跳汰机结构对其流场分布影响

　　我国现有各类选煤厂600多座，1995年，原煤入选量2.8亿t，入选比例21.7％，选煤厂排出的煤泥量超过1 000万t。规划2000年，原煤入选量4.5亿t。而且，随着采煤机械化程度的不断提高及原煤入选比例的提高，将会产生大量的粉煤和煤泥，煤泥量会比现在多得多。由于这些煤泥具有品位低劣（灰分高）、颗粒细小、水分高、粘性大的特点，其商品价值低，很少被利用；不易运输，且在堆积状态下极不稳定，遇水即流失，风干即飞扬，造成严重的环境污染，而且还会影响选煤厂的正常生产，严重时使选煤厂停产或半停产，因此解决煤泥利用问题迫在眉睫。
　　选煤厂的煤泥水处理一直是选煤工艺的重要环节，但由于煤泥水处理系统流程长，先后要进行煤泥水的浓缩、分级、精选、过滤、压滤、干燥等多个工序。机械设备多，相对事故也比较多，一旦出现煤泥水跑冒滴漏，将造成全厂污染。另外，选煤厂处理的煤泥量仅占全部入选量的20％，而用于煤泥处理的基建投资一般占总投资的40％，用于处理煤泥水的设备量要占选煤厂的总设备量的40%～60％，煤泥的加工费相当于除去煤泥量后80％原煤加工费的2.5倍，因此，有必要简化煤泥水处理系统，降低选煤成本。
　　“煤泥直接制浆洁净燃烧技术”就是改革传统的煤泥水处理工艺，由煤泥水直接制成煤泥水煤浆供锅炉燃烧，从而降低制浆成本，解决选煤厂难以处理的大量煤泥利用问题，不仅可以节约燃油和大量优质煤，而且减轻了环境污染，降低了选煤生产成本和选煤厂投资，具有显著的经济效益和较好的环境效益与社会效益。
　　据初步统计，矿区现共有各类工业锅炉4 102台，年耗370万t标准煤，另外矿区还有100多座自备电厂，总装机容量达1 837.5 MW。矿区（或矿区外）的这些取暖或发电锅炉，可以燃用煤泥水煤浆代替优质煤，可以节省煤矿的大量自用煤。另外，一些城市已禁止使用散煤，降低污染，以改善城市环境，而煤泥水煤浆燃烧与燃烧常规低灰水煤浆一样，具有良好的节能效益和环保效益。　　
　　由于煤泥水煤浆粒度细，在炉内可产生团聚现象，燃烧充分，燃烧效率高。同时由于煤泥水煤浆是煤水混合物，燃烧时炉膛温度较低，可以有效地控制SO₂和NO_x的排放，是减少环境污染的有效途径。因此，可以根据市场要求，适当改变选煤厂的操作条件，使其产生的煤泥灰分符合城市使用要求，在城市推广应用（煤泥）水煤浆技术，不仅能降低污染物的排放，保护环境，而且，由于该燃料的流体性，用储浆罐储存即可，可以节省储煤场，节约城市占地，充分发挥城市土地效益，因此该项技术国内有广阔的推广应用前景。

1　国内外技术发展状况

　　目前，国外对煤泥水煤浆的制备技术和燃烧技术报道较少。法国艾米路希电厂400 t/h循环流化床锅炉燃烧用存放多年的煤泥制成煤泥水煤浆，1990年开始运行至今，机组容量125 MW，锅炉主蒸汽出力367 t/h，压力13.4 MPa，温度545 ℃，煤泥水煤浆浓度67 %。另有报道，美国匹茨堡能源研究中心附近有一中小型电厂锅炉也燃用煤泥水煤浆。煤泥水煤浆技术是针对我国存在大量未被有效利用的煤泥资源，在水煤浆技术的基础上开发的，使煤泥制成煤泥水煤浆燃料，直接供给锅炉燃用，替代优质原煤。
　　10多年来，我国对精煤水煤浆技术开发应用研究得较多，建立了一批试验研究基地，培养了许多科技人才，目前，处在工程化应用阶段。今年以来，山东白杨河电厂3号220 t/h锅炉燃烧水煤浆（原烧重油）取得了锅炉效率89 %以上，燃烧效率98%以上令人满意的好结果，锅炉在50%～100 %（25～50 MW）负荷范围内均能稳定燃烧，调节负荷能力强。
　　我国对煤泥水煤浆的制备与燃烧特性的实验室研究和工业应用试验已取得一定成果，曾先后在抚顺矿务局老虎台矿、淮南矿务局潘一矿10 t/h链条取暖锅炉，邢台矿务局东庞矿、开滦矿务局吕家坨矿10 t/h流化床取暖锅炉，徐州矿务局庞庄矿10 t/h、六枝矿务局电厂20 t/h、双鸭山矿务局电厂35 t/h流化床发电锅炉上燃烧煤泥水煤浆试验，为煤泥水煤浆进行产业化前期关键技术研究提供了很好条件。
　　目前采用的煤泥水煤浆燃料的制备工艺为选煤厂压滤机滤饼（或厂外煤泥池中堆放的干煤泥）加浓缩机底流，经过捏混、强力搅拌制备煤泥水煤浆，但这种制浆方式不经济，即煤泥脱水后又掺入水，另外煤泥压滤成本较高，投资也较高，占地也较大，煤泥直接制浆技术方案是在选煤厂煤泥水流程中利用经济的直接制浆装置，使煤泥水直接制备成可以燃用的煤泥水煤浆燃料，简化了选煤厂的煤泥水处理流程，同时降低了煤泥水煤浆的制备成本。
　　在煤泥水煤浆燃烧方面，针对链条和流化床两种不同类型锅炉分别采用煤泥水煤浆的雾化火炬燃烧和喷注燃烧方式，但在燃用煤泥水煤浆锅炉特性、防结焦、安全可靠的燃烧装置、低污染燃烧技术上研究不够，另外，根据市场发展需要，必须研制煤泥水煤浆专用锅炉。因此，必须解决燃用煤泥水煤浆中各项关键技术，使锅炉稳定连续安全运行。

2　研制开发内容与目标

　　矿区煤泥制浆洁净燃烧系统，包括煤泥水煤浆燃料的制备、储存、泵送、燃烧和环保，涉及选煤厂煤泥水工艺流程的改革（简化），煤泥制浆特性，煤泥直接制浆工艺和设备，链条和流化床两种不同锅炉类型煤泥水煤浆的燃烧特性，低污染燃烧技术，燃烧器及烧嘴，锅炉改造技术，专用锅炉的制造，煤泥水煤浆生产与燃烧过程中的在线检测仪表及除尘环保等，是一个系统工程。

2.1　研制开发内容

　　为解决煤泥水煤浆产业化前期关键技术需要研制开发的内容有以下几项。
　　（1）煤泥直接制浆技术及设备开发。在前期煤泥滤饼制浆技术的基础上，开发出煤泥水直接制浆技术和设备，使煤泥水经过特定工艺及设备，直接制成煤泥水煤浆供给锅炉燃烧，这样可以降低锅炉燃料——煤泥水煤浆的生产成本，同时也大大简化了选煤厂煤泥水处理流程，降低选煤厂生产成本和建厂投资。
　　（2）煤泥水煤浆洁净燃烧关键技术及燃烧装置。针对矿区普遍使用的4、6、10 t/h链条炉和10、20、35 t/h流化床锅炉，进行燃烧方式、燃烧特性及燃烧器研究，低污染燃烧技术，包括低NO_x和固硫技术研究；相应的锅炉改造技术和锅炉配套辅机系统技术研究。
　　（3）研制10 ～75 t/h煤泥水煤浆专用锅炉。

2.2　技术关键分析及解决措施

　　直接制浆技术及设备，研究一种工艺简单、设备经济的直接制浆系统。从我国选煤厂典型煤泥水处理流程入手，研究煤泥水处理系统的特点、煤泥制浆特性、浮选药剂絮凝剂等选煤药剂及煤泥水中的离子对煤泥制浆的影响。根据现有煤泥沉积浓缩设备特点及效果，开发一种能高效提高煤泥水浓度的装置，通过前期的探索性试验研究，拟从旋流器、深锥、高频振动细筛和新型压滤浓缩机几种机型入手进行研究，实现煤泥直接制浆。
　　开发适合煤泥水煤浆燃烧的燃烧器和烧嘴以及高效稳定燃烧技术，对链条炉采用雾化火炬燃烧方式，对流化床锅炉采用煤泥水煤浆喷注燃烧方式，从配风、燃烧器、烧嘴、给料布点等方面，研究煤泥水煤浆在锅炉内均匀稳定燃烧措施，通过煤泥水煤浆在不同炉型内燃烧特性研究，提出锅炉改造设计计算方法，为煤泥水煤浆专用锅炉的设计提供技术数据。

2.3　目标

　　（1）简化选煤厂煤泥水处理工艺流程，优化产品结构，降低选煤生产成本和选煤厂基建投资。
　　（2）根据煤泥制浆特性和燃烧方式的不同，煤泥水煤浆浓度为55 %～65 %，能泵送。
　　（3）煤泥水煤浆在4～10 t/h链条炉或10～35 t/h流化床锅炉与原燃料混烧或全烧，燃烧效率提高5 %～10 %，锅炉出力基本保持不变，技术上能稳定燃烧2 000 h以上。
　　（4）锅炉污染物排放符合国家环保标准。
　　（5）研制煤泥水煤浆专用锅炉，蒸发量为10～75 t/h，提出锅炉本体设计、辅机选型与配套设计方法。

3　经济、社会效益分析

　　将矿区排出的煤泥制成煤泥水煤浆就地燃烧应用，不仅节约了能源，改善了环境，同时还能使选煤厂保持正常生产。用价值低廉的煤泥，代替优质煤或沸腾煤，经济效益显著。
　　徐州矿务局庞庄矿自备电厂（计40 t/h锅炉）燃烧煤泥水煤浆，烧煤泥4.5～5.0万t/a,取得经济效益188万元。
　　邢台矿务局东庞矿选煤厂生产煤泥4.06～5.0万t/a，按煤泥制浆制成50 %浓度左右的煤泥水煤浆供自备电厂发电计算，燃用5万t煤泥，每年可节省发电成本202万元。
　　开滦矿务局吕家坨对含灰38.87 %的煤泥制浆供给取暖锅炉燃烧与燃用原煤相比，燃用1.26 t煤泥（包括制浆费用）比燃用1 t原煤节省费用36.28元。
　　根据我国国民经济的发展，国家发展计划委员会规划到2000年煤炭入选量为4.5亿t,这样产生的煤泥量将有2 000万t以上,这些污染物亟待综合利用, 通过“矿区煤泥直接制浆洁净燃烧关键技术”的研究，将研究成果产业化，推广应用至整个煤炭矿区以及矿区周围地区，用这些煤泥制成煤泥水煤浆在改造后的链条炉或流化床锅炉上替代原煤或沸腾煤燃烧,或者在煤泥水煤浆专用锅炉上燃用,将会产生相当可观的经济效益和巨大的环保效益与社会效益。

4　结论与建议

　　(1）矿区煤泥的有效处理利用，既节约能源，又改善环境，同时能降低选煤厂的建设投资和生产成本。
　　(2）经过前期的研究试验说明，煤泥直接制成煤泥水煤浆，就地在锅炉中替代优质原煤或沸腾煤燃用，是解决矿区煤泥利用的一条有效途径，同时将会产生明显的经济效益和较好的环境、社会效益。将该技术推广到整个矿区和周围地区，具有较好的产业化前景和市场竞争力。
　　（3）建议国家有关部门给予政策和资金上的扶持，尽快解决煤泥直接制浆洁净燃烧产业化前期关键技术，并使其工程化和产业化。

作者简介　王柱勇　高级工程师，1988年毕业于中国矿业大学北京研究生部选矿工程专业，获硕士学位，一直从事水煤浆及煤加工科研、设计和管理工作，发表论文10余篇。地址：北京市和平里，邮码：100713。
作者单位：王柱勇　国家水煤浆工程技术研究中心
　　　　　王忠江　八一矿水煤浆厂