水煤浆燃烧
水煤浆燃烧技术简介
水煤浆燃烧技术一、水煤浆概述水煤浆是一种煤基的液体燃料，一般是指由60－70%的煤粉、40－30%的水和少量的化学添加剂组成的混合物。
它是20世纪70年代世界范围内出现石油危机的时候，人们在寻找以煤代油的过程中发展起来的石油替代技术。
水煤浆既保持了煤炭原有的物理化学特性，又具有和石油类似的流动性和稳定性，而且工艺过程简单，投资少，燃烧产物污染较小，具有很强的实用性和商业推广价值。
水煤浆的用途十分广泛，它可以像油一样的管运、储存、泵送、雾化和稳定着火燃烧，其热值相当于燃料油的一半，因而可直接替代燃煤、燃油最为工业锅炉或电站的直接燃料；水煤浆还是理想的气化原料，产生的煤气化可以用于煤化工或用于联合循环发电；对于特制的精细水煤浆，还可以作为燃气轮机的燃料使用；可见，水煤浆技术是洁净煤技术的一个重要组成部分，发展水煤浆技术具有十分重要的意义。
（1）替代石油，合理利用我国能源资源由于水煤浆具有同石油一样的流动和雾化特性，因此，以水煤浆替代石油可以利用原有设备，改动工作量很小，投资小。
（2）解决煤炭运输问题我国煤炭资源丰富，但地区分布极不平均，北煤南运和西煤东运的局面将长期存在。
靠铁路运输既增加了铁路的负担，又对沿途环境造成了污染。
发展水煤浆进行管道运输将在很大程度上缓解能源运输的压力和污染问题。
（3）降低煤利用过程中的污染制备水煤浆的原料煤是经过洗选的，含灰量和含硫量都大为降低，燃烧后产生的飞灰和SO2都比一般的燃煤锅炉低。
同时由于水煤浆中的水分在燃烧时具有还原作用，理论燃烧温度也比相同煤质的煤粉燃烧低200℃左右，因此可以在一定程度上降低NOX的排放量。
二、水煤浆的特性水煤浆作为一种替代燃料，除了具有原有煤的特性，如发热量、灰熔性、各组分含量外，还具有一些特殊的性质要求。
（1）水煤浆的浓度水煤浆的浓度是指固体煤的质量浓度，它直接影响到水煤浆的着火性能和热值。
浓度越大，含水量越少，就越容易点燃且发热量高。
煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施
煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施
煤质的变化对于水煤浆气化炉燃烧过程会产生一系列的影响，主要包括燃烧稳定性、
燃烧效率和炉内温度分布等方面。
针对这些影响，可以采取一些改进措施来提高炉燃烧效
果和稳定性。
煤质的变化对燃烧稳定性有很大的影响。
在水煤浆气化炉中，由于煤质的变化，煤粉
的流动性、碳含量和灰分含量等参数都会发生变化，从而影响燃烧过程中的火焰稳定性。
为了提高燃烧的稳定性，可以采取优化配煤方案的措施，通过调整不同煤种的比例和粒度
分布等参数，使得煤粉的燃烧性能在一定范围内保持稳定。
煤质的变化会对燃烧效率产生影响。
煤质的变化会导致燃烧过程中的温度分布不均匀，烟气中的未燃烧物增加，从而降低炉燃烧的效率。
为了提高燃烧效率，可以采取适当的调
整煤粉颗粒大小和煤粉的进料速率等措施，使得煤粉在炉膛中的停留时间适中，燃烧充
分。
煤质的变化会对炉内温度分布产生影响。
煤质的变化会导致燃烧过程中的火焰温度和
炉内温度分布不均，从而影响炉内煤气产生速率和质量。
为了改善炉内温度分布，可以采
取一些措施，如优化燃烧器的设计、改变燃烧的工况等，使得火焰温度和炉内温度分布更
加均匀。
还可以通过改进炉内的燃烧设备和增加燃烧辅助设备来降低煤质变化对燃烧的影响。
在气化炉中可以增加一些增温器和燃烧空气预热装置，通过预热煤粉和燃烧空气来提高燃
烧效率和稳定性。
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉工作原理
水煤浆锅炉是一种利用水煤浆作为燃料的锅炉设备。
它的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 煤浆制备和供给：煤粉经过破碎、磨煤机煤磨和煤浆稀释处理后，变成煤浆。
煤浆通过泵输送到锅炉燃烧室内。
2. 煤浆燃烧：煤浆通过喷嘴喷射到炉膛内，同时利用气体（通常为空气）提供所需的氧化剂。
在燃烧室内，煤浆迅速燃烧，产生高温的燃烧气体。
3. 热交换：燃烧产生的高温气体通过锅炉的烟道，与锅炉内的水进行热交换。
燃烧气体释放的热能被水吸收，使水升温并转化为蒸汽。
4. 蒸汽利用：蒸汽通过各种管道输送到需要蒸汽的地方，例如汽轮机、加热设备等。
蒸汽利用后，会转化为机械能或进行热交换。
5. 烟气处理：燃烧产生的烟气中含有一定的污染物，需要通过除尘器、脱硫器等设备进行处理，以减少对环境的影响。
总的来说，水煤浆锅炉的工作原理就是通过煤浆燃烧产生高温气体，利用热交换使水转化为蒸汽，并将产生的蒸汽输送和利用，同时对燃烧产生的烟气进行处理，实现能量的转化和利用。
水煤浆两种燃烧方式对比
粒化器 鼓风机 引风机 除渣机
及喷枪
合计
流化燃烧
技术
有
无
无无无
有
有
有
无
耗电功率 4KW
132 110
246KW
压力雾化 燃烧技术有Βιβλιοθήκη 有有有有无
有
有
有
耗电功率 4KW 2.2
1.5
90
37
110
3
247.7KW
性能及燃料对比
以20t/h锅炉为例：
燃料燃尽率
锅炉热效率
悬浮流化 燃烧技术
99%
89%
压力雾化
燃烧技术
98%
83%
吨汽耗浆量 （热值4500大卡计）
适应燃料
燃料挥发分 要求
149.8kg
Ⅲ级以上
水煤浆,且 热值在3800 大卡以上即
满足
≥20%
160.6kg
Ⅱ级以上 水煤浆，热 值4300以上
≥30%
环保性、操控性对比
悬浮流化 燃烧技术
SO2原始排放浓度 (含硫以0.6%计）
NOx原始排放浓度
水煤浆悬浮流化与压力雾化燃烧 性能及耗电功率对比
注：本文只对两种燃烧方式的燃烧系统作对比，其他系统如 水汽系统、烟气处理系统皆为同等配置，不作比较。
系统工艺流程对比
悬浮流化燃烧工艺流程图
压力雾化燃烧工艺流程图
系统工艺流程对比
主要燃烧设备（电功率以20t/h锅炉为例）：
燃烧器
功率
供浆泵 搅拌罐 过滤器 空压机
悬浮流化高效洁净 燃烧技术效果视频
水煤浆悬浮流化清洁燃烧技术
减排方面
抑制PM2.5 生成：粒化给浆，流化悬
水煤浆燃烧技术
１ 水煤 浆 的雾化
１１ 水煤 浆 的雾 化 要求 ． 水煤浆雾化质量 的好坏主要取于雾化喷嘴
的质量。由于水煤浆本身的特殊性 ， 因而对于喷 嘴的雾化提出如下几方面的质量要求。 １ １ １ 具 有 良好 的雾 化 特 性 ，能 够 稳 定 着 ．． 火 ，并 有较 好 的燃烧 特性 和较 高 的燃 烧 效率
运行
定贮 存条 件下 不 沉淀 、易雾 化 、燃烧 效率 高 的燃 烧性 能 及 减 少 大气 污染 物 排 放 的 特 点 ，
可 替代 油 、气用作 工 业锅 炉 、电站锅 炉 、工
由于水煤 浆是 固液两 相流体 ，在 制备 过
程 中不可 避免地 会有 一些 粗粒子 混入 ，而 且 在运输 过 程 中也 会 有 一 些 杂 质 掉 进 水 煤 浆
粒所 占的 比重 大 ，着 火就 容易 ，但是 粒径 分
布很 广时将 影 响颗粒 的燃 尽程 度 。
１２ Ｙ型雾 化喷 嘴 ．
根 据 以上要 求 ，在集 合 国内外各 种水煤
浆 喷 嘴的优 点 的基 础 上 ，我们设 计 了一种单 孔 Ｙ型雾 化喷 嘴 ，如 图 １ 示 。 所
颗粒 粒径 分 布 影 响雾 炬 的 着 火 和燃 烧 。 在 相 同平均直 径 下 ，粒 径分 布广 ，说 明细颗
烧特 性 。
浆 ，一部 分煤 浆在 气流 的 冲击 下形 成雾 滴直 接 喷人炉 膛 燃 烧 ；另一 部 分 煤 浆 被 气 流 冲
向壁 面 ，形成 一 流动 的薄膜在 气 流高速 作用 下 产生 表面 波 ，形 成初 次雾 化 ，煤浆亦 被加 速 ，使 煤浆膜 变 薄 ，之后 混合 液经 过喉 口得 以再 次混合 、加速 ，离 开喷 嘴后 ，失去 了煤
水煤浆燃烧技
水煤浆燃烧技术水煤浆是一种煤基流态燃料，通过雾化后可高效燃烧。
在组织水煤浆燃烧时，喷嘴的雾化技术和燃烧器的配风技术是保证水煤浆着火和稳定燃烧的两项关键技术。
1.喷嘴雾化技术：良好的喷嘴雾化可以减少水煤浆液滴的细度，从而缩短水煤浆的着火距离，为水煤浆着火、燃烧提供了一个良好的基础。
由于水煤浆的特殊性质，水煤浆喷嘴必须具备良好的雾化特性，能稳定着火，并有较好的燃烧特性和较高的燃烧效率；具有良好的防堵性能，能长期连续运行；具有较长的使用寿命；具有较低的气耗率；合适的雾化角和射程；负荷调节性能好，在一定的负荷变化范围内，喷嘴仍然维持较好的雾化性能。
2.水煤浆燃烧器：水煤浆燃烧器又称为配风器，是水煤浆燃烧的又一个关键设备。
水煤浆着火热的主要来源是依靠高温烟气的回流，这就需要对燃烧配风的进行合理的组织，以使煤浆雾炬得到有效地加热，能够及时着火。
同时，合理的配风是加强燃烧室内湍动，提高水煤浆燃烧速度和燃烬度的关键。
合理的配风还将影响到污染物的排放，分段送风可控制NOx的生成和排放。
另外，一二次风混合适时适量，可保证燃烧的稳定性和经济性。
总之，炉膛中的燃烧工况主要是通过燃烧器的结构及其布置来决定的。
燃烧器按其空气动力学特性可分为旋流式和直流式。
旋流型燃烧器是利用旋转气流产生合适的回流区，用回流的高温烟气来加热燃料，保证其稳定地着火和燃烧。
水煤浆锅炉1、水煤浆锅炉基本原理水煤浆锅炉要求的燃料（水煤浆）从储浆罐，经供浆泵、过滤器，混合高压风经特制喷枪送入燃烧器，在油点火系统辅助等前提条件下，水煤浆在炉膛内独立燃烧。
烟气经锅炉燃尽室、对流管束、省煤器等，从锅炉尾部排出，通过专用除尘器脱硫除尘，达到环保标准后，经引风机进烟囱排入大气。
炉膛内燃烧后的极少灰渣，通过除渣系统排出炉体外。
2、水煤浆环保锅炉的特点①、最大限度地吸取了燃煤和燃油锅炉的优势，即类似燃煤的锅炉运行成本，类似燃油设备的方便工作方式，解决了传统燃煤锅炉容易污染环境的问题和燃油锅炉运行成本昂贵的问题；②、高效环保特点：水煤浆锅炉可以迅速达到900℃〜1200℃连续稳定自动燃烧，避免了燃煤锅炉加煤时低温燃烧不充分的污染过程，也避免了燃油锅炉高温（1300℃以上）燃烧产生的大量的氮化物污染（如汽车尾气）。
煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施
煤质变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响及改进措施煤炭是我国主要能源资源之一，其气化技术是煤炭清洁高效利用的重要途径之一。
水煤浆气化技术是一种被广泛应用的气化技术，其主要由水煤浆制备、输送和气化三个环节组成。
四喷嘴水煤浆气化炉是水煤浆气化技术的主要设备之一，其性能和稳定运行对气化工艺及煤质具有重要影响。
煤质的变化对四喷嘴水煤浆气化炉燃烧的影响十分重要，并且需要采取相应的改进措施。
1. 煤质变化对火焰特性的影响煤质的变化会直接影响水煤浆的喷射性能和燃烧特性，影响火焰的形状、温度和分布。
如果煤质发生变化使得水煤浆中的煤粉颗粒大小分布发生变化，可能导致火焰温度不均匀，影响炉内燃烧效果。
2. 煤质变化对炉内温度的影响煤质的变化会直接影响炉内的温度分布，进而影响气化反应的进行。
如果煤质中灰分含量增加，煤质变得更加脆弱易碎，可能导致燃烧温度升高，炉内产生过多灰渣，造成炉膛积灰过多，影响炉内温度。
3. 煤质变化对气化效率的影响煤质的变化还会影响气化效率，导致气化过程中产气量减少，气质下降等问题。
煤中揮发分和焦油成分的变化都会影响气化效率，导致产气量减少，气质下降，化学热效率降低。
二、改进措施1. 煤质适应性考量对于水煤浆气化炉的设计需要充分考虑煤质变化对燃烧的影响，选用适当的煤种和适宜的处理方法以提高炉内煤粉颗粒的均匀度，减少煤细粉在管道输送过程中的重新聚集现象。
2. 炉内装置优化通过优化四喷嘴水煤浆气化炉的内部结构和喷射设备，提高燃烧效率，减少煤粉颗粒在炉内燃烧过程中的堆积、聚集现象，减少炉内积灰量。
3. 煤-水浆比例优化通过调整煤-水浆比例，使得喷射的煤粉颗粒分布更加均匀，提高燃烧效率，减少炉膛内积灰量。
4. 控制燃烧温度通过控制燃烧温度，避免因煤质变化导致的炉膛温度异常升高，减少积灰和煤粉颗粒重新聚集产生大颗粒现象，提高燃烧效率。
5. 加强监控和维护加强对四喷嘴水煤浆气化炉的监控和维护，及时发现煤质变化对燃烧的影响并及时调整操作参数，保持气化炉的正常运行。
工业废弃物水煤浆的燃烧特性研究
（ １ ． Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｃ ｏ ｎ ｓ ｅ ｒ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｓｔ ｎ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ １ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
（ Ｃ ｈ ）ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｔ ｗ ｏ Ｃ ＷＭ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ， ｔ ｈ ｅ ｉ ｆ ｒ ｓ ｔ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｅ ｘ ｐ ｏ ｎ ａ ｓ ｔ ｅ Ｃ ＷＭ ａ ｒ ｅ ｌ ｏ ｗ ｅ ｒ ｔ ｈ ａ ｎ ｔ ｈ ｏ ｓ ｅ
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水煤浆的燃烧过程的特点
• (1)由于水煤浆合有30％一35％的水分， 燃烧时蒸发水分需要吸收热量，所以水 煤浆的着火热量要比煤粉的着火热量高。 • (2)水媒浆以喷雾方式进入燃烧区，入口 速度很高，一般要求达到200-300m／s， 而燃烧煤粉时则由一次风带入炉膛，风 速仅有20一30m／s。
• （3）水煤浆中含有30%一35%的水分。一方面，使水 煤浆在燃烧时要损失部分热值（约3%-4%)；另一方 面，使水煤浆着火所需的热量增加，存在着火滞后 的现象。水煤浆在着火方面比煤粉要困难，因此， 必须采用比燃烧煤粉更有效的、稳定着火的技术。 合理配风是水煤浆稳定、安全燃烧的重要条件。所 以配风器产生的空气功力场必须能与水煤浆雾化炬 结构良好地配合，要求水煤浆压力为0.4-0.7MPa； 雾化介质的压力为0.7—1.0MPa，这样即使在较低负 荷的情况下，也能保证雾炬中小颗粒的稳定着火， 并使一部分高温烟气产生回流作为热源来迅速点燃 雾炬中的小颗粒。旋转射流能在中心部位出现负压， 形成回流，所以一般煤浆燃烧器都采用这种方式。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4
结语
近年来，随着石油价格的持续上涨和波动， 近年来，随着石油价格的持续上涨和波动，相 当一部分国家对水煤浆技术十分关注， 当一部分国家对水煤浆技术十分关注，从能源 的安全、 的安全、价格和环保角度迫切希望实施水煤浆 项目。我国是一个富煤少油的国家，水煤浆作 项目。我国是一个富煤少油的国家， 为新型代油环保燃料， 为新型代油环保燃料，正被越来越多的企业所 认识， 认识，采用水煤浆技术进一步改善煤炭企业的 产品结构，可提高煤炭企业经济效益。 产品结构，可提高煤炭企业经济效益。水煤浆 技术还可以解决一些燃煤企业环保及工艺过程 调节的问题。而且可以利用工厂有机废水（ 调节的问题。而且可以利用工厂有机废水（如 造纸黑液）制成水煤桨燃烧。 造纸黑液）制成水煤桨燃烧。水煤浆技术符合 早期国家制定的“以煤代油、压缩烧油” 早期国家制定的“以煤代油、压缩烧油”的能 随着现代科技的进步， 源政策和环保政策 ，随着现代科技的进步， 将会得到越来越快、越来越完善的发展。 将会得到越来越快、越来越完善的发展。
• (4)在水煤浆的水分被迅速蒸发 后，其燃烧特性要优于煤粉颗粒 的燃烧，这是因为水煤浆雾滴在 经干燥和析出挥发分后，所形成 的炭粉比煤粉颗粒具有更大的比 表面积和微孔容积，从而更有利 于提高煤粒燃烧的化学反应速度 和炭粒的燃尽。工业实验结果表 明，水煤浆的燃烧效率可以达到 99.8％。
• (5)水煤浆是不能直接点燃的、在引燃水煤浆 之前，或用柴油、或用天然气、或用木材．将 炉窑加热升温至适宜水煤浆能够点燃的温度， 方可切断柴油或天然气等．喷入水煤浆。一殷 情况下．炉窖温度可控制在600一700摄氏度左 右，若水煤浆中挥发分含量高时，则引燃点火 温度低，反之，则引燃点火温度高。 • (6)燃烧水煤浆时所产生的烟尘的静电可收集 性优于燃烧煤粉，这是因为在制备水媒浆时， 往往需要添加一些含钠的化学药剂，致使烟尘 中的氧化钠含量较高，导致烟尘的电阻率下降， 从而有利于燃烧后烟尘静电收尘。
水煤浆的燃烧可分为五个阶段
• 第一阶段：蒸发水分预热及雾化； • 第二阶段：加速加热水分完全蒸发，煤 浆颗粒结团； • 第三阶段；水煤浆中的挥发分析出并着 火，即一般的形成火焰阶段； • 第四阶段；强力燃烧阶段，并伴有水煤 气反应； • 第五阶段：燃烬阶段。
• 水煤浆燃烧过程的基本原理，是依靠水 煤浆在人炉前燃烧器处预热蒸发，和通 过喷嘴使煤、水、蒸汽三项物质在不同 压力下．合理配合雾化，使煤颗粒均匀 雾化，以利于快速蒸发和高效率燃烧。 其目的是提高燃烧效率，减少SO2的分离 和Nox的生成。
CaCO3 + S → CaS + CO + O2
水煤浆制备初期阶段生成硫化钙 随着水煤浆的燃烧，石灰石发生热分解，同时 发生氧化反应:
CaCO3 → CaO + CO2 S + O2 → SO2
脱硫反应:
SO2 + CaO + 1 / 2O2 → CaSO4
生成的固体 CaSO 通过除尘器和锅炉底渣排出.
水煤浆的燃烧
李涛鹏
什么是水煤浆？ 什么是水煤浆？
• 水煤浆是由大约65%的 水煤浆是由大约65%的 65% 34%的水和1%的添 的水和1% 煤、34%的水和1%的添 加剂通过物理加工得到 的一种低污染、高效率、 的一种低污染、高效率、 可管道输送的代油煤基 流体燃料。具有燃烧效 流体燃料。 益高、负荷调整便利、 益高、负荷调整便利、 减少环境污染、 减少环境污染、改善劳 动条件和节省用煤等优 点。
(7)燃烧过程SO2，NOx的控制 水煤浆在制备过程中(洗选)可以除去部分硫分，而且，还可以在水煤 浆的制备过程中加入一定比例的石灰石粉，从而在水煤浆的燃烧过程中 进行脱硫。 试验表明，当燃烧温度在1200—1250℃范围内，脱硫率可以 达到50％，从而可以显著减少排烟中浓度。另外水煤浆的燃烧温 度比常规煤粉炉燃烧温度(1400—l 500 ℃)低100一200℃，使N0x 的生成员显著降低。 水煤浆脱硫化学反应过程如下：