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水煤浆或成煤炭清洁高效利用战略选择

预计2020年前气化用水煤浆用量将突破2亿吨

2017-12-20 9:00:12 作者:刘诗平

我国富煤、贫油、少气的资源禀赋决定了煤炭的基础能源地位。2016年,我国能源消费总量达43.6亿吨标煤,其中煤炭消费占比62%。随着环境污染问题的日益严峻,提升煤炭清洁高效利用技术迫在眉睫。

“水煤浆是一种符合我国能源结构的洁净能源利用技术。”在不久前召开的煤炭清洁燃烧技术现状与发展座谈会上,中国煤炭科工集团董事长王金华表示,“随着国内自主知识产权水煤浆气化技术的大规模产业化推进,水煤浆产业迎来高速发展期,预计2020年前气化用水煤浆的用量将突破2亿吨。”

“水煤浆高效清洁技术是煤炭清洁高效利用技术的一种有效途径。”煤科院国家水煤浆工程技术研究中心主任李发林表示,“2010年以后,大型煤化工及水煤浆气化技术快速发展,水煤浆逐渐由燃料向原料属性转变,我国已成为水煤浆技术领先、产用量最大的国家。”

同时,专家也表示,水煤浆清洁高效技术设备可靠、技术成熟,需在四大方面着重发力。

第三代技术解决煤化工难题

水煤浆是由65%~70%的煤、30%~35%的水和1%的添加剂,经过一定的加工工艺制成的煤基流体燃料和气化原料,其利用途径主要有燃烧放热、气化合成煤化工原料两种。

包括燃烧技术、气化技术在内,水煤浆高效清洁技术还包括水煤浆制备技术。并且,水煤浆制备技术对后续的燃烧或者气化有直接影响。

据了解,煤质、煤粉粒度级配、添加剂是影响水煤浆制备的三大因素。为提高煤炭的燃烧效率,煤粒应达到一定细度。据介绍,水煤浆制备技术目前处于第三代制浆技术阶段,即粒控级配浆工艺。该制浆技术能够严格控制煤粒大小和比例,主要用于水煤浆气化,由煤科院国家水煤浆工程技术研究中心在第二代制浆技术分级研磨工艺的基础上进行设备和工艺升级改进而来的,其制浆浓度可高达70%,煤浆浓度比在原棒磨机基础上提高约6~8个百分点。

据了解,水煤浆通过气化技术之后产生的包括一氧化碳和氢气在内的合成气,是生产甲醇等煤化工项目的重要原料。

“煤气化是煤化工的气头,煤浆浓度与煤气化效率关系密切,浓度每提高一个百分点,对气化的效果很明显。”李发林说,“第三代制浆技术解决了煤化工行业需要大幅提高煤浆浓度的问题,为煤化工企业在煤气化工艺路线选择上拓展了新空间。”

据不完全统计,截至2016年底,我国燃料水煤浆用量已突破3000万吨/年,主要用于工业锅炉的代煤、代油、代气燃烧;煤化工领域,水煤浆气化炉达300余台套,气化水煤浆的用量达到1.2亿吨以上。

节能环保经济性强

据悉,近年来,水煤浆清洁高效燃烧技术被列入国家政策鼓励推广类技术,与重油、原煤等其他燃料相比,水煤浆燃烧具有较好的经济、节能和环保特性。

据了解,国家能源局发布的《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020)》中5次提到积极发展和推广低氮燃烧的水煤浆技术,明确肯定了水煤浆技术的低氮氧化物燃烧优势。水煤浆制备和应用一体化技术被列于国家制订的中国节能重点发展技术中的洁净煤技术项目。国家能源局、环保部、工信部三部委联合发布的《促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》明确提出“积极推进先进的型煤和水煤浆技术”,再次将水煤浆列入鼓励推广类技术。

经济性方面,现有煤化工装置也可以结合现有的棒磨机制浆进行改造。以60万吨/年甲醇项目为例,在投煤量不变情况下,煤浆浓度从60%提至68%,可多产有效合成气10500标准立方米,增产甲醇5.05吨/小时,节省氧气5249标准立方米/小时。按吨甲醇售价1800元计算,每年可增加收入7272万元,再考虑到节省的氧气等,年经济效益在1亿元以上,而改造投资仅需3000多万元。

在水煤浆电站锅炉的改造与应用具体实例方面,据介绍,佛山南海发电一厂670吨/时大型水煤浆专用锅炉为世界上最大的全烧水煤浆锅炉,自2005年建成投产后,经过1年的连续安全稳定运行,燃烧水煤浆替代了30多万吨燃料油,据核算,以水煤浆为燃料供电燃料度电成本为0.55元,用燃料油的度电成本则超过0.831元。

四大趋势指引发展方向

目前,我国水煤浆的应用呈现南方及沿海城市以燃料水煤浆为主、北方及主要产煤区以气化水煤浆为主的特点。

“水煤浆推广应用领域的日益扩大和水煤浆技术的不断创新,为水煤浆产业的良好发展提供了强大的技术支撑。今后,水煤浆高效清洁燃烧技术有四大发展趋势,一是将危废物处理与水煤浆燃烧技术结合,二是拓宽制浆用煤范围,三是将气化水煤浆向提高浓度方向发展,四是发展水煤浆长距离管道输送技术。”李发林说。

据了解,通过把危废处理与水煤浆燃烧技术相结合,利用危废制备出水煤浆,在水煤浆锅炉内燃烧,既能处理掉危废,还能利用危废产生热量,变废为宝。

从水煤浆产业的长远发展来看,李发林认为,制浆原料应立足于价格低廉的长焰煤、弱黏煤、不黏煤、褐煤等低阶煤和无烟煤、贫煤、贫廋煤等高阶煤或如市政污泥、工业污泥、浮选煤泥等各种固体废弃物,不仅可提高水煤浆的经济性,也符合国家合理利用煤炭和废物资源的政策。

数据显示,目前,我国气化水煤浆用量达1.2亿吨/年,且随着煤制油、煤制烯烃等大型煤化工产业的快速发展,气化煤浆用量保持高速增长态势。水煤浆气化多采用低变质程度的烟煤为原料,成浆浓度普遍低于60%,过多的水分进入气化炉浪费了大量热量,导致煤气化煤耗、氧耗偏高,有效气成分偏低。

“因此开发新一代的气化水煤浆提浓技术,大幅提高煤浆浓度,是促进煤化工产业节能降耗的必然要求。此外,通过发展水煤浆长距离管道输送技术可将水煤浆直接通过管道输送到煤化工园区,从而提高煤化工气化效率以及节约煤炭运输成本。”李发林表示。 △

网站编辑:宫莉

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