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水煤浆代油燃料成套技术

水煤浆是70年代发展起来的一种煤基清洁代油、代煤的新型燃料，是国家科委认定的高新技术，为国家重点发展新产品，也是当今世界研究热点--洁净煤技术中的重要分支。它由70%左右的煤，30%水及少量化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，其热值相当于燃料油的一半，可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉，用于代替煤炭燃用，具有燃烧效率高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用煤等优点。挂林钢厂以水煤浆代煤粉燃烧，折合标准煤约为90公斤/吨材，节煤33%，烟尘排放由732降至240毫克／米3致癌的nox含量由280.8降至44毫克／米3，使环境和劳动条件得到明显改善。此外，由于燃烧水煤浆工艺性能好，使钢材的烧损率由1.8%下降至1.5%，企业获得较好的经济效益。所以水煤浆技术不仅可用于代油，用于代煤也有节能和环境效益。     我国煤炭资源分布集中在"三西"，即山西、陕西及内蒙西部。目前有63%的煤炭要从"三西"调出，我国长期存在北煤南运、西煤东调的格局。煤炭的管道运输投资少、建设周期短、营运费低、为全密闭输送，不污染环境。水煤浆经管道输送到终端即可供用户燃用，而且可长期密闭储存。     细粒煤泥及浮选精煤用于制浆恰到好处，它粒度细，可节省磨煤能耗；水份高不便贮存运输，但用于制浆正需这些水份。制所浆后可显著提高它价值。因些，水煤浆技术可进一步改善煤炭企业的产品结构。采用水煤浆技术提高煤炭企业经济效益有两途径。一是瞄准用户建制浆厂，生产商品浆。按代油用户近期意向，可接受的浆价不低于350-380元/吨，其中只有70%的煤，一吨煤可制成1.4吨浆。也就是说一吨煤加工后可以形成490-532元产值，对煤炭企业有较好的经济效益。二是利用矿区廉价、外销困难的煤泥简易加工成水煤浆，供锅炉和自备电站燃用，提高经济效益。     中国矿业大学(北京校区)化工与环境工程系于1982年7月开始从事水煤浆技术的研究开发工作，1983年1月，国家科委将"水煤浆制备与燃烧技术"正式列为国家"六五"攻关项目。通过攻关组全体成员的艰苦努力，1983年5月，制备的"大同水煤浆"首次在我国浙江大学200公斤/时试验台架上试烧成功。1984年2月第二次制备的4吨"抚顺及恩口水煤浆"运往浙大再次试烧成功。1984年8月，实验室制备的70吨"八一矿水煤浆"，在"北京造纸一厂"的20蒸吨/时工业锅炉上代油燃烧成功。1985年获国务院科委、计委、经委及财政部联合发布的"六五国家科技攻关成绩显著"表彰奖。1986年初，顺利通过了"六五"鉴定，国务院领导同志亲自听取了汇报，井指示要加快水煤浆发展的步伐。     化工与环境工程系的"七五"攻关任务是开发水煤浆制备工业生产技术与添加剂工业生产技术。与煤炭部的设计院配合，改扩建了"抚顺制浆厂"、"八一制浆厂"，使能力分别提高到年产7万吨与5万吨，并为北京、淮南两个添加剂生产厂的建设提供了关键技术。1991年分别通过了"七五"鉴定，其中水煤浆工业生产技术，获能源都科技进步一等奖和国家科技进步三等奖。     "八五"期间，我系组建了"制浆技术研究所"和"世界实验室"下属的"煤浆技术研究中心"。"八五"攻关任务是将"八一制浆厂"扩建为能力25万吨／年，并开发相应的工艺、大型专用设备及添加剂生产技术。由"八一制浆厂"供浆，在"山东白杨河电站"5万千瓦(230蒸吨/时)机组上试烧，通过连续1400小时全烧水煤浆考核。     中国矿业大学(北京校区)化工与环境工程系历时十四年的研究开发，在制浆技术方面是国内实力最雄厚的单位，制浆技术已成熟到商业化阶段。可完全立足国内建设现代化中、小型及大型(单系列50万吨/年)制浆厂，而且建厂投资只相当进口的1/3至1/4，制浆成本相当于国内合资企业的1/2至1/3。     (1)煤种选择技术：根据我国六十多种煤炭成浆性试验资料总结建立的数学模型已成功地用于指导制浆用煤的选择和成浆性预测。在这方面，优于国外同类技术。     (2)粒度分布控制技术：控制粒度分布，使煤浆具有较高的堆积效率是制备高浓度水煤浆的一项关键技术。我们所建立的隔层堆积理论及数学模型，可用于计算任意粒度分布的堆积效率、预测可制浆浓度、优化制浆工艺、分析改进制浆效果的途径，在这方面优于国外同类技术。已成功地用于指导制浆试验研究、工艺优化及工业生产调试。     (3)添加剂配方及生产技术：添加剂在制浆成本中占有相当大的份额，是制浆的另一项关键技术。结合国内不同煤种的特性，针对不同的制浆工艺和市场对浆价的接受程度，开发出适用于国内不同原料煤的不同系列的添加剂，可使添加剂费用大幅度降低。     (4)开发出多种制浆工艺：为适应不同厂型、煤源及用户需要，先后开发了"一磨机高浓度制浆工艺"，"振动磨煤泥高浓度制浆工艺"，"振动磨细粒煤高浓度制浆工艺"，"高、中浓度两磨机级配制浆工艺"。以选煤厂或矿区煤泥为原料制备水煤浆，为我国独创。它既改善了精煤水分，降低了制浆电耗和成本，又提高了煤炭资源的利用率和煤炭企业的经济效益。在制浆工艺开发中，采用自己开发的专用软件，可对制浆工艺进行选择和优化，并掌握了根据小试、中试数据，放大到工业制浆厂设计中的技术。     (5)制浆专用设备的研制：在研究制浆磨机结构与工况参数特性的基础上，研制出适合中、小型制浆厂制浆专用球磨机、节能型微粉碎搅拌磨机及振动球磨机，利用自己开发的专用软件，可对磨机结构与工作参数进行选择和优化，在此基础上，可以研制单系列50万吨/年用磨机。     (6)制浆厂过程检测与控制技术：采用微机对"八一制浆广"实现了制浆过程的程控、在流检测及给定值控制，该系统已通过鉴定，并在"八一制浆厂"一期工程中使用。     (7)水煤浆质量指标及测试方法的研究：通过大量的实验与调研，以及软件开发与数据处理工作，制定出适合我国国情的水煤浆质量标准及有关测试方法。     (8)精细水煤浆制备技术：已开发出精细水煤浆制备技术，这项技术包括：把煤炭超细磨到平均粒度10微米以下，灰分降到1%以下，制成浓度50～55%，粘度300厘泊以下的水煤浆。这种水煤浆可作为内燃机用重柴油的代用燃料。随着我国工、农、交通各业的发展，柴油自给的缺口更加扩大，精细水煤浆技术的工业化有着重要的经济意义。