工業(yè)潔凈型煤的技術研究與應用
錢劍青
（浙江大學）
工業(yè)鍋爐與窯爐在原煤散燒中，存在著燃燒效率低、煙塵排放不達標等問題，如何實現高效、潔凈與穩(wěn)定燃燒，在鍋爐運行中急待解決。針對我國國情，選擇切實可行的整改方案，投資少、見效快的應用技術是十分必要的。浙江大學從“七五”期間就注重技術與生產相結合，進行“工業(yè)型煤爐前成型技術”的深入研究和大量的工業(yè)性試驗，從技術研究—工業(yè)性試驗—應用推廣，經歷了十六年的不斷探索和不斷發(fā)展，取得了顯著成效。近年來，創(chuàng)建了杭州潔凈型煤的示范工程，并推廣到重慶、江西等地，取得一定的效果。根據不同地區(qū)的不同情況，在集中成型、配送到戶的技術路線方面，我所與用戶單位共同建成一條年產3萬噸的免烘干型煤生產線，達到了預期效果。
一、工業(yè)潔凈型煤工程成套技術
工業(yè)鍋爐潔凈型燃燒技術主要分兩類：一類是集中配煤，分散成型；另一類為集中成型，配送到戶。不管采用那一類技術，必須以滿足鍋爐燃燒特性為主，采取配煤、成型、燃燒控制為一體，達到一定的固硫率和燃燒效率為目的。
（一）、集中配制、爐前成型技術
潔凈型煤集中配制、分散成型技術經過大量的工業(yè)性試驗，現已實施推廣。本技術包括篩分、配制、成型和爐內燃燒固硫等幾部分，組成一個完整的成套工程技術。這有利于減少污染物排放與熱能利用率的提高，并從提高潔凈煤的煤質、型煤的燃燒和固硫特性上加以改善，達到潔凈燃燒的效果。在杭州已形成一條年生產能力可達到30萬噸的潔凈型煤生產線，潔凈型煤用戶單位達到52家，該項目在98年通過了浙江省科委的成果鑒定，并被列入“98年國家級火炬計劃項目”， 2001年獲得國家發(fā)明專利證書；在重慶建立一條年產量可達50萬噸的潔凈型煤生產線，確定了重慶市和柳州市的推廣示范點；另外、在南昌也建立了一條年產15萬噸潔凈型煤生產線。從煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來認識，推廣應用該項技術對煤的SO2控制效果顯著，具有投資少，運作費用低，可操作性強等優(yōu)勢；也有利于科技成果轉化為生產力，具有良好的環(huán)境、經濟與社會效益。煤炭的燃燒是造成大氣污染的主要根源，SOX、NOX、煙塵、酸雨、酸露等有害物質都來源于煤炭的燃燒。因此，推行清潔生產，治理環(huán)境污染，要采取整體脫硫及配煤、添加固硫劑、成型和爐內燃燒脫硫四個部分總體把握, 抓好煤炭燃燒這個重要環(huán)節(jié)，才更有利于用戶接受，才能更好的加以推廣。
● 爐前成型技術特點及指標：
1、采用前成型技術，型煤燃料層、表層粒度合適，符合固定爐排鍋爐燃料層上部點燃的特點，保證及時著火燃燒。
2、型煤原料煤粒度要求為0～3mm；固硫劑為廉價的鈣基，在Ca/S為1.5～2.0時，型煤固硫率達60%以上，煙塵排放濃度減少60%以上，林格曼為1級以下，鍋爐熱效率提高5～10%，節(jié)煤率為8～12%。
3、型煤燃料層的通風阻力比散煤燃料層小，型煤燃料層的穩(wěn)定性比散煤大得多，使燃燒得以強化。
4、型煤燃料層著火線平直整齊、燃燒區(qū)內火苗垂直向上沖、火力強、火色黃亮。
5、型煤燃料層顆粒組成較均勻，料層阻力較小，有條件增加煤層厚度，也有條件強化配風、容易組織好火床的強烈燃燒區(qū)。
（二）、集中成型、配送到戶技術
集中成型技術是一項系統工程，涉及到配煤、成型、燃燒等多項技術。它雖然不是什么高精的尖端技術，但也不是簡單的將細煤壓成型那么容易。目前，許多型煤生產單位，只注重配煤或成型，這是欠缺的。對于集中成型的研究和試驗，從整體考慮要突出重點，對型煤生產加工的機械設備配套，型煤生產所需原料煤破碎粒度、粘結劑技術、添加劑技術、攪拌技術、成型技術和干燥技術等方面的選擇、設計和研制，都應從如何生產符合質量要求的型煤以及燃燒特性與環(huán)保要求為重。
原料煤及添加劑的性質是影響型煤質量的內在因素，成型工藝是影響型煤質量的外部條件，而型煤的燃燒性能（適應各種工業(yè)鍋爐的燃燒性能）是型煤質量指標的具體表現，它們之間是相互聯系，不可分割的。
去年上半年開始，我們與用戶單位合作對浙江省重點技術創(chuàng)新項目《潔凈型煤技術開發(fā)》進行試制試產，負責承擔了杭州煤場年產3萬噸集中成型的成套設備選型、粘結劑配制與型煤燃燒調整試驗等項技術指導。今年9月份對KZ-0.5鍋爐進行熱態(tài)測試，鍋爐燃燒出力明顯增加，型煤燃燒比原煤散燒熱效率提高8.2個百分點、節(jié)煤率為13.7%、爐膛溫度明顯提高，火焰整齊，爐渣可燃物含量下降。該項目在9月底通過浙江省經貿委鑒定驗收。
● 集中成型技術特點及指標：
1、潔凈型煤除進行煤的適應性配比外，還根據燃燒與環(huán)保的需要；添加固硫劑、粘結劑和助燃劑等輔料，經輥壓成型。
2、型煤具有一定的抗壓強度、防水性能和熱穩(wěn)定性。冷抗壓強度大于400N/個，防水性大于300N/個，熱穩(wěn)定性大于80%，落下強度大于80%。
3、型煤的燃燒性能要比原煤散燒有所提高，煙塵排放下降60%以上，SO2排放量減少40%～70%。
4、粘結劑配制采用免烘工藝，價廉易得，不含有害物，不產生二次污染，不腐蝕設備，不影響產品質量。
5、免烘干潔凈型煤技術，要比相應的型煤制造工藝簡單，省去了傳統的烘干工序；建廠投資可以縮減，型煤生產成本下降。
二、潔凈型煤經濟效益的分析
潔凈型煤成套技術的可行性發(fā)展，取決于全過程減排二氧化硫和粉塵技術的有效實施，以及對用戶技術適應性、脫（固）硫效率和經濟效益的全面把握。在杭州、江西的潔凈型煤應用中，控制好進煤質量的同時，實行煤的配制技術、固硫劑技術、型煤技術和燃燒脫硫技術相結合，采取配送到用戶的行銷方式；在重慶針對高硫煤，利用煤炭洗選加工技術與潔凈型煤技術相結合，解決了該廠高硫煤難以生產銷售的問題。潔凈型煤的推廣是一項整體的系統工程，因此、實施潔凈型煤優(yōu)質化工程，要以用戶的質量需求和經濟效益為出發(fā)點，以高效潔凈燃煤為目的；要實現所有中小型燃煤鍋爐及層燃式鍋爐商品煤的綜合加工和產品配送，為用戶提供質量優(yōu)良、符合標準的潔凈型煤產品，提高能源利用的消費水平，形成集煤炭開發(fā)、加工、銷售、配送為一體的，適應市場經濟運行的煤炭產、供、銷新體系，實現煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
（一）、集中配制、爐前成型經濟效益
杭州市燃料總公司屬全國物資流通五百強之一。資產達一億余元，年煤炭吞吐量一百萬噸以上，銷售額超三億元。1998年通過內貿部貸款和自由流動資金進行投資改造潔凈型煤配送工程，形成一條30萬噸/年潔凈煤生產線。
杭州市潔凈型煤配送中心生產成本核算（表一）
序號 項 目 金 額（萬元）
1 年銷售額（按20萬噸計） 7200
2 原料成本 6600
3 固定資產折舊費 143
4 水、電、維修費 40
5 人工工資、勞務費 138
6 綜合管理費 60
7 利稅 85.8
9 年利潤 133.63
爐前成型機成本核算（表二）
序號 項 目 金 額（萬元）
1 銷售收入（按2t/h鍋爐10臺計） 45.00
2 原材料 38.30
3 加工及安裝費 0.62
4 稅金及附加 0.54
5 期間費用 0.32
6 固定資產折舊費 1.35
7 利潤 3.87
（二）、集中成型、配送到戶經濟效益
杭州煤場是由浙江省煤炭集團公司和全國五家大型煤礦共同投資建成的，是全國第一條潔凈煤生產線，年產能力可達一百七十萬噸。為了解決杭州周邊地區(qū)企業(yè)“一控雙達標”的燃煤要求，取得環(huán)保部門的支持，計劃投資開發(fā)手燒爐、窯爐和鏈條爐的潔凈型煤集中成型項目，手燒爐潔凈型煤已結束工業(yè)性試燒階段，現正在應用推廣。
杭州煤場年產3萬噸潔凈型煤投資分析（表三）
序號 項 目 投資費用（萬元）
1 設備費 49.2
2 安裝、運雜費 3.6
3 設計費、可行性研究 2
4 試驗、管理費 6
5 不可預見費 5
6 投資合計 65.8
型煤生產成本核算（表四）
序號 項 目 單 位 金 額
1 銷售價 元/噸型煤 380
2 原煤及輔料 元/噸型煤 275
3 水、電、人工 元/噸型煤 36
4 折舊費 元/噸型煤 13.5
5 利稅 元/噸型煤 28.8
6 年利潤（3萬噸） 萬元/年 80.1
三、潔凈型煤推廣應用的環(huán)境與社會效益
1、實現集中配煤分散成型與集中成型的技術工藝，使煤炭的洗、篩、選加工和合理的物流供應相結合。強化了煤炭技術規(guī)范和加強行政監(jiān)督管理。
2、利用煤炭資源，滿足環(huán)保要求。我國是產煤大國，煤炭是我國常規(guī)能源的主力。1997年全國煤碳消費量13.8億噸，二氧化硫排放量18Mt。杭州市已燃用的潔凈型煤每年減少SO2排放量5400噸，南昌市2000年一年降低SO2排放300噸。重慶市南桐礦務局的高硫煤經洗煤和加固硫劑每年減少SO2排放量450噸。
3、潔凈型煤技術對于中高硫煤，可將洗選煤、成型和燃燒領域的各種技術手段聯為有機的整體，是充滿了靈活性、適應性與針對性的系統工程，這在技術上彌補了用單一脫硫方法的不足，是更符合中國國情的、易于實施的技術可行方案。
4、對于鏈條爐用戶，為了減少二氧化硫與降低煙塵的排放，實施尾部煙氣脫硫的投資是潔凈型煤工程的三十倍以上，運行費用也在潔凈型煤工程的三十倍以上。而實施潔凈型煤技術，不但投資少，用戶還將從鍋爐熱效率，蒸汽出力，司爐操作上受益。
5、為高硫煤礦區(qū)的就業(yè)和經濟發(fā)展找到了好辦法。由于煤炭燃燒己成為污染環(huán)境的主要污染源，嚴重限制了煤炭的利用。尤其對高硫煤，經過洗選、篩分、配制、脫硫及成型技術，為高硫煤的利用找到了途徑。高硫煤礦區(qū)的繼續(xù)生產減少了政府安置壓力，增加就業(yè)機會。
6、節(jié)能、環(huán)保雙重效益，使用戶樂意采用。一般而言，環(huán)保技術設備的投入較大，回報較慢。由于爐前成型潔凈煤技術，既滿足環(huán)保要求，又可在節(jié)能上取得經濟效益，使用戶最初投資能在一年半載的時間內得到回收。因此用戶樂意采用。
二○○二年十二月撰稿
編輯：江海
| 編 輯：蘭天 |