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当前水煤浆产业化中应注意的问题

2002/5/15 17:25:50       
王柱勇1) 蒋 煜2) 王忠江3)

(1. 国家水煤浆工程技术研究中心,北京市和平里,100013;

2. 大同煤矿集团煤气厂,山西省大同市, 037000;

3. 中国矿业大学管理学院,江苏省徐州市,221008)

摘 要 促进水煤浆技术的健康有序发展具有重要的现实意义和战略意义。阐述了 我国水煤浆技术的发展应用现状;并就目前在水煤浆产业化发展中应注意的一些问题提出了 合理化建议,如要开发水煤浆的用户市场,不能盲目建厂等。

关键词 水煤浆 应用 问题

 1 发展水煤浆技术的意义

水煤浆是一种新型煤基流体洁净环保燃料,发展和应用水煤浆既具有现实意义,又具有战略 意义。

1.1 替代部分燃料油,弥补石油资源的相对不足

我国油气资源相对贫乏,人均石油资 源量和人均产油量仅为世界平均水平的18%和21%,石油供需矛盾日益突出,2000年进口石油 7000多万t,约占国内石油加工量的1/3,花去大量外汇。据专家估计,2015年我国石油进 口量将占50%。 

1999年我国消耗燃料油约4000万t,从行业看,主要集中在电力系统、石油石化系统、建材 行业等。水煤浆的应用对象主要是发电锅炉、热电联供锅炉、工业锅炉、油田的采暖炉、热 采炉和陶瓷热风炉等。从地区上看,广东省燃料油消耗约占全国燃油总量的1/3。水煤浆的 应用,不仅给燃油企业带来明显的经济效益,同时可以节约外汇、节省石油资源,对我国 节约和替代石油资源、优化和改善能源结构,将起到积极的作用。

 1.2 代替散煤燃烧,降低污染、改善环境

目前我国水煤浆应用,除代油外还有利于环保。 我国煤炭约85%用于直接燃烧,煤炭占 终端能源消费的33.8%。能源终端利用效率仅为32%左右,比先进国家低10%左右。我国现有 的50万台工业锅炉中,<10t/h的占80%,<4t/h的占43%,平均锅炉运行效率为60%~65% 。燃煤引起酸雨覆盖区已超过国土总面积的30%。

将水煤浆用于中小型层燃锅炉,替代直接烧散煤,既可以取消城市煤场,减少散煤运输 造成的损失和粉尘污染,又可提高燃烧效率10%~15%,降低污染物排放。

2 水煤浆技术的发展现状

我国水煤浆技术研究始于1982年,受到了国家和政府的重视,经过近20多年的研究开发和工 业 性试验,形成了具有一定规模的科研试验基地和水煤浆生产应用点。据不完全统计,2001年 全国燃烧水煤浆约90万t,是2000年的2倍。

2.1 水煤浆制备技术生产状况(表1、表2)

研究表明,我国有丰富的制浆原料煤(动力煤、炼焦煤)。我国现有的水煤浆厂(车间) ,采用的制浆工艺种类较多,基本包含了世界各个国家的制浆工艺,如洗精煤(低 灰原煤)高浓度磨矿工艺、洗精煤中浓度磨矿工艺、浮选精煤高浓度磨矿工艺、浮选精煤和 水洗精煤高浓度联合制浆工艺等。我国自行设计的制浆厂均采用洗精煤(低灰原煤)高浓度 磨矿工艺或浮选精煤高浓度磨矿工艺。

添加剂是水煤浆制备的关键技术之一。根据不同煤质特点,我国自行开发了腐植酸类、木质 素、萘系和高分子添加剂,并形成了一定生产能力(15000t/ a),可以替代进口产品。目 前根据煤种不同,吨浆添加剂成本在20~40元之间。

我国目前已有生产水煤浆主要设备的专业生产厂,如球磨机制造厂,水煤浆输送泵、搅拌器 生产厂等,主机生产能力为28~30t浆/h。目前我国水煤浆制浆厂总设计能力为2.58Mt/a, 水煤浆厂数量和总生产能力均居世界第一位。

 表1 我国水煤浆品种(略)

2.2 水煤浆燃烧技术应用状况

2.2.1 水煤浆燃烧技术。

拥有多种炉型的改炉或水煤浆专用炉技术。我国应用水煤浆的炉型较多,现已拥有<35 t/h工业锅炉、<230t/h 电站锅炉及一些炉窑(如轧钢加热炉、退火炉、煅烧炉、陶瓷喷雾 干 燥塔热风炉等)的改炉技术或专用锅炉制造技术。水煤浆喷嘴应用能力达5t/h,喷嘴寿命达3 000h。

表2(略)

2.2.2 水煤浆应用

(1)水煤浆代油。 “六五”、“七五”、“八五”期间,北京造纸一厂20t/h、60t/h燃油 锅炉改 烧水煤浆,2台35t/h水煤浆专用锅炉使用水煤浆。山东华能白杨河发电厂3台230t/h燃油锅 炉改烧水煤浆,已运行3年,到2001年底,燃烧水煤浆近80万t,其中2001年燃烧水煤浆30万 t,锅炉负荷调节范围40%~100%,锅炉效率大于90%,燃烧安全稳定。燕山石化公司220t/h 水 煤浆专用锅炉,为日本绿色援助项目,2000年3月开始运行,共燃烧水煤浆25万t。今年拟 再上1台220t/h水煤浆锅炉。茂名发电厂2台220t/h燃油锅炉改烧水煤浆,2000年10月试运 行,目前正在进行410t/h锅炉改烧水煤浆工作。汕头发电厂220t/h燃油锅炉(该锅炉原设计 燃油)改烧水煤浆,2001年7月投入试运行,取得良好效果;陶瓷喷雾干燥塔热风炉(原烧 柴油)改烧水煤浆,水煤浆专用喷雾干燥塔热风炉已使用60余台。胜利油田3MW、7MW燃油锅 炉改烧水煤浆,2001年已改造10台。

(2)水煤浆代煤。绍兴轧钢厂、桂林轧钢厂连续轧钢加热炉(原烧散煤)改烧水煤浆,前 者连续运行了8年;4t/h、10t/h链条锅炉,10t/h、20t/h、35t/h流化床锅炉全烧煤泥水煤 浆或与原煤、劣质煤混烧在多个矿区试验成功。目前使用水煤浆取暖锅炉10多台,主要集中 在枣庄矿区和新汶矿区。

(3)水煤浆为气化原料。Texaco气化炉以水煤浆为原料,生产合成氨、甲醇等,已在鲁南 化肥厂、渭河化肥厂、上海焦化有限公司、淮南化工总厂成功得到应用。

3 目前存在及应注意的问题

目前,由于国家重视和市场的需要,水煤浆出现了良好的发展势头,特别是近2年,由于油 价较高,水煤浆市场比较红火,但也存在着一些问题,为了使水煤浆产业健康有序地发展, 我们必须解决这些问题并避免这些问题的发生。

3.1 对水煤浆的重要性缺乏足够认识

对水煤浆的认识,我们应统一到1996年1月19日江总书记视察水煤浆工作时的指示精神上来 ,“ 在中国缺油的背景下,应该把水煤浆技术作为一个战略问题来考虑,这是一件十分重要的工 作。”水煤浆不仅仅是一种煤代油流体燃料,有以上所述诸多优点,也不仅仅是应用水煤浆 后企业具有较好的经济效益,而是关系到国家节油替油的大事,影响到我国能源安全的大局 ,因此我们必须加强水煤浆重要性的宣传力度,使水煤浆在我国尽快推广应用。

3.2 应用水煤浆是有条件和范围的

(1)环保要求问题。从技术上看,目前水煤浆可以用在电站锅炉(国外最大容量为194 0t/h,国内目前使 用的为230t/h)、工业锅炉、轧钢加热炉、陶瓷喷雾干燥塔等代油燃烧,代油的形式一种是 将原锅炉改造成燃烧水煤浆,另一种是制造专用锅炉燃烧水煤浆。从经济上看,水煤浆代油 具 有明显的经济效益,一般燃油到厂价是水煤浆到厂价的2.5~3倍时,企业使用水煤浆有较高 的积极性,煤泥水煤浆在矿区链条锅炉代煤燃烧也有经济效益,另外还可处理矿区大量存 在 的煤泥,节约资源,改善环境。从环境上,燃烧水煤浆后,均符合国家有关环保质量标 准看但在上水煤浆项目和应用水煤浆时,要注意当地的环境总量要求问题,以免后 续不利影响。如汕头热电厂使用水煤浆后 ,每年可向大气少排3000t 二氧化硫(原燃用中东燃油,硫分在3%左右,水煤浆中煤硫分 小于0.5%),环保效益特别明显,因而受到当地政府和厂家的欢迎。而在燕山石化公司动力 厂第三电站燃用水煤浆后,二氧化 硫的排放总量增加(原烧大庆渣油硫分在0.1%~0.2%,水煤浆中煤硫分小于0.5%),由此 引起了一些麻烦。虽然两个单位都使用水煤浆,水煤浆性质相似,但由于其地理位置不同 ,原烧燃料不同,因而使用水煤浆后产生不同的环保效应。所以对每个水煤浆改造项目,要 根据浆源(包括浆价)、运输、锅炉条件、用户场地、环境、经济等进行多燃料方案分析比 较。如发电厂燃油锅炉改造,如果没有足够的场地(储煤场、灰场),环保要求又较高时, 最适宜应用水煤浆燃料,它投资低、工期短(220t/h锅炉改造工期6个月即可)。

(2)用户市场开发问题。不能盲目上水煤浆生产厂,水煤浆市场开发是水煤浆产业化 的关键,水煤浆厂要讲规 模、讲布点、讲产品质量。水煤浆是一种燃料,是一种能源,在目前发展初期其能源体系尚 未建立,基本上一对一供给,即1个水煤浆厂供给1个用户,这样由于用户担心水煤浆来源 的不稳定性,一定程度上影响了水煤浆用户的开发和使用。由于规划调节不够,出现了浆源 与用户不衔接。有用户的地方无浆源,有浆源的地方无用户,另外在水煤浆宣传上存在完 美性,制浆过热,用户开发滞后,造成水煤浆供求关系失衡,每个水煤浆厂为了优先占领市 场,竞相压价,影响水煤浆厂的正常发展。目前全国水煤浆生产能力大于需求,这主要由以 下原因产生的:一是没有足够的水煤浆生产能力,没有足够的水煤浆产品供给,用户锅炉不 会改造成燃烧水煤浆,所以先有生产能力,后有用户改造;二是用户改造后,有的自己又建 水煤浆厂,从而增加了制浆能力;三是新的用户开发没有及时跟上。因此目前要加强用户市 场开发,不要盲目建水煤浆厂。

水煤浆厂的建设,就整个国家而言要根据我国可供制浆原料煤和用户的分布情况,尽量利 用动力煤资源,在合理运输半径内、经济最佳的条件下进行合理布点规划。就每一个建设水 煤浆厂的企业而言,首先考虑的是用户,最好和用户以各种形式合建,如成立股份公司,将 双方的利益拴在一起。自己独立建水煤浆厂,要搞清用户是谁。我的浆厂比用户自己建浆厂 优势在哪里,煤源、运输尤其是水煤浆价格是否具有优势,另外必须和用户建立固定的长期 供浆协议。山 西省拟将大同建成大型水煤浆生产基地(1000万t/a),笔者认为首先要有足够的适合制浆 原料煤;第二水煤浆达到一定规模(如500万t/a)后,必须采用管道输送方式,才能保证水 煤浆的大量稳定供给,同时该运输方式运输成本低;第三要有市场基础(国内、国外),最 后就是水煤浆的价格优势,要比用户自己建浆厂成本低或者持平,这也是最主要的。

(3)各类水煤浆厂有不同特点。水煤浆厂按位置可分为矿区水煤浆厂、用户水煤浆厂和 中央水煤浆厂3类。矿区 水煤浆厂建在矿区,如八一水煤浆厂,它的优点是可利用矿区的一些公用设施,制浆煤源 稳定可靠,特别是利用选煤厂浮选精煤制水煤浆,不仅制浆成本低,而且能改善选煤厂精煤 产品质量,提高市场竞争力,缺点是水煤浆运到用户有运输可靠性的问题,有时会影响用户 的正常使用,同时在运输中比运煤多运了20%的水,增加了运费,另外它生产的是商品水 煤浆,需要一定的运输距离才能供给用户使用,因此对水煤浆的质量要求较高。用户水煤浆 厂 紧靠用户建设,如白杨河水煤浆厂,水煤浆运输距离短,对水煤浆的质量要求相对较低,因 此制浆时添加剂的添加量相对较少,制浆加工费较低,水煤浆使用方便,还可以给企 业 增加了就业机会,缺点是增加了1套设施和1套人马,增加了管理工作量,另外还存在煤源 的 可靠供给问题。中央水煤浆厂既不靠近矿区,也不靠近用户,如北京水煤浆厂,建设在用户 中央,然后将水煤浆产品向各个用户配送,它投资大,对水煤浆质量要求高,存在一个运输 半径问题,一般认为,300km内采用汽车运输较为经济。

当前大型水煤浆用户改烧水煤浆, 开始使用外供水煤浆进行调试和试运行,然后自己建水煤浆厂,如白杨河电厂(原八一水 煤浆厂供给)、茂名电厂(现兖日水煤浆厂提供)、燕山石化公司(现大同汇海、北京、邢 台等水煤浆厂提供)。笔者认为小型用户(如年用浆量不足二三万吨)在水煤浆价格适宜时 ,可不必建水煤浆厂,大型用户(如电厂)考虑到水煤浆运输的可靠性和成本,自己建一定 规模水煤浆厂是必须的,外来水煤浆用来补充。

(4)水煤浆技术开发问题。水煤浆技术为高新技术,企业进行水煤浆项目时要选择有能力 的单位承担。 水煤浆 技术包括水煤浆制备技术、水煤浆储运技术和水煤浆燃烧技术等,是一项涉及多门学科的技 术。水煤浆燃烧技术(用户开发)是水煤浆产业化的龙头和关键,虽然我国经过20 年的水 煤浆的攻关和开发,形成了以国家水煤浆工程技术研究中心为核心的水煤浆研究、工程化的 组织体系,建立了研究开发、生产制造、工程化应用网络和水煤浆生产、燃烧、添加剂示范 基地,成立了水煤浆制备、添加剂生产、储存运输、燃烧、工程设计专业研究机构,但由于 燃烧设备的种类较多,容量不一,当前燃烧技术力量跟不上市场的需要,同时水煤浆为系统 技术,需要整个技术配套。有些单位或个人趁当前水煤浆市场比较热,在本身没有技术和实 力的基础上 ,打着水煤浆高技术的牌子,推销产品、承揽项目,结果扰乱水煤浆技术市场,影响水煤浆 产业 的声誉。因此建设单位进行水煤浆工程开发(建设水煤浆厂、锅炉改烧水煤浆等)时应选择 有能力、有业绩、有信誉的单位作为技术保障,以保证水煤浆工程的顺利实施。

4 “十五”期间我国水煤浆技术的发展与展望

水煤浆技术在我国已基本成熟,具备产业化和推广应用的基本条件,并出现较好的发展势头 ,应用前景广阔。目前水煤浆生产正向大型化、规模化方向发展,在建规模为145万t/a(大 同汇 海二期70万t/a,茂名浆厂50万t/a、燕化浆厂25万t/a,霸州浆厂3万t/a),今年底将建成 百万吨级水煤浆厂;水煤浆的应用正向多元化发展,目前正进行410 t/h 、670 t/h电站锅 炉燃烧水煤浆工作,2t/h、4t/h、6t/h、10t/h等中小型锅炉应用水煤浆工作和陶瓷行业窑 炉改造水煤浆工作。国家有关部门提出“十五”期间水煤浆的发展规划,2005年水煤浆产量 将达到1000万t左右,形成代油400~500万t/a的能力。

“十五”将是水煤浆技术推广应用的重要时期,国家有关部门在进行水煤浆代油市场调 研和水煤浆技术发展规划的基础上,正在组织进行推进水煤浆技术产业化政策研究和制订工 作, 同时研究制定水煤浆质量等一系列国家标准,进一步完善和提高现有水煤浆技术,解决产 业化过程中的关键技术,进行水煤浆产业化的工程示范。

5 建议

(1)应学习和利用好目前国家制定的有利于发展水煤浆的规划、政策和导向。

2001年国家经贸委发布的《节约和替代燃料油“十五”规划》中把水煤浆技术作为替代燃料 油的重要技术措施之一;《煤炭工业“十五”发展规划》中规划2005年水煤浆产量达1000万 t;《当前国家重点鼓励和发展的产业、产品和技术目录(2000修定)》和《当前优先发展 的高技术产业化重点领域指南(2001年度)》也将水煤浆技术列人其中。

(2)应进一步降低水煤浆成本,提高和完善燃烧应用技术及装置,加强设备的可靠性和系列化、标准化。并对水煤浆产业化中的一些关键技术(设备大型化、直接点火、脱硫型 水煤浆等)进行开发。

(3)应加强统一规划、组织协调,使水煤浆健康有序发展。进一步加强技术示范工作,在 重点应用领域,建立水煤浆技术产业化示范工程,推进水煤浆的规模化应用。

(4)应尽快制定发展水煤浆产业的政策,包括技术政策和优惠鼓励政策。如国家制定限制 使 用燃油的行业,鼓励使用水煤浆技术改造现有燃油锅炉;以国债资金支持和鼓励锅炉改烧水 煤浆和建设水煤浆厂项目;锅炉改烧水煤浆后增加的经济效益3~5年内免征企业所得税。

(王柱勇,国家水煤浆技术工程研究中心副主任,长期从事水煤浆系统技术的技 术研究和推广应用工作)

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