成功的应用。水煤浆的质量对气化工艺影响很大。我国相继引进了4 套，已在山东鲁南化肥厂、陕西渭河化肥厂、上海焦化有限公司、淮南化工总厂成功得到应用。

4.2 水煤浆代油发电

    由表1可知，水煤浆代油发电有很好的经济性，如果应用得当，水煤浆可成为一种替代燃料油的较为经济的液体燃料，我国已建了示范项目，在水煤浆制备及燃烧技术上取得突破性成功。如山东白杨河电厂3#炉230t/h锅炉改燃水煤浆，1993年开始进行锅炉本体及外围设备的改造安装工作，1996年底改造基本完成并投入试生产；北京燕山石油化工有限公司220t/h 脱硫型水煤浆工程是中日合作完成的绿色环保节能项目，2000年3月锅炉点火成功；广东茂名热电厂1#炉改烧水煤浆，5万kw机组配220t/h 锅炉，投资2300万元，于2000年底成功点火并网发电。水煤浆用在电站锅炉其容量国外最大为1940t/h。对现有燃油电站锅炉改用水煤浆作为燃料，必须对现有锅炉的炉膛水冷壁、燃烧器、省煤器、空气预热器及配套系统的烟风系统、除渣和除灰系统等进行改造，此外还应增加储浆、供浆系统等。如果改造时不改变炉膛容积，则改造后的锅炉出力要降低约30%，锅炉的热效率也要降低3%~5%。
    我国燃油和燃气电厂并不多，并且其中很大一部分是燃气轮机或柴油机电厂，就目前的水煤浆制备技术水平，燃气轮机和柴油机是无法燃用水煤浆的。燃油电厂能够用水煤浆替代的只有燃油锅炉发电厂，其数量有限。以发展燃油电厂最多的广东省为例，引用《广东省“节油、代油”实施方案（暂行）》中数据，1999年燃油电厂的总装机982kw， 其中燃气轮机221万kw，柴油发电机553 万kw，燃油锅炉凝汽式发电208万kw，列入“十五”期间拟改造燃烧水煤浆机组仅50万kw。其次，根据1999年国家经贸委《关于关停小火电机组有关问题的意见》的规定，5万kw及其以下的燃油机组在2003年年底以前一律关停，又使可以改烧水煤浆的燃油发电机组数量大大减少。还有，部分燃油机组快到退役期，改造价值不大。

4.3 水煤浆用于工业炉窑

   目前，我国有许多燃油工业窑炉、锻造窑炉、轧钢加热炉、建筑陶瓷喷雾干燥塔等，一些人认为，水煤浆均将成为这些窑炉代油燃烧改造潜在用户。这种说法显然是片面的，并且不可能做到。因为水洗精煤制备的水煤浆灰分含量仍在5%~10%，因此水煤浆燃烧的火焰和烟气含灰量比较高，这些灰渣会污染产品，堵塞窑炉或换热设备，火焰洁净度远不如燃油和燃气火焰。对火焰洁净度要求不高、粉尘对加工件的影响很小的情况下，才有可能考虑窑炉改燃水煤浆加热。实际情况是，许多加工产品对火焰洁净度要求很高，不允许水煤浆直接对其加热，这样就限制了水煤浆在工业窑炉中的推广应用。

4.4 水煤浆代替煤粉燃烧

   水煤浆代替粉煤燃烧，燃料成本要增加50%左右，在水煤浆与煤粉的含灰量和含硫量相同情况下，污染物的排放量和环境效果是相近的。将现有燃煤锅炉改为燃用水煤浆的锅炉是不值得的，燃煤炉型结构往往复杂，改造费用高，况且燃煤锅炉不存在节油问题。如果为了清洁生产或环保要求，可在原有的基础上改烧精煤，或加装脱硫、除尘装置，没有必要改燃水煤浆。

4.5 新建水煤浆燃烧设备

   如果是完全新建的电站锅炉，则没有必要采用水煤浆作燃料，可以根据当地环保要求来选择低硫、低灰煤种并加装脱硫、除尘设备；对于新建的加热设备，原考虑用油或气作燃料的，可以根据加热物品的要求来选择是否采用水煤浆，水煤浆除含硫较高外，尚有灰及渣需要处理，处理不好会影响到加热物品的质量。

5. 水煤浆的发展须谨慎

   水煤浆替代燃油，符合中国国情，但要真正实现水煤浆的产业化，决不可盲目乐观。其一，水煤浆技术是一项涉及多门学科的技术，它包括煤浆的制备、储运、装卸、燃烧等技术，虽然我国经过20 多年水煤浆的攻关和开发，形成了以国家水煤浆工程技术研究中心为
核心的水煤浆研究、工程化的组织体系，建立了研究开发、生产制造、工程化应用网络和水煤浆生产、燃烧、添加剂示范基地，成立了水煤浆制备、添加剂生产、储存运输、燃烧、工程设计专业研究机构，但由于燃烧设备的种类较多，容量不一，当前燃烧技术力量跟不上市场的需要，同时水煤浆为系统技术，需要整个技术配套。就目前的技术条件，并不是所有的燃油设备都能够成功地替代为水煤浆，其应用领域是有限的；其二，水煤浆是洁净煤技术的一种，具有许多优越性，但水煤浆的缺点也很突出，如水煤浆的制备和运输要消耗较多的
电力和水，制备1t水煤浆耗电40~60kw.h水煤浆稳定期有限，一般只能保持45~60天，水煤浆使用管道运输成本低廉，一旦水煤浆的销路出现问题，管道运输能力就会闲置，等；其三，水煤浆制备对煤的质量要求较高，须低灰、低硫精煤，水煤浆替代粉煤燃烧是毫无经济价值的，只有替代油料才能体现出其效益；其四，水煤浆的灰分较高，火焰和烟气的洁净度不够，使其难以满足大多数工业加热窑炉的要求；其五，现有燃油工业锅炉、窑炉改烧水煤浆，需要一笔可观的改造费用；其六，美国、瑞典、俄罗斯、日本等国家，对水煤浆均有一
定的研究并取得相应的应用业绩，但他们并未大量推广采用。

   水煤浆的形态类似于油，但其燃烧特性基本上类似于煤粉燃烧，其灰渣全部存在火焰和烟气中，这是其重大缺点。中国科学院广州能源研究所近年来正在开发煤粉低尘燃烧技术，该技术可在燃烧过程中除去煤中所含的灰渣，使进入炉膛的火焰成为含灰量极低的干净火焰。使用该技术同样可使水煤浆火焰变干净，这为水煤浆的应用开辟了新的可能性。

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水煤浆技术应用研究

我国是一个以煤炭为主要能源的国家。目前在燃料动力资源构成中煤炭占7612 %[1 ] 。众所周知,煤炭的直接燃烧造成了严重的环境污染。所以采用洁净煤燃烧技术已成为我国可持续发展的一项重要战略。水煤浆是一种新型煤基流体洁净环保燃料,它是由一定比例的煤、水、化学添加剂混合加工而成。具有浓度高、粒度细、流变性好,燃烧效率高,负荷调节范围大,环保节能、存贮安全等优点。近年来大中型水煤浆锅炉得到了较快的发展,但应用于10 tPh 以下的小型锅炉才刚刚起步,特别是应用于既有燃煤锅炉的改造方面还少有报道。因此,济南铁路局2002 年选定莱芜机车大修段1 台6 tPh 燃煤快装锅炉DWL6211572A ,做为改燃水煤浆技术应用试点,并进行了探索性的研究。
1 　既有燃煤锅炉改燃水煤浆技术方案
根据水煤浆燃烧特点,在原有锅炉受压元件不作任何变动、锅炉标高不动的条件下,拆除链条
炉排,改造锅炉炉膛,使之形成符合水煤浆燃烧的火室。在炉膛前部增加稳燃室,安装燃烧器、喷枪以及一、二次风供风管路,将炉膛底部改作灰斗。全部改造费用2612 万元。
1.1锅炉炉体、炉膛的改造
锅炉燃烧水煤浆与燃煤不同,它要求有一定的燃烧空间和时间,以满足其喷射出的雾矩和火矩。本次锅炉改造对锅炉承压本体不作任何改动,只是改变炉膛容积大小、燃料燃烧方式,烟气流程不变。

1.1.1拆除原有炉排及其传动机构,炉内底部下挖800 mm～1 000 mm ,并铺有150 mm
的耐火料,左右两侧与普通混凝土基础有150 mm的隔热层。前后两堵挡墙砌成重型炉墙,里层用耐火砖,外层为普通砖,在中间20 mm
的缝隙内填充隔热材料,内外墙搭接相连。前墙上安装燃烧器, 距前墙300 mm处安装点门(打焦门) ,后墙及侧面安装3个清灰门。

1.1.2
在锅炉右侧需挖一l ×b ×h = 2 600 mm×1 500 mm ×1 000 mm 的地沟,用于清灰及观测燃烧情况。
1.1.3在锅炉燃烧室侧墙及省煤器出口短节上分别安装0～1600 ℃和0～300 ℃的热电偶电阻,便于观测燃烧室温度及出口温度,以调节锅炉负荷。

1.2 　设置稳燃室

水煤浆在锅炉中燃烧关键在于高温烟气回流和炉膛的高温辐射对雾化水煤浆的加热,鉴于此,在锅炉前部设置一半受热面稳燃室。稳燃室面积: l ×h = 3 900 mm ×1 700 mm ,宽与炉膛宽相同。
1.3 　燃烧器

燃烧器是一个关键装置。水煤浆燃烧需要有一定的压力和温度,采取泵送雾化,呈悬浮状态在
炉膛内与空气充分混合,达到燃烧目的。改造中采用了二次风的燃烧器,型号为HSY26 ,具体参数如下:风量5 000～7 000 m3Ph ;一次风率15 % ,二次风率85 %;一次风速14 mPs ,二次风速25 mPs ;一次风旋流强度0145 ,二次风旋流强度1133 。煤浆雾矩从喷嘴喷出后,需先进行水分蒸发,而水分蒸发需要一定时间,也需要一定热量,所以对于旋流燃烧器必须保持较低的一次风速,才能使雾矩顺利着火。二次风的作用是为了保证燃料完成燃烧并产生较大的高温回流区,只要二次风保持足够的旋流强度,就能达到要求,风速太高反而对稳定燃烧不利,所以水煤浆燃烧器二次风速比同种煤粉低一点。为使雾矩在水分蒸发后能与新鲜空气迅速接触,一次风必须有一定的旋流强度,以增加混合能力。二次风旋流是产生回流的主要动量,必须有较高的旋流强度为强旋气流[2 ] 。
1.4 　喷枪的选择

喷枪作用是经螺杆泵送来的水煤浆与空压机来的压缩空气在枪筒内混合,通过喷嘴呈锥形扩散并形成雾化喷出,其扩角的大小一般由炉膛截面及深度来决定。其方式有内混式、撞击式等形式,考虑到其应用的可靠性及用户使用情况,撞击式多级雾化喷枪的故障率(喷嘴堵塞) 较内混式空气机械雾化偏少,故本次改造选用撞击式多级雾化喷枪。技术参数为:流量700kgPh ;喷嘴前浆压力< 018MPa ;雾化空气耗量012 kgPkg (气P浆) ;雾化空气0175MPa ;雾化细度不大于105μm;喷嘴寿命不小于1 000 h。
1.5 　螺杆泵、压风机、油泵

螺杆泵与风机都必须有一定的压力,达到泵送及雾化的目的,在燃烧过程中,要求两者压力稳定,以利于水煤浆稳定燃烧, 炉前浆压保持在0145～0155 MPa 左右,风压保持在015～016 MPa左右。预燃柴油泵采用齿轮泵,燃烧运转时压力保持在112MPa 左右,柴油通过喷嘴雾化喷出,在炉内稳定达到800 ℃左右时,与雾化的水煤浆混合燃烧,当水煤浆充分燃烧后,关掉柴油泵抽出油枪。油枪流量60 kgPh ,压力112MPa 。
1.6 　储浆罐、搅拌罐

储浆罐主要用来储存水煤浆,在底部及侧面安装来自空压机的鼓风管道,用以搅动软沉淀的水煤浆,储浆罐内的浆采用泵送到搅拌桶内,经过2～3 min 的搅拌后,使水煤浆在粘度、流变性等方面达到较好的状态,以利水煤浆的泵送及雾化。搅拌罐的作用是防止水煤浆产生沉淀。
2 　运行状况

按照以上方案将锅炉进行改造后,2002 年5月初一次点火成功。整个炉膛被火焰充满,稳燃室、燃烧区的温度较高且平稳,水煤浆的可燃物质几乎全部燃尽。锅炉涨汽快且能保持压力不降。锅炉运行30 min 后,汽压可达到110 MPa 的定压要求。在满负荷时,只要炉膛温度达到900 ℃就能保持汽压不降。控制简易,可根据锅炉负荷的变化,随时调整供浆螺杆泵的转速,调节供浆量,以满足锅炉负荷的变化。由于水煤浆的雾化好,又因受稳燃室高温回流烟气的加热,所以水煤浆燃烧充分,燃烧率高达98 %。稳燃室、燃烧区的热量很大部分被锅炉水冷壁管及烟管所吸收。因此锅炉的排烟温度较低,只有90～130 ℃。由于燃烧率高,且不存在漏煤、排渣含热的热损失,加之排烟温度低,所以其热效率达到8019 %。
3 　环保问题

水煤浆做为清洁燃料,其清洁性主要表现在制浆时剔除部分有害物质和燃烧充分等方面。但其粒度小的特性也带来了新的环保问题。水煤浆平均粒度< 50μm ,灰分少(平均< 10 %) ,在炉膛空间呈悬浮状态燃烧,细微的煤粒燃烧后产生十分轻微的粉尘,在炉膛内沉淀十分困难,仅有不足15 %的粉尘在炉内沉淀下来,锅炉烟尘初始浓度达到4 000～6 000 mgPm3 。由于既有水膜除尘器不能满足除尘要求,因此在原水膜除尘器内部加装了旋风筒,使烟气先经过旋风筒去除大部分烟尘后,再进行水膜处理,大大提高了除尘效果。经山东省环境监测站测试, 烟尘排放浓度为8716 mgPm3 ,SO2 排放浓度为16215 mgPm3 ,达到了GB13271 - 2001《锅炉大气污染物排放标准》一类区Ⅰ时段排放标准要求。
4 　效益分析
4.1 　经济效益显著

由于水煤浆锅炉热效率为80 %～85 % ,大型锅炉可达90 % ,水煤浆的燃烧率可达98 % ,因此在相等热值下,工业锅炉燃水煤浆比其他锅炉燃料可节省燃料的消耗量。燃用水煤浆比其他清洁燃料具有明显的经济效益[2 ] 。而且由于没有储煤、上煤系统、灰渣排量少,可节约人力、物力,减少工作量和维修量,大大降低了运行成本,提高了工作效率。
4.2 　环境效益好

同煤炭直接燃烧相比,具有明显的环境效益。一是水煤浆由于经过精加工,其硫、灰分含量低,所以原料较煤炭更加清洁;二是燃烧方式更为科学,燃烧率高,热效率高,节约燃料,减少了污染物质的排放,所以燃烧过程符合清洁生产要求;三是水煤浆密闭存放,占地面积小,没有煤、灰场的二次污染。
5 　结论
通过以上开发研究表明,燃用水煤浆在环保、节能和经济方面都具有明显的优势,符合我国的环保产业政策和清洁生产要求。特别对既有燃煤锅炉改燃水煤浆的改造,不仅技术可行,而且对面临淘汰的10 tPh 以下(环保部门要求) 燃煤锅炉的再利用,盘活资产,更具有现实意义。所以,建议铁路部门在按照地方环保部门要求淘汰既有燃煤锅炉时,不妨积极开发水煤浆应用技术,以实现经济效益、社会效益和环境效益的统一。

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水煤浆火焰的基本特性 CWM 是将煤粉碎到80 % 通过200 目(74μm) 后,以65 %～70 %不同粒度分布的煤粉、 30 %～35 %的水和约1 %的表面活性剂制成的一种流动性良好的流体,其发热量低于煤粉,而粘度比重油有很大的改进,水煤浆能以流体状态直接喷雾燃烧,容易控制流量,能像重油那样进行负荷变化、启动、停炉等操作。水煤浆的火焰稳定,火焰本身形状坚挺,由于水煤浆雾以高速进入燃烧室,与高温烟气和一次空气间存在比较大的速度差,从而使前期混合强烈,这与煤粉燃烧所显示的特征明显不同。由于这个不同,水煤浆的前期火焰与煤粉相比呈短而强烈由此可以说明水煤浆火焰的稳定不仅决定于燃烧器组成的回流特性,而需要注意由燃料喷雾炬射流本身卷吸高温烟气的能力。实际的水煤浆火焰清晰,且亮度很强。水煤浆的火焰发射能力较低,摇曳闪烁较小,从火焰温度分布看,水煤浆温度比煤粉和燃油温度约低100 ～200 ℃。水煤浆的火焰温度与煤粉相比,最高点出现的位置提前了1～1. 5m ,而后部衰减程度则较快,而总体温度水平则低200 ℃左右,这表明水煤浆火焰要比煤粉短,且有提前的趋势。

对炉膛出口烟温变化的分析  
      影响炉膛出口烟温的因素有很多,在这个比较计算中,主要是由于燃料种类变化所引起的。从表1 中我们看到,燃用水煤浆、烟煤、重油以及天然气时, 炉膛的出口烟温分别为: 881 ℃、805 ℃、930 ℃、987 ℃。由于燃料变化所引起的炉膛内燃烧状况以及出口烟温的变化是在很多因素的共同制约下发生的,在此,我们只做一个简单的定性分析。首先,对于不同性质的燃料来说,它的发热量相差是比较大的。像重油和天然气的单位发热量比较高,那么单位时间送入炉膛内的燃料就比较少;而煤粉和水煤浆燃料单位时间送入炉膛的燃料量相对来说就比较多,由此将会带入更多的灰分。灰分对炉膛传热的影响一方面使得炉膛内的辐射增加,这将会使炉膛出口烟温降低;另一方面,灰分的增加,又会使水冷壁表面的灰垢层加厚,使水冷壁吸热量减少,这又会使炉膛出口烟温升高。
    此外,不同燃料的火焰中心位置也会不同。重油和天然气比较容易着火、燃尽,相对于煤粉来说,它的火焰中心位置要低得多,从而使火焰行程增加,炉膛内换热量增加,因而使炉膛出口烟温降低。这就是为什么原来烧煤的炉子改烧重油以后,常常发生过热气温偏低的现象。
    因此,针对本例比较计算来说,炉膛出口烟温主要是以上各个因素综合作用的结果。由汇总表可以明显看出,天然气的火焰黑度和炉膛黑度最小,即炉膛吸热量最小,所以炉膛出口烟温必然最高。同理,重油次之,水煤浆再次,而燃用烟煤炉膛出口烟温是最低的。

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概　述
　　水煤浆是目前国内外的一种新型燃料。它是一种取代燃油燃气的经济高效清洁燃料, 可应用于工业锅炉和冶炼窑炉中, 不但能提高煤的能效, 也能
减少环境污染, 具有很大的发展前途。
   河南油田作为耗能大户, 在节能降耗方面历来非常重视新技术的推广应用。90年代初引进了水煤浆燃烧技术, 以煤代油节约石油资源, 并在2台4t/h锅炉燃用, 在水煤浆的制备和燃烧技术方面取得了一些经验, 为水煤浆燃烧推广应用创造了条件。
1　水煤浆成分
　　水煤浆就是煤与水的混合物, 由3部分组成, 即煤粉、水和添加剂。煤粉是燃烧的主体, 约占水煤浆组分的70% , 其粒级有严格的要求, 通常要经过粉碎、洗选、去灰、沉淀, 颗粒直径在40～120Lm。添加剂的比例大约是水煤浆组分的1%～2% , 其余28%～29% 为水。成品水煤浆具有一定的稳定性, 静置一个月时间可以不沉淀、不分层。而且具有一定的流动性, 可以象燃油一样车装、船载或通过管道输送。其次是雾化性能好, 在一定压力下通过喷嘴形成雾状, 充分燃烧。目前, 我国工业生产的水煤浆, 一般浓度在70% 左右, 粘度在1000MPa.s 左右, 稳定性不低于1个月, 燃烧效率可达到98% , 单位热强度和燃烧负荷都优于燃煤。
2　水煤浆配制
　　水煤浆配制有3大要素: 一是煤炭; 二是煤浆的粒度级配; 三是添加剂。要生产出质量优良、性能稳定的水煤浆必须有优质的煤炭作为基础。煤炭由于产地、埋深和经过地质年代不同, 煤的质量有较大差异。如何选用优质煤炭来配制水煤浆呢?这就需要做好煤源调查和煤质检验工作, 按以下质量指标来选择优质原料煤。
a. 煤的灰分要低。制浆用煤必须进行洗选以降低灰分。低灰分煤的表面有较为均匀的物理化学性质, 易于制浆且燃烧效率高、热值高。
b. 煤的挥发分高。含有较高挥发分的煤易于燃烧, 热效率高。研究表明, 挥发分小于17% 的水煤浆不易燃烧, 必须添加更多的助燃剂。制备水煤浆一般采用挥发分大于25% 的煤。
c. 煤的内在水分低。煤的内在水分是影响制浆的重要因素, 直接影响水煤浆的浓度, 并在一定程度上影响水煤浆的稳定性和可燃性。
d. 煤的可研磨性好。煤的研磨系数直接影响煤浆的粒度分布。研磨系数越高, 粒度越细小, 成浆性也越好, 煤的其它性质如O/C (氧碳原子比)、表面张力、孔隙度等也对成浆性有一定影响。
   河南全省煤炭资源十分丰富, 广泛分布在豫西和豫北地区, 我们就近选取了平顶山和禹州市的样品进行了全面的分析测定, 找到了理想的原料用煤。从指标分析来看灰分低于15.44% , 挥发分为32.21% , 内在水低于1.6% , 可研磨性系数为80, 固定碳含量高于57% , 含硫低于0.28% , 发热值大于28.68MJ/kg。

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水煤浆燃烧技术水煤浆是一种煤基流态燃料，通过雾化后可高效燃烧。在组织水煤浆燃烧时，喷嘴的雾化技?术和燃烧器的配风技术是保证水煤浆着火和稳定燃烧的两项关键技术。

?1．喷嘴雾化技术：

???良好的喷嘴雾化可以减少水煤浆液滴的细度，从而缩短水煤浆的着火距离，为水煤浆着火、?燃烧提供了一个良好的基础。

???由于水煤浆的特殊性质，水煤浆喷嘴必须具备良好的雾化特性，能稳定着火，并有较好的燃?烧特性和较高的燃烧效率；具有良好的防堵性能，能长期连续运行；具有较长的使用寿命；具有?较低的气耗率；合适的雾化角和射程；负荷调节性能好，在一定的负荷变化范围内，喷嘴仍然维?持较好的雾化性能。
?水煤浆的雾化喷嘴在国内外已开发出了10多种，按结构形式分，有Y型、旋流型、撞击型、转杯型?、对冲式等；按混合方式分，有内混型和外混型。我国研究的水煤浆喷嘴主要有三种类型，即低?压旋流内混型、Y型组合喷嘴和撞击式多级雾化喷嘴。其中浙江大学开发的撞击式多级雾化喷嘴，?喷嘴容量达3 ～5t/h之间变动，雾化细度SMD小于95 微米，喷嘴寿命达到1000小时以上。

?2．水煤浆燃烧器：

???水煤浆燃烧器又称为配风器，是水煤浆燃烧的又一个关键设备。水煤浆着火热的主要来源是?依靠高温烟气的回流，这就需要对燃烧配风的进行合理的组织，以使煤浆雾炬得到有效地加热，?能够及时着火。同时，合理的配风是加强燃烧室内湍动，提高水煤浆燃烧速度和燃烬度的关键。?合理的配风还将影响到污染物的排放，分段送风可控制NOx的生成和排放。另外，一二次风混合适?时适量，可保证燃烧的稳定性和经济性。总之，炉膛中的燃烧工况主要是通过燃烧器的结构及其?布置来决定的。 燃烧器按其空气动力学特性可分为旋流式和直流式。 旋流型燃烧器是利用旋转?气流产生合适的回流区，用回流的高温烟气来加热燃料，保证其稳定地着火和燃烧。

?直流燃烧器是利用射流及其组合来实现燃料燃烧的。
???我国已经完成了工业锅炉（2t/h、4t/h、6t/h、10t/h、20t/h、35t/h、60t/h）、电厂锅炉?(220t/h)、工业窑炉（轧钢加热炉、退火炉、煅烧炉、隧道式干燥窑、陶瓷喷雾干燥塔热风炉）?等多种锅炉和炉窑燃用水煤浆的工程试验和建设

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燃油锅炉改水煤浆流化悬浮燃烧锅炉文综述了水煤浆流化悬浮燃烧锅炉的工作原理和其高效洁净燃烧技术的优点以及把双锅筒纵置式燃油锅炉改为此类锅炉的方法。
关键词：水煤浆；流化悬浮燃烧；改造方法
我市是胜利油田的主产区，在用的燃油工业锅炉约800台，随着原油价格的上涨，许多单位计划把燃油锅炉改造为燃煤锅炉。但是，其投资和改造难度都相当大。2004年我市某公司将双锅筒纵置式燃油锅炉成功地改造为水煤浆流化悬浮燃烧锅炉，效果比较理想。现将改造情况作简要介绍。
一、水煤浆流化悬浮燃烧锅炉的工作原理
水煤浆是一种新型煤基燃料，具有易于管道运输，便于装卸、储存等特点，因此它是一种很好的油代用品和低污染燃料。目前我国已开发出多种形式的水煤浆燃烧装置，并在工程中应用，取得了良好的效果。但是，在水煤浆悬浮燃烧过程中，尤其在小空间燃烧过程中存在的高温结渣问题，一直没有得到有效的解决。此外，悬浮燃烧的高温环境（燃烧中心区约为1500-1800℃）增加了NOX的排放，同时亦难以在燃烧过程中直接脱硫，造成很大的环境污染。水煤浆流化高效洁净燃烧技术彻底解决了水煤浆悬浮燃烧，尤其在小空间燃烧室中易结焦、燃烧不稳定这一难题。该项技术有很多优点，是水煤浆燃烧技术领域的一场革命，对洁净煤技术将产生深远的影响。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的工作原理是，将滴状水煤浆投人燃烧室下部的由石英沙和石灰石构成床料的炽热流化床中，其温度在850-950℃左右。水煤浆在炽热的流化床料的加热下迅速析出水分，随后析出挥发成分并着火燃烧，同时焦碳被加热后燃烧。在燃烧过程中，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，从而获得较高的燃烧效率。此外，低温燃烧过程（约850-950℃）有效地控制了热力型NOX的形成。且由于媒体物料由石英砂与石灰石构成，石灰石在高温下锻烧生成CaO，CaO与SO2反应后进一步生成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。
二、改造后的锅炉结构
下面以原天津锅炉厂制造的一台SZS14-1.0/95/70-Y型锅炉为例来说明锅炉的改造原则和改造后的锅炉结构。
锅炉采用双锅筒纵置式布置，炉内受热面采用强制循环方式，上、下锅筒间的对流管束采用自然循环方式。燃烧方式为水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术。改造后各部位的结构如下。
    1．燃烧室
将原燃油锅炉的燃烧器及右侧水冷壁拆除，并用新燃烧室代替原燃油燃烧室。提高燃烧室的位置，并对受热面等进行相应调整以便完善燃烧过程。自下而上分为密相区与稀相区，密相区高度为1350mm，底部为梯形流化床布风板，独特的结构与特定的流化参数结合，构成床内循环燃烧。密相区内设有埋管受热面，该受热面由φ51×5mm管子组成，管上设有防磨装置。稀相区上方设有水冷分离燃尽回输系统，构成空间循环燃烧，其两者的结合构成锅炉内复合循环燃烧。
    2．转折室
转折室位于燃烧室后部，转折室受热面，由φ5l×5mm管子组成。
    3．管束
将原锅炉纵置式上下锅筒之间的距离增大，并使顺排布置的对流管束加长，增设对流段的放灰管。
    4．省煤器
原锅炉未安装省煤器，本次改装设计，确定仍然不设省煤器，其运行时排烟温度有所提高，排烟损失增加。
    5．热工仪表
为保证锅炉安全经济运行，该锅炉应配有较完善的热工测量仪表与自动调节装置，如出水压力、风室风压、炉膛出口负压、除尘器进出口负压、流化床床温、排烟温度、给水温度、给水流量、给浆量、出水温度、排烟含氧量、送风量等指示仪表，并应配有给水流量、给浆量记录和积算表；送引风机风量远动调节，并力求实现微机控制。
三、改造后的水循环方式
将原燃油锅炉上下锅筒内的隔板全部拆除。改装后的水循环方式为：上下锅筒之间的水循环方式仍为自然循环，燃烧室与转折烟室部分为强制循环。循环水从锅炉后部进入上联箱，通过转折室两侧水冷壁下行进人燃烧室左右下集箱，水在下集箱前行，然后经燃烧室密相区受热面上行进入燃烧室中联箱，并进一步经燃烧室水冷壁上行进入上集箱。水在上集箱混合后经导水管导入上锅筒。
四、水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术的优点
    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。
    6．降低了对水煤浆品质的要求，使制浆成本降低。
    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。
水煤浆流化悬浮高效洁净燃烧技术可在电站锅炉和工业锅炉上推广应用，具有巨大的市场潜力和经济与社会效益。

songjiaming

唉，整理成文档传上来该多好啊，太乱