水煤漿、代油發(fā)電

1、.邢臺學院生物化學系2021屆本科生畢業(yè)論文：.； PAGE 9轉(zhuǎn)載自:山東華源鍋爐(iiboiler)水煤漿替代柴油燃料的研討及前景展望曹久軍(邢臺學院生物化學系2007級運用化學專業(yè) 學號：2007301112)摘 要：“柴油荒、國際油價的繼續(xù)升溫，給我國的能源帶來很大的要挾。水煤漿替代柴油在柴油機中熄滅技術(shù)是處理此矛盾的有效途徑之一。根據(jù)目前我國對煤炭資源的開發(fā)和利用，結(jié)合水煤漿的低灰、低污染的熄滅特點，根據(jù)柴油機熄滅的任務(wù)原理，提出水煤漿替代柴油在柴油機中熄滅的可行性論述，并對其中問題進展研討，指出水煤漿替代柴油熄滅發(fā)電的寬廣前景。關(guān)鍵詞：水煤漿；柴油；柴油機；開展前景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 我國于1981年起對水煤漿技術(shù)進展開發(fā)和研討，并在國家“六五、“七五 方案中將其列為艱苦科技攻關(guān)工程。在“六五實驗室階段開發(fā)研討的根底上，國家又在“七五、“八五方案中將水煤漿技術(shù)的開發(fā)轉(zhuǎn)移到

6、建立相當規(guī)模的水煤漿制備、熄滅、氣化等工業(yè)運用示范工程體系上1。水煤漿作為干凈的煤基流體燃料，目前已具備了產(chǎn)業(yè)化的開展條件，各項技術(shù)趨于成熟，開場步入工業(yè)化適用階段，可以進展大面積推行運用。而在2021年10月份以來迸發(fā)的“柴油荒、國際油價的繼續(xù)升溫、進出口貿(mào)易困難等客觀危機存在的前提下，我國在十七屆三中全會上制定第十二個“五年方案，把合理有效地利用現(xiàn)有能源，開發(fā)新型能源，提高節(jié)能環(huán)保效率，最終實現(xiàn)強國富民的目的提高到了重要議程。 中國是以煤為主的能源構(gòu)造的大國，而油、氣等能源相對貧乏，不可再生能源利用率低、環(huán)境污染和浪費嚴重的現(xiàn)狀，建立資源節(jié)約型能源體系是非常重要。水煤漿作為節(jié)約和替代石油以

7、及干凈煤利用技術(shù)，既符合當前國情要求，又可以保證能源平安。在2000年國家重點鼓勵開展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄中就明確列出了“水煤漿技術(shù)開發(fā)作為重點鼓勵開展的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，而用水煤漿替代柴油在柴油機中燃耗，從發(fā)動機的任務(wù)原理方面來講 是完全可行的2。尤其是中速增壓柴油機，而柴油發(fā)電站多用此機型，假設(shè)大量的柴油機改為燃用水煤漿，無疑會節(jié)省大量的柴油，這樣既節(jié)約石油資源，又合理高效的利用了煤資源，對于一些煤炭豐富的國家開發(fā)煤基代油的技術(shù)對經(jīng)濟開展是非常有利的。1 水煤漿技術(shù)及水煤漿熄滅特點1.1 水煤漿技術(shù)概述水煤漿CWS是一種國家大力推行的新型清潔煤基燃料，是燃料家族的重要成員之一，由6570的煤，

8、2934的水和1的添加劑經(jīng)過物理方法加工而成的一種新產(chǎn)品，其中煤粉的平均粒度為50微米，在制漿過程中選擇低灰、低硫、低磷、低內(nèi)水分、中高發(fā)熱量、高揮發(fā)分、高灰熔點、可磨性好HGI值高的優(yōu)質(zhì)動力煤，作為制漿原料煤。制備工藝包括洗精煤低灰原煤高濃度磨礦工藝、洗精煤中濃度磨礦工藝、浮選精煤高濃度磨礦工藝、浮選精煤和水洗精煤高濃度結(jié)合制漿工藝等，采用濕式球磨機磨漿，磨漿溫度低(5060) ，不但要求產(chǎn)品到達一定的細度，更重要的是產(chǎn)品應有較好的粒度分布。水煤漿具有良好的流動性和穩(wěn)定性，可以用泵抽送，經(jīng)過管道遠間隔 運輸，也可以用火車罐車或汽車槽車運送，幾乎沒有儲存和運轉(zhuǎn)中的任何危險性。它具有低灰、低硫、

9、低煙以及二氧化硫和氮氧化物排放量低的特點，可以到達環(huán)保的要求。水煤漿技術(shù)具有投資少、本錢低、工藝簡單等優(yōu)點，如鍋爐用精煤水煤漿含灰分低，鍋爐受熱面磨損低于燃煤，維修費低，不需爐前備煤系統(tǒng)和備煤場， 排灰灰場占地僅為燃煤的1/4。因其優(yōu)勢，水煤漿將在不久的未來實現(xiàn)大規(guī)模消費，由于中國石油資源短缺，通常用煤替代石油做燃料，而水煤漿正是這個領(lǐng)域中理想的產(chǎn)品。1.2 水煤漿的熄滅特點1.2.1 熄滅特點明顯水煤漿是一種新型、高效的清潔燃料，由于水煤漿粘度低于重油，易于調(diào)理，最低負荷可調(diào)至40%，且運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。水煤漿具有良好的霧化特性，熄滅相當充分，熄滅效率可到達99以上，水煤漿的熄滅方式與油的熄滅方

10、式相近，濕式球磨機磨出的水煤漿由煤漿噴嘴高速噴出，以緊縮空氣為霧化介質(zhì)，霧化構(gòu)成煤漿霧炬，同時水煤漿液霧的周圍噴入供煤漿熄滅所需的空氣，與進入爐膛的煤漿液滴充分混合并加熱。首先水份蒸發(fā)，然后揮發(fā)份揮發(fā)并著火，進而引起液滴中的焦碳顆粒著火熄滅，熄滅溫度大約為500600，直到燃燼3，熄滅效率達97%99%。水煤漿可以替代重油在鍋爐中熄滅，通常水煤漿的熱值是重油的一半，為18.4820.91MJ/kg，鍋爐效率在90%左右，到達燃油等同程度4。1.2.2 環(huán)保效果明顯水煤漿經(jīng)過洗精煤制備，并且在水煤漿制備過程中可以參與脫硫劑，到達脫硫效果，脫硫率可達40%5。使其干基灰分小于10%，硫分小于0.5

11、%，燃用水煤漿后NOx和SO2的排放濃度較低。而且，水煤漿自煤炭進入球磨機后就可以采用管道、罐車保送的方式，不會產(chǎn)生由于煤炭流失所呵斥的環(huán)境污染，具有很好的環(huán)保效果。另外，水煤漿熄滅后的排渣活性好，灰渣可以綜合利用，作為水泥摻合料，環(huán)境粉塵和噪音也很低，沒有二次污染6。1.2.3 經(jīng)濟效果明顯水煤漿可以充分利用燃油原有設(shè)備，消費流程簡單，投資省，運轉(zhuǎn)本錢也很低。大約2t水煤漿相當于1t燃油的熄滅發(fā)熱量，根據(jù)爐型、燃料來源及燃料煤和油價的不同，可節(jié)約燃料費約10001500元 7。與燃油設(shè)備改燒粉煤相比，改造時間比改燒粉煤節(jié)省一半時間，而且，改燒水煤漿的費用大約為改燒粉煤的1/2，可見燃油設(shè)備改

12、燒水煤漿經(jīng)濟效益明顯8。2 柴油和水煤漿對比2.1 柴油概述柴油主要經(jīng)過原油蒸餾、催化裂化、熱裂化、加氫裂化、石油焦化等過程消費的柴油餾分調(diào)配而成；也可由頁巖油加工和煤液化制取。屬輕質(zhì)石油產(chǎn)品，復雜烴類混合物，分為輕柴油沸點范圍約180370和重柴油沸點范圍約350410兩大類9。為柴油機燃料，廣泛用于大型車輛、鐵路機車、船艦。2.2 柴油和水煤漿在熄滅性上的對比高速柴油機要求柴油噴入熄滅室后迅速與空氣構(gòu)成均勻的混合氣，并緊縮熄滅，控制溫度在400500，熄滅率可以到達90%左右，其熱值為大約為41MJ/kg10。而水煤漿的熄滅是由煤漿噴嘴噴出，以緊縮空氣為霧化介質(zhì)，霧化構(gòu)成煤漿霧炬，同時液霧

13、的周圍噴入供煤漿熄滅所需的空氣，與進入爐膛煤漿液滴混合并加熱。首先水份蒸發(fā)，然后揮發(fā)份揮發(fā)并著火，進而引起液滴中的焦碳顆粒著火熄滅，直到燃燼，熄滅溫度大約為500600，熄滅率可以到達99%左右，根本上杜絕了鍋爐房常有的油煙氣味或煤煙氣味。其熱值相當于燃油的1/2，為18.4820.91MJ/kg，通常熄滅量為燃油的2倍，但是其價錢是燃油的1/4，可見二者熄滅性能上類似，但水煤漿經(jīng)濟優(yōu)勢明顯。2.3 柴油和水煤漿在排放物上的對比11對比工程 水煤漿 重油燃料灰份% 7 0.2除塵效率% 99% 0%煙塵排放濃度mg/Mm3 117.20 133.33GB13271、時段類區(qū)要求-煙塵mg/Mm

14、3 200 150燃料含硫量% 0.44 2.5爐內(nèi)脫硫率% 50% 0%SO2排放濃度mg/Mm3 590.6 3703.7GB13271、時段類區(qū)要求-SO2mg/Mm3 900 9002.4 柴油和水煤漿在流動性上的對比柴油的流動性需求思索凝點問題，在35柴油流動性明顯減弱，其運輸也遭到限制，不易長間隔 運輸，且在途中要思索其自燃問題，運輸資本投入很大12。而水煤漿在常溫常態(tài)下濃度高、流變性好、長期儲存不沉淀，可以平安的流動不會自燃，便于運輸，幾乎沒有儲存和運轉(zhuǎn)中的任何危險性，完全可以用泵抽送，經(jīng)過管道遠間隔 運輸，也可以用火車罐車或汽車槽車運送。3 柴油機熄滅水煤漿的可行性論述3.1

15、柴油機熄滅原理柴油機是用柴油作燃料的內(nèi)燃機，屬于緊縮點火式發(fā)動機。柴油在任務(wù)時，熄滅過程普通分為著火延遲期、速燃期、緩燃期和后燃期四個階段，吸入柴油機氣缸內(nèi)的空氣，因活塞的運動而遭到較高程度的緊縮，到達500700的高溫。然后燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與空氣混合構(gòu)成可燃混合氣，自動著火熄滅13。熄滅中釋放的能量作用在活塞頂面上，推進活塞并經(jīng)過連桿和曲軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機械功。熄滅室的好壞對柴油機的性能有重要的作用，因此也是柴油機設(shè)計的關(guān)鍵。熄滅室按組織熄滅過程的特點和構(gòu)造的不同，分為開式、半開式，這兩類屬于直接放射式熄滅室；預燃室式、渦流室式，這兩類屬于分隔式熄滅室，低速柴油機和部分中、高速柴油機

16、主要用有渦流的開式熄滅室14。熄滅室由氣缸蓋底面和活塞頂面構(gòu)成，具有一定外形的整體空間。多孔噴油器(610孔)能使燃油霧化良好，并均勻分布在熄滅室空間。因此，開式熄滅室中的熄滅屬于典型的空間式熄滅過程，要求熄滅室與油束外形和分布相配合。它的優(yōu)點是燃料耗費率低，起動容易；缺陷是燃料霧化要求高，難于順應變轉(zhuǎn)速任務(wù)。3.2柴油機熄滅水煤漿的可行性柴油機具有熱效率高的顯著優(yōu)點，其運用范圍越來越廣。隨著強化程度的提高，柴油機單位功率的分量也顯著降低。為了節(jié)能，各國都在注重改善熄滅過程，研討燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。從發(fā)動機的任務(wù)原理方面來講，在柴油機上運用水煤漿是完全可行的，尤其是中速增壓柴油機，隨

17、著實際和實際任務(wù)不斷深化，水煤漿在柴油機中的運用會使柴油機向低摩擦損失、高增壓度、高速化以及低耗費、低噪聲和低污染的方向開展15。柴油機運用煤作燃料可上溯到柴油機的早期開展階段。狄賽爾發(fā)明柴油機時其稱號為多種燃料發(fā)動機，由于當時煤是德國的主要能源，所以煤那么為首選燃料16。20世紀5060年代末，美國西南研討所、弗吉尼亞工業(yè)大學和霍華德大學都相繼對柴油機運用煤作燃料做了大量的研討任務(wù)，研討結(jié)果闡明煤基燃料在柴油機上燃用的可行性。進入20世紀80年代，澳大利亞墨爾本理工學院的卡斯迪克利用褐煤粉和柴油混合組成的煤漿油在柴油機上的燃用展開實驗研討，并獲得了勝利。20世紀80-90年代，美國通用汽車公

18、司、通用電氣公司、Cooper能源系統(tǒng)公司、底特律柴油機公司和西南研討所也在柴油機上對煤基代用油燃料的熄滅進展了大量的實驗研討，其中包括固定式柴油機、機用中速柴油機以及卡車用高速柴油機等，實驗結(jié)果闡明，在中速和高速柴油機上熄滅煤基代用燃料是可行的17。我國對柴油機熄滅水煤漿的研討主要集中在熄滅特性及排放。從資源儲存看，石油資源遠不及煤炭豐富。據(jù)1980年統(tǒng)計，全球石油儲量僅夠世界耗費34年，專家預言，油價高升是必然的，以煤代油是大方向。所以經(jīng)過對水煤漿的特性和熄滅原理的分析，并把這種新型能源運用在柴油機上，初步證明了水煤漿可以滿足柴油機的熄滅要求。隨著實際和實際任務(wù)不斷深化，水煤漿代油技術(shù)必將

19、獲得快速的開展，近年來該技術(shù)在世界范圍內(nèi)蓬勃開展并過渡到適用化階段。4水煤漿替代柴油燃料的想象4.1水煤漿替代柴油燃料發(fā)電的方案想象對一些煤炭豐富的國家基于減少油的利用和減少燃料本錢思索，開發(fā)水煤漿替代柴油在柴油機進展熄滅的技術(shù)對經(jīng)濟開展是非常有利的。從柴油發(fā)動機的任務(wù)原理方面來講，在柴油機上燃用水煤漿是完全可行的，尤其是中速增壓柴油機，而柴油發(fā)電站多用此機型，可以想象假設(shè)對柴油電站動力進展改良，使大量的柴油機運用廉價的水煤漿作燃料，無疑會節(jié)省大量的柴油，節(jié)省大量的費用。從環(huán)保和可繼續(xù)開展角度看，燃用水煤漿可以有效減少NOx和SO2的排放，封鎖式運輸也不會產(chǎn)生由于煤炭流失所呵斥的環(huán)境污染，而且

20、采用固定式柴油電站那么由于空間相對富有對柴油機燃用水煤漿排放后處置設(shè)備龐大的這一主要限制要素進展很好的處理。從水煤漿的優(yōu)勢上看，水煤漿具有較低的灰分，對柴油機的磨損較小，而且，經(jīng)過對柴油機燃用水煤漿技術(shù)進展的深化研討，水煤漿制造本錢的降低無疑給水煤漿替代柴油燃料發(fā)電帶來寬廣的前景。4.2水煤漿代油發(fā)電要做多方案比較我國目前采用燃油動力發(fā)電的電廠為數(shù)不多，且多為老電廠，剩余壽命也不長，除5KW以下燃油電廠在2003年以前已全部淘汰外，所剩的容量不大，而且多改為備用或調(diào)峰電廠，這樣燃油的耗費量不大，對環(huán)境的影響也很小，能夠是最經(jīng)濟合理的措施。假設(shè)這類燃油電廠還要作為主力電廠，而當?shù)氐沫h(huán)境維護要求很

21、高，當?shù)赜钟谐渥愕奶烊粴夤妰r又能接受，改造為燃天然氣電廠應該為最經(jīng)濟合理的方法。假設(shè)當?shù)丨h(huán)保允許排渣、排灰、排SO2，那么可以思索采用水煤漿替代柴油燃料進展發(fā)電，同時還要思索燃油電廠場地等條件，將幾個方案進展比較，選擇最優(yōu)方案18?？偟恼f來，即使燃油發(fā)電廠全部用水煤漿熄滅發(fā)電，目前水煤漿用于燃油電廠的閱歷還僅限于220th5萬KW機組，還沒有用于更大容量鍋爐的閱歷，運用水煤漿代油發(fā)電技術(shù)還未成熟，還需求長時間的研討和探求。少數(shù)燃油電廠采用水煤漿也是暫時性的，等到這些燃油電廠到達壽命期報廢之后，水煤漿在發(fā)電部門的義務(wù)也就終了了，因此完全用水煤漿代油去做什么研討任務(wù)不僅需求科研人員突破水煤漿

22、運用的限制瓶頸，而且還需求國家為水煤漿代油發(fā)電技術(shù)去制定優(yōu)惠政策措施。5水煤漿替代柴油熄滅發(fā)電的前景展望目前柴油機燃用水煤漿主要的問題是灰分太大、自燃點能否適宜、霧化困難、燃料供應泵送及儲存、廢氣排放和熱值大小等問題，假設(shè)科研人員突破水煤漿運用的限制瓶頸，而且國家為水煤漿代油發(fā)電技術(shù)給予制定優(yōu)惠政策措施，對水煤漿進展合理利用，開發(fā)煤基代油的技術(shù)，對一些煤炭豐富的國家在經(jīng)濟開展方面是非常有利的19。水煤漿作為節(jié)約和替代石油以及干凈煤利用技術(shù)，既符合當前國情要求，又可以保證能源平安及充分合理的利用。由于近年來石油價錢急劇上漲，水煤漿的研討與運用頗受推崇，普通都以為水煤漿的潛在市場是替代燃油進展發(fā)電

23、和與燃油混合進展工業(yè)消費。但是終究水煤漿替代柴油熄滅發(fā)電的可行性如何，是一個值得深化研討的問題?？偟目磥?，國外水煤漿代油發(fā)電尚處于實驗階段，我國水煤漿代油發(fā)電的需求并不大，不過水煤漿代油發(fā)電技術(shù)已具備長期的開展出路，未來的開展運用也是廣泛的20。2021年6月，萬豐熱電勝利完成全國首例220噸小時燃油設(shè)計鍋爐改燃水煤漿的改造。改呵斥功后，鍋爐按年運轉(zhuǎn)5000小時計，一年可替代重油8萬噸，年經(jīng)濟效益到達3000萬元以上。同時，電廠將更具環(huán)保型電廠優(yōu)勢，鍋爐排煙中，氮氧化物、二氧化硫和煙塵排放濃度均低于國家排放規(guī)范。該工程為水煤漿替代柴油熄滅發(fā)電技術(shù)提供珍貴閱歷，對逐漸改動我國石油緊缺的局面具有艱

24、苦的推行價值21。 參考文獻1 編輯委員會.2007中國能源開展報告M.北京:中國水利水電,2007:19-312 劉定平,葉向榮,陳其.粒度級配對混煤水煤漿濃度與黏度的影響J.煤炭轉(zhuǎn)化,2021,313:16-223 詹隆.水煤漿產(chǎn)業(yè)化開展與展望J.煤炭加工與綜合利用,2003,5:31-354 湯永新,陳迎,紀明俊.配煤對煤灰熔點和水煤漿性能影響的研討J.煤炭轉(zhuǎn)化,2021,2111:16-185 高麗. 德士古水煤漿加壓氣化技術(shù)的運用J.煤炭技術(shù),2021,297:161-1626 王淑萍,唐會權(quán).燃油鍋爐改燒水煤漿技術(shù)運用研討EB/OL.全國化工熱工技術(shù)中心站2004年年會論文集,20

25、04,12,197 張榮曾.水煤漿制漿技術(shù)M.北京:科學,1996.141-1528 毛健雄,毛健全,趙樹民.煤的干凈熄滅M.科學,19989 常麗萍.煤液化技術(shù)研討現(xiàn)狀及其開展趨勢J.現(xiàn)代化工,2005,2510:17-2210 韓樹,畢小平,張更云.柴油機燃用水煤漿技術(shù)的綜述J.內(nèi)燃機工程,1998,194:5-1011 唐君,程龍.水煤漿燃料技術(shù)及其進展J.煤炭科技,2006,1: 41-4212 趙保成,朱柳娟,顧伯勤.水煤漿代油改造技術(shù)在工業(yè)采暖鍋爐中的運用J.熱能動力工程2004,196:634-63713 崔榮健,高志芳,張曉勇.柴油機燃用配煤水煤漿的研討及前景J.資源開發(fā)與市場

26、,2021,2511:1014-101714 茵素生.煤炭工業(yè)的繼續(xù)開展與環(huán)境M.煤炭工業(yè),199415 張強,毛君,張佳等.柴油機替代燃料油水煤漿的研討J.煤炭工程,2007,1: 93-9516 范立明,原豪杰等.水煤漿加壓氣化原料用煤的選擇及改換J.煤化工,2001,2 :25-3017 劉煥杰,艾媛媛.用水煤漿燃料替代油熄滅的經(jīng)濟效益J.華中電力,2003,2 :43-4418 孫素敏,陳暢,曹佩文.淺談水煤漿技術(shù)及其運用J.印染,2021,114:31-3419 宋德富,霍星星.水煤漿的運用與前景展望J.工程設(shè)計與研討,2004,54:48-5020 王敦曾.關(guān)于水煤漿技術(shù)開展的幾點意見J.選煤技術(shù),2002,3 :25-2821 朱成章.水煤漿代油發(fā)電要慎重EB/OL.中華勵志網(wǎng),zhlzw,2021,06,25謝 辭走的最快的總是時間，來不及感慨，大學生活已近尾聲，四年多的努力與付出，隨著本次論文的完成，將要劃下完美的句號。本論文在梁慧鋒教師的悉心指點和嚴厲要求下業(yè)已完成，從課題選擇到詳細的寫作過程，論文初稿與定稿無不凝聚著梁慧鋒教師的心血和汗水，在我的畢業(yè)設(shè)計期間，梁慧鋒教師為我提供了種種專業(yè)知識上的指點和一些富于發(fā)明性的建議，梁教師一絲不茍的作風，嚴謹務(wù)虛的