工業(yè)潔凈型煤的技術(shù)研究與應(yīng)用
錢劍青
（浙江大學(xué)）
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(dá)標(biāo)等問題，如何實現(xiàn)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(yīng)用技術(shù)是十分必要的。浙江大學(xué)從“七五”期間就注重技術(shù)與生產(chǎn)相結(jié)合，進(jìn)行“工業(yè)型煤爐前成型技術(shù)”的深入研究和大量的工業(yè)性試驗，從技術(shù)研究—工業(yè)性試驗—應(yīng)用推廣，經(jīng)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(jù)不同地區(qū)的不同情況，在集中成型、配送到戶的技術(shù)路線方面，我所與用戶單位共同建成一條年產(chǎn)3萬噸的免烘干型煤生產(chǎn)線，達(dá)到了預(yù)期效果。
一、工業(yè)潔凈型煤工程成套技術(shù)
工業(yè)鍋爐潔凈型燃燒技術(shù)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(shù)，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(dá)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(shù)
潔凈型煤集中配制、分散成型技術(shù)經(jīng)過大量的工業(yè)性試驗，現(xiàn)已實施推廣。本技術(shù)包括篩分、配制、成型和爐內(nèi)燃燒固硫等幾部分，組成一個完整的成套工程技術(shù)。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(zhì)、型煤的燃燒和固硫特性上加以改善，達(dá)到潔凈燃燒的效果。在杭州已形成一條年生產(chǎn)能力可達(dá)到30萬噸的潔凈型煤生產(chǎn)線，潔凈型煤用戶單位達(dá)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(chǎn)量可達(dá)50萬噸的潔凈型煤生產(chǎn)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(chǎn)15萬噸潔凈型煤生產(chǎn)線。從煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展來認(rèn)識，推廣應(yīng)用該項技術(shù)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(qiáng)等優(yōu)勢；也有利于科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，具有良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)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(zhì)都來源于煤炭的燃燒。因此，推行清潔生產(chǎn)，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(nèi)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(shù)特點及指標(biāo)：
1、采用前成型技術(shù)，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(dá)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(fēng)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(qiáng)化。
4、型煤燃料層著火線平直整齊、燃燒區(qū)內(nèi)火苗垂直向上沖、火力強(qiáng)、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(qiáng)化配風(fēng)、容易組織好火床的強(qiáng)烈燃燒區(qū)。
（二）、集中成型、配送到戶技術(shù)
集中成型技術(shù)是一項系統(tǒng)工程，涉及到配煤、成型、燃燒等多項技術(shù)。它雖然不是什么高精的尖端技術(shù)，但也不是簡單的將細(xì)煤壓成型那么容易。目前，許多型煤生產(chǎn)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(chǎn)加工的機(jī)械設(shè)備配套，型煤生產(chǎn)所需原料煤破碎粒度、粘結(jié)劑技術(shù)、添加劑技術(shù)、攪拌技術(shù)、成型技術(shù)和干燥技術(shù)等方面的選擇、設(shè)計和研制，都應(yīng)從如何生產(chǎn)符合質(zhì)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(zhì)是影響型煤質(zhì)量的內(nèi)在因素，成型工藝是影響型煤質(zhì)量的外部條件，而型煤的燃燒性能（適應(yīng)各種工業(yè)鍋爐的燃燒性能）是型煤質(zhì)量指標(biāo)的具體表現(xiàn)，它們之間是相互聯(lián)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(shù)創(chuàng)新項目《潔凈型煤技術(shù)開發(fā)》進(jìn)行試制試產(chǎn)，負(fù)責(zé)承擔(dān)了杭州煤場年產(chǎn)3萬噸集中成型的成套設(shè)備選型、粘結(jié)劑配制與型煤燃燒調(diào)整試驗等項技術(shù)指導(dǎo)。今年9月份對KZ-0.5鍋爐進(jìn)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(jīng)貿(mào)委鑒定驗收。
● 集中成型技術(shù)特點及指標(biāo)：
1、潔凈型煤除進(jìn)行煤的適應(yīng)性配比外，還根據(jù)燃燒與環(huán)保的需要；添加固硫劑、粘結(jié)劑和助燃劑等輔料，經(jīng)輥壓成型。
2、型煤具有一定的抗壓強(qiáng)度、防水性能和熱穩(wěn)定性。冷抗壓強(qiáng)度大于400N/個，防水性大于300N/個，熱穩(wěn)定性大于80%，落下強(qiáng)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(jié)劑配制采用免烘工藝，價廉易得，不含有害物，不產(chǎn)生二次污染，不腐蝕設(shè)備，不影響產(chǎn)品質(zhì)量。
5、免烘干潔凈型煤技術(shù)，要比相應(yīng)的型煤制造工藝簡單，省去了傳統(tǒng)的烘干工序；建廠投資可以縮減，型煤生產(chǎn)成本下降。
二、潔凈型煤經(jīng)濟(jì)效益的分析
潔凈型煤成套技術(shù)的可行性發(fā)展，取決于全過程減排二氧化硫和粉塵技術(shù)的有效實施，以及對用戶技術(shù)適應(yīng)性、脫（固）硫效率和經(jīng)濟(jì)效益的全面把握。在杭州、江西的潔凈型煤應(yīng)用中，控制好進(jìn)煤質(zhì)量的同時，實行煤的配制技術(shù)、固硫劑技術(shù)、型煤技術(shù)和燃燒脫硫技術(shù)相結(jié)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(shù)與潔凈型煤技術(shù)相結(jié)合，解決了該廠高硫煤難以生產(chǎn)銷售的問題。潔凈型煤的推廣是一項整體的系統(tǒng)工程，因此、實施潔凈型煤優(yōu)質(zhì)化工程，要以用戶的質(zhì)量需求和經(jīng)濟(jì)效益為出發(fā)點，以高效潔凈燃煤為目的；要實現(xiàn)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(chǎn)品配送，為用戶提供質(zhì)量優(yōu)良、符合標(biāo)準(zhǔn)的潔凈型煤產(chǎn)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(yīng)市場經(jīng)濟(jì)運行的煤炭產(chǎn)、供、銷新體系，實現(xiàn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
（一）、集中配制、爐前成型經(jīng)濟(jì)效益
杭州市燃料總公司屬全國物資流通五百強(qiáng)之一。資產(chǎn)達(dá)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(nèi)貿(mào)部貸款和自由流動資金進(jìn)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(chǎn)線。
杭州市潔凈型煤配送中心生產(chǎn)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(chǎn)折舊費 143
4 水、電、維修費 40
5 人工工資、勞務(wù)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(jī)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(chǎn)折舊費 1.35
7 利潤 3.87
（二）、集中成型、配送到戶經(jīng)濟(jì)效益
杭州煤場是由浙江省煤炭集團(tuán)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(chǎn)線，年產(chǎn)能力可達(dá)一百七十萬噸。為了解決杭州周邊地區(qū)企業(yè)“一控雙達(dá)標(biāo)”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(jié)束工業(yè)性試燒階段，現(xiàn)正在應(yīng)用推廣。
杭州煤場年產(chǎn)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(shè)備費 49.2
2 安裝、運雜費 3.6
3 設(shè)計費、可行性研究 2
4 試驗、管理費 6
5 不可預(yù)見費 5
6 投資合計 65.8
型煤生產(chǎn)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(yīng)用的環(huán)境與社會效益
1、實現(xiàn)集中配煤分散成型與集中成型的技術(shù)工藝，使煤炭的洗、篩、選加工和合理的物流供應(yīng)相結(jié)合。強(qiáng)化了煤炭技術(shù)規(guī)范和加強(qiáng)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(chǎn)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(wù)局的高硫煤經(jīng)洗煤和加固硫劑每年減少SO2排放量450噸。
3、潔凈型煤技術(shù)對于中高硫煤，可將洗選煤、成型和燃燒領(lǐng)域的各種技術(shù)手段聯(lián)為有機(jī)的整體，是充滿了靈活性、適應(yīng)性與針對性的系統(tǒng)工程，這在技術(shù)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(shù)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(shù)，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(jīng)濟(jì)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(yán)重限制了煤炭的利用。尤其對高硫煤，經(jīng)過洗選、篩分、配制、脫硫及成型技術(shù)，為高硫煤的利用找到了途徑。高硫煤礦區(qū)的繼續(xù)生產(chǎn)減少了政府安置壓力，增加就業(yè)機(jī)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(shù)設(shè)備的投入較大，回報較慢。由于爐前成型潔凈煤技術(shù)，既滿足環(huán)保要求，又可在節(jié)能上取得經(jīng)濟(jì)效益，使用戶最初投資能在一年半載的時間內(nèi)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 |