锅炉型煤的技术经济分析及其应用途径

2005/9/8 15:55:27

　摘要　简述了锅炉型煤发展的概况，浅析了其发展的制约因素.针对这些因素，从技术、经济两方面进行了分析、对比，提出一条比较适合我国目前国情的锅炉型煤技术路线.
　　关键词　动力配煤，炉前成型，技术经济分析
　　中图分类号　TQ536，F407.2

TECH-ECONOMIC ANALYSIS OF BOILER BRIQUETTE
AND ITS APPLICATION

Wen Xiangyu Yan Yaming Wu Ge and Deng Shuping
(Institute of Coal Chemistry, Chinese Academy of Sciences, 030001 Taiyuan)

　　ABSTRACT　Development of boiler briquette is summarized in this paper. Factors which restrict the development of boiler briquette are also analyzed. Based on the present situations in China and the comparison with other technical process on not only technical but also economic aspects, then one selected process is put forward.
　　KEY WORDS　steam coal blending, briquetting in front of boiler, tech-economic analysis

　　0　引言

　　我国开发工业型煤技术起步较晚，发展缓慢.工业型煤按用途不同可分为两类：

20-1.gif (4238 字节)

　　在我国，最早建立的型煤厂是1949年在烟台煤矿建成的机车型煤厂.1958年开始研究型焦,并在厦门建立了型焦试验厂.上海等地也进行过多种型焦生产工艺研究.^[1]50年代末,为解决中小合成氨三所化用块煤供应不中的问题,开始推广碳化煤球造所技术.后来又相继开发纸浆-粘士煤球,腐植酸盐煤球,清水煤棒等成型技术,由化节约了大量的化肥用无烟块煤,在力地促进了我国所化型械的发展.
　　1964年唐山煤炭研究所试制的机车型煤,进行了几次试烧,取得了成功.80年以来,我国先后在鹤岗,吉林,苏家屯建立机车型煤厂,总生产能力达26万t/a以上.使用的粘结剂有焦油,煤焦油沥青或石油沥青等,由于这类原料来源不广,且生产和使用中有一定污染,结果上述几个厂加工成本偏高,销路不畅,因此后来都相继停产.
　　“七五”期间,为解决中国的燃煤环境污染问题,由国家环保局牵头,就工业燃料型煤技术进行了科技攻关,建起了总生产能罚为35万t/a的邯郸,洛阳,重庆三个工业燃料型煤示范厂.但由于主要工艺设各质量欠佳,生产技术不过关,这三个示范厂均未能投入下常运行,其它地区,如北京,上海,石家庄等地陆续建起的工业燃料型煤厂,有的己经停产,有的在勉强维持生产,因此,目前全国的工业燃料型煤总产量仍很低.^[3]
我国这些年来己开展了多项工业型煤的研究工作,并取得了一定的成线,成其在气化型煤方面,成绩比绞突出,研制出了一些价廉,性能好,易推广的粘结剂.如FS复合粘结剂,MJ3系列粘结剂等,有力地推动了气化型煤的发展.型焦工业发展也校好,由中国科学院山西煤炭化学研究所研制的粉焦型煤代替块焦,具有明显的经济效益.^[2]工业燃料型煤相对而言,发展就比较缓慢.锅炉型煤占其中很大一部分比例,但因经济,技术等方面的原因,国内目前锅炉型煤的产量很低.因此,希望通过剖析锅炉型煤发展的制约因素,找到条比较适合我国目前国情的锅炉型煤技术路线,为锅炉型煤的发展找到一个突破口.

　　1　锅炉型煤市场广阔

　　我国目前有40万～50万台工业锅炉，每年需燃用原煤4亿t～5亿t.这些锅炉90%以上属于层燃式，需燃用块状燃料，即需块煤3.5亿t～4.5亿t.但随着机采程度的不断提高，块煤率越来越低，估计只有20%～30%，即块煤产量只有1亿t左右，与其需求量相差2.5亿t～3.5亿t.而我国目前锅炉型煤的产量只有几十万t，与块煤的缺口相比，只是杯水车薪.因此，许多层燃炉被迫燃用散煤，燃烧效率低下，造成了严重的环境污染和能源浪费.近年来，许多城市由于烟尘排放量的增加，温室效应、酸雨现象的加剧，已引起环保部门的高度重视.一些城市作出决定，禁止层燃式锅炉燃用散煤.但是，如果改用非煤燃料，则其成本将大幅增加.如以山西市场为例，燃油成本是燃煤的11.2倍，燃气成本是燃煤的13.5倍^［4］，因此，从经济上考虑，大量锅炉仍将以煤作为燃料.于是，锅炉型煤的需求量迅速增大.但目前我国工业锅炉型煤产量很低，而且有些型煤厂技术不过关，生产的型煤防水性差，不能外运，这些都造成了锅炉型煤供不应求的严峻局面，致使许多企业被迫燃用民用蜂窝煤，可见大力发展我国锅炉型煤已成当务之急，具有很大的市场需求及良好的前景.

　　2　锅炉型煤发展的制约因素

　　锅炉型煤市场需求量大，国家积极鼓励型煤工业的发展，把发展型煤列入了“九五”计划和21世纪议程.然而我国目前还没有一座10万t以上规模的锅炉型煤生产厂.制约锅炉型煤发展的主要因素可归纳为以下几点.

　　2.1　经济上不合理
　　影响型煤成本的主要因素为原料煤和粘结剂的价格.目前国内用粘结剂冷压成型的锅炉型煤，吨型煤加工成本一般在50元～80元.随着粘结剂和所用煤种的不同，有的还需添加助燃剂、增强剂、固硫剂等，这样又增加了加工费用.一般而言，散煤与块煤的比价对型煤工业的发展影响很大.在我国，气化型煤所用煤种的散煤与块煤的差价较大.晋城地区的无烟煤是典型的气化用煤，其煤价见表1.

表1　1999年4月晋城地区的煤价(单位：元/t)
　　Table 1　Coal prices of Jincheng prefecture in Apr, 1999 (unit:yuan/t)

Area of coal supply		Kinds of coal	Higher quality coal	High quality coal
Jincheng	Yangcheng	Anthracite powder	120～123	120～123
		Anthracite lump
	Zezhou	Anthracite powder	222～225	210～212
		Anthracite lump
	Gaoping	Anthracite powder	120～123	110～115
		Anthracite lump
	Qinshui	Anthracite powder	225～230	220～223
		Anthracite lump
	City proper	Anthracite powder	124～128	115～118
		Anthracite lump

　　从表1可以看出，无烟煤的末煤与块煤每吨的差价大致在100元左右，这样即使加上吨型煤的加工成本五六十元，最终产品的价格仍比块煤低，而且既节煤又对环保有利，所以气化型煤的普及率比较高.而锅炉用煤的末煤与块煤的差价却很小.以大同地区为例(该地区主产优质动力煤)，其煤价见表2.

表2　1999年4月大同地区的煤价(单位：元/t)
　　Table 2　Coal prices of Datong prefecture in Apr,
1999(unit:yuan/t)

Area of coal supply		Powder coal	Lump coal
Datong prefecture	Xinrong	138～140	153～155
	South suburb	143～145	142～146
	City proper	143～145	155～158
	Mining area	142～146	155～160
	Zuoyun	131～134	144～148
	Hunyuan	126～130	138～142

　　从表2可知，锅炉用煤的末煤与块煤每吨的差价仅为10元～15元，如加上五六十元的型煤加工费，最终产品的售价高出块煤四五十元.用户自然不愿使用价格较贵的型煤，这是制约锅炉型煤发展的一个主要因素.
　　2.2　设备性能较差
　　上述三个型煤示范厂均因主要设备运行寿命短，不能投入正常运行.目前国内制造的大型型煤加工设备质量较差，设备经过长期运转后，由于材质和加工精度的原因，不能保证型煤成型的压力达到设计要求的压力范围，无法保证型煤质量的稳定，难以满足型煤厂长期运转的要求.而从国外进口设备，价格又太贵，所以建立大型的型煤厂比较困难.
　　2.3　技术不过关
　　一些型煤厂采用的技术不过关，生产出来的型煤产品达不到市场要求，如不防水、影响外运；一些厂采用沥青、石油等作粘结剂，价格高，且造成二次污染，因此停产；有些厂生产出的型煤抗压强度低，运到使用地，已有一多半破碎，无法保持完整块度，与使用散煤效果相似；有些厂生产出的型煤，在燃烧时散塌，造成断火、燃烧不烬等现象；而且锅炉在设计时，对使用的煤种有专门的要求，从型煤厂统一生产的锅炉型煤，却不一定适合于任何锅炉，所以很多锅炉被迫进行改造.这些都反映出我国目前用粘结剂冷压成型制锅炉型煤在技术上还存在许多有待改进的地方.

　　3　发展锅炉型煤的可选途径

　　针对上述这些问题，本文提出了一条比较适合目前我国国情的锅炉型煤技术路线：动力配煤+炉前成型.
　　3.1　动力配煤
　　3.1.1　动力配煤的概念
　　动力配煤是基于单一原料煤其发热量、挥发分、硫分、灰分在配制过程中相应地都存在着可加成性，根据不同锅炉对煤质的要求，将几种不同品质的原料煤按燃烧特性、挥发分、发热量、硫分、结渣性等指标综合考虑，通过微机优化配比，控制给料量，配制出既符合燃烧要求又减少污染物排放的动力用煤.^［5］
　　3.1.2　动力配煤的技术优势
　　3.1.2.1　动力配煤能保证供煤的均质化
　　任何燃煤锅炉都期望供煤长期稳定并且均质化，用煤符合锅炉设计的要求.但由于我国煤矿矿点多，供煤渠道复杂，这两点很难保证，即使由一个煤矿供煤，也很难做到供煤长期均质化，而使用动力配煤却可通过调整各煤种间的配比，依据供煤情况由电脑自动调节各种煤质指标的关系，以最大限度实现供煤的均质化.^［6］
　　3.1.2.2　动力配煤实现用煤的最佳化
　　动力配煤的综合性能比单一原料煤的性能更佳，做到“取长补短”，能充分发挥各原料煤的优点，使劣质煤也有了“用武之地”，这就为充分而合理地利用煤炭资源创造了条件.动力配煤与煤炭洗选相比有其独特的优点.煤炭洗选只能将单一煤种降灰、降无机硫、提高热值，而无法改变其挥发分、内在水分、有机硫、灰分、粘结性等与燃烧有关的主要指标.而配煤可以改变上述指标，满足用户对煤质的特定要求，充分发挥煤炭的潜能.^［5］
　　3.1.3　动力配煤的经济优势
　　在动力配煤的过程中，加入了价格低的劣质煤，而通过配制后可达到优质煤指标，所以虽在成本中增加了配煤加工费，但其最终产品价格仍低于同样发热量的原煤的市场售价.以杭州市场为例，配煤价格与市售原煤价格的比较见表3(表中配煤与原煤煤质相当).

表3　1997年杭州配煤价格与市售原煤价格的比较
Table 3　The price comparison of coal blending and
raw coal in Hangzhou in 1997

Kinds of coal	Price/yuan/t
No.1 coal blending	307～309
Appropriate raw coal	335～345
No.2 coal blending	287～295
Appropriate raw coal	305～310

　　表3所列每吨配煤的成本中，再加入10元～15元配煤加工费，仍未超过相应原煤的市场价，而且煤质优良，性能稳定，经销单位和用户容易接受.在配煤过程中还可以加入固硫剂，这样用户使用配煤后，不但能减少二氧化硫排放，且能节煤8%左右，相当于节省费用26元/t左右，也给企业带来经济效益.^［5］这样，从配煤厂出来的型煤产品既可以满足不同锅炉用煤的需求，又是优质而洁净的动力煤，而且价格合理.
　　3.2　锅炉型煤炉前成型技术
　　锅炉型煤炉前成型是直接使用煤场提供的动力配煤或原煤，在不掺加粘结剂的条件下，由位于锅炉自身煤斗中的成型装置挤压成型后直接下落到锅炉的炉排上，供锅炉燃烧.
　　3.2.1　炉前成型方式的技术优势
　　采用炉前成型装置，锅炉入煤和燃烧都均匀，煤成型后，燃烧完全，炉渣残碳量明显降低，而且减少了烟尘排放中悬浮颗粒物浓度，提高了锅炉热效率，也降低了大气污染.把不同的炉前成型型煤在链条炉上燃烧的结果总结归纳后，其各项技术指标见表4.

表4　锅炉燃用炉前成型型煤的主要技术指标
Table 4　Main technical indexes of briquetting in front of boiler

Items	Indexes/%
Heat efficiency of boiler	Raise 5～10
Rate of saving on coal	8～12
Carbon content of sinder	Reduce to 6～10
Discharge concentration of smoke dust	Lower 50～60
Sulphur reduction	30～60

　　炉前成型工艺流程简单，所需设备少，避免了型煤的防水、防潮、抗压、运输、储存等一系列问题，这一点是任何一种成型方式所不及的.
　　3.2.2　炉前成型工艺的经济优势
　　炉前成型技术，运行成本低，人工并不增加，一般吨型煤加工成本为3元～10元，大大低于冷压有粘结剂的型煤加工成本.电耗比集中成型的少，设备投资回收期短.由浙江大学研制的用于4 t/h锅炉的炉前成型装置，售价为3万元左右.他们已研制出与多种型号的锅炉配套的炉前成型设备.设备投资可通过节电、节煤的费用加以补偿，整机的投资回收期为半年至一年，随煤价而异.
　　3.3　动力配煤+炉前成型工艺的技术优势
　　炉前成型设备属于小型设备，相对大型型煤加工设备，性能要稳定.而且所需成型压力低，设备运行寿命较长，且易于维修，能满足锅炉用户长期使用的要求.使用由配煤场提供的配煤，不但保证了用户用煤的均质化、最佳化、洁净化，而且省去了用户破煤的过程.直接从配煤场运来所需配煤，经炉前成型便可使用，非常方便.在我国，目前有年总生产能力为2 000多万t的动力配煤线，只需稍加改造，便可配置出优质又洁净的型煤原料.
　　3.4　动力配煤+炉前成型方式的经济优势
　　建立一家年生产能力为3万t的型煤厂，需要固定资产投资200多万元，建厂所需时间较长，而且生产的型煤还存在使用、销售等问题.采用炉前成型，其设备投资可由用户分担，投资回收期短，用户可以接受，并且用户能立即使用上型煤.同时也避免了向国家集中申请资金和贷款建立大型型煤加工厂的困难.
　　使用动力配煤，一般其价格加上配煤费低于相应煤质的原煤的市场售价.即使二者价格相同，但使用配煤能节煤8%左右，相当于节省费用26元/t左右.再加上使用炉前成型机，节煤率为8%～12%，二者结合，节煤率高达16%～20%，相当于节省费用52元/t～68元/t.再加上节电费用，用户的设备投资很快便能收回，其经济效益的潜力很大.
　　综上所述，动力配煤+炉前成型无论在技术方面，还是经济方面都较好地解决了目前锅炉型煤发展所面临的问题.因此，二者的结合无疑为发展我国锅炉型煤提供了一条可行的途径.
　　3.5　应用情况
　　据国内经验表明，动力配煤生产线的经济规模要求在50万t/a以上.需要经久耐用的运输装置，高精密度的在线检测、自动调配设备等一系列仪器仪表.1995年上海投产60万t/a动力配煤生产线，运行良好，产品受到广大用户的青睐.杭州配煤场年配煤能力为80万t，先进的成套设备保证了配煤稳定地达到设定的质量指标.该场还有完善的化验设备和现代化商品煤炭采样装置，可保证各种原料煤和配煤的化验数据真实可靠，且具有代表性.^［5］
　　炉前成型技术是国家“七五”科技攻关项目的成果，已获发明专利，列为国家级科技成果重点推广计划项目.目前国内研究炉前成型装置的科研单位，主要有浙江大学、西安交通大学与兰州环保设备厂、上海工业锅炉所及重庆锅炉总厂、河北机电学院等.它们的产品各有特色，现在已遍及全国二十多个省、市、自治区的锅炉房，用户反映良好.因此，应在全国范围内，尤其是有动力配煤线的地区，大力推广此项技术.

　　4　炉前成型的锅炉型煤的新发展

　　我国燃煤锅炉以层燃为主，燃煤的粒度组成对层燃是非常重要的影响因素.通过实践发现型煤三轴尺寸相差较大些的着火性能较好，因此目前又开发出多种形状的型煤，如凹形及多粒级配合的型煤，经过燃烧实验，效果良好.^［7］原机械工业部第二设计研究院研制开发了成套的炉前成型机组，制造的板栗型煤，表面积具有一定的断裂层，增大了型煤的比表面积，使着火容易，燃烬率高.型煤的三轴尺寸相差较大，以0 mm～6 mm洁净配煤成型，成型率可超过90%.此技术对原煤先进行筛分，6 mm～25 mm的块煤直接入炉燃烧，0 mm～6 mm的粉煤轧制成13 mm～25 mm粒度的型煤，实行块煤、型煤混合燃烧^［8］，既充分利用了煤炭资源，又减少了设备损耗，使炉前成型技术又有了新的发展.

　　5　结束语

　　动力配煤+炉前成型锅炉型煤技术的应用，无论是环保效益，还是经济效益都能满足市场的需求，是目前我国锅炉型煤的发展走出困境的良好选择.随着炉前成型技术更快更好地发展，环保部门再加大治理污染的力度，为锅炉用户提供有关信息，相信锅炉型煤的应用会得到更广泛的普及.

作者简介：温翔宇：硕士生
　　　　　阎亚明：研究员
　　　　　武戈：助理研究员
　　　　　邓蜀平：工程师

作者单位：中国科学院山西煤炭化学研究所，030001太原

煤炭网版权与免责声明：

凡本网注明"来源：煤炭网www.coal.com.cn "的所有文字、图片和音视频稿件，版权均为"煤炭网www.coal.com.cn "独家所有，任何媒体、网站或个人在转载使用时必须注明"来源：煤炭网www.coal.com.cn "，违反者本网将依法追究责任。

本网转载并注明其他来源的稿件，是本着为读者传递更多信息的目的，并不意味着本网赞同其观点或证实其内容的真实性。其他媒体、网站或个人从本网转载使用时，必须保留本网注明的稿件来源，禁止擅自篡改稿件来源，并自负版权等法律责任。违反者本网也将依法追究责任。如本网转载稿件涉及版权等问题，请作者在两周内尽快来电或来函联系。