工业洁净型煤的技术研究与应用

钱剑青
（浙江大学）

工业锅炉与窑炉在原煤散烧中，存在着燃烧效率低、烟尘排放不达标等问题，如何实现高效、洁净与稳定燃烧，在锅炉运行中急待解决。针对我国国情，选择切实可行的整改方案，投资少、见效快的应用技术是十分必要的。浙江大学从“七五”期间就注重技术与生产相结合，进行“工业型煤炉前成型技术”的深入研究和大量的工业性试验，从技术研究—工业性试验—应用推广，经历了十六年的不断探索和不断发展，取得了显著成效。近年来，创建了杭州洁净型煤的示范工程，并推广到重庆、江西等地，取得一定的效果。根据不同地区的不同情况，在集中成型、配送到户的技术路线方面，我所与用户单位共同建成一条年产3万吨的免烘干型煤生产线，达到了预期效果。

一、工业洁净型煤工程成套技术
工业锅炉洁净型燃烧技术主要分两类：一类是集中配煤，分散成型；另一类为集中成型，配送到户。不管采用那一类技术，必须以满足锅炉燃烧特性为主，采取配煤、成型、燃烧控制为一体，达到一定的固硫率和燃烧效率为目的。

（一）、集中配制、炉前成型技术
洁净型煤集中配制、分散成型技术经过大量的工业性试验，现已实施推广。本技术包括筛分、配制、成型和炉内燃烧固硫等几部分，组成一个完整的成套工程技术。这有利于减少污染物排放与热能利用率的提高，并从提高洁净煤的煤质、型煤的燃烧和固硫特性上加以改善，达到洁净燃烧的效果。在杭州已形成一条年生产能力可达到30万吨的洁净型煤生产线，洁净型煤用户单位达到52家，该项目在98年通过了浙江省科委的成果鉴定，并被列入“98年国家级火炬计划项目”， 2001年获得国家发明专利证书；在重庆建立一条年产量可达50万吨的洁净型煤生产线，确定了重庆市和柳州市的推广示范点；另外、在南昌也建立了一条年产15万吨洁净型煤生产线。从煤炭行业的可持续发展来认识，推广应用该项技术对煤的SO2控制效果显著，具有投资少，运作费用低，可操作性强等优势；也有利于科技成果转化为生产力，具有良好的环境、经济与社会效益。煤炭的燃烧是造成大气污染的主要根源，SOX、NOX、烟尘、酸雨、酸露等有害物质都来源于煤炭的燃烧。因此，推行清洁生产，治理环境污染，要采取整体脱硫及配煤、添加固硫剂、成型和炉内燃烧脱硫四个部分总体把握, 抓好煤炭燃烧这个重要环节，才更有利于用户接受，才能更好的加以推广。

●　炉前成型技术特点及指标：
1、采用前成型技术，型煤燃料层、表层粒度合适，符合固定炉排锅炉燃料层上部点燃的特点，保证及时着火燃烧。
2、型煤原料煤粒度要求为0～3mm；固硫剂为廉价的钙基，在Ca/S为1.5～2.0时，型煤固硫率达60%以上，烟尘排放浓度减少60%以上，林格曼为1级以下，锅炉热效率提高5～10%，节煤率为8～12%。
3、型煤燃料层的通风阻力比散煤燃料层小，型煤燃料层的稳定性比散煤大得多，使燃烧得以强化。
4、型煤燃料层着火线平直整齐、燃烧区内火苗垂直向上冲、火力强、火色黄亮。
5、型煤燃料层颗粒组成较均匀，料层阻力较小，有条件增加煤层厚度，也有条件强化配风、容易组织好火床的强烈燃烧区。

（二）、集中成型、配送到户技术
集中成型技术是一项系统工程，涉及到配煤、成型、燃烧等多项技术。它虽然不是什么高精的尖端技术，但也不是简单的将细煤压成型那么容易。目前，许多型煤生产单位，只注重配煤或成型，这是欠缺的。对于集中成型的研究和试验，从整体考虑要突出重点，对型煤生产加工的机械设备配套，型煤生产所需原料煤破碎粒度、粘结剂技术、添加剂技术、搅拌技术、成型技术和干燥技术等方面的选择、设计和研制，都应从如何生产符合质量要求的型煤以及燃烧特性与环保要求为重。
原料煤及添加剂的性质是影响型煤质量的内在因素，成型工艺是影响型煤质量的外部条件，而型煤的燃烧性能（适应各种工业锅炉的燃烧性能）是型煤质量指标的具体表现，它们之间是相互联系，不可分割的。
去年上半年开始，我们与用户单位合作对浙江省重点技术创新项目《洁净型煤技术开发》进行试制试产，负责承担了杭州煤场年产3万吨集中成型的成套设备选型、粘结剂配制与型煤燃烧调整试验等项技术指导。今年9月份对KZ-0.5锅炉进行热态测试，锅炉燃烧出力明显增加，型煤燃烧比原煤散烧热效率提高8.2个百分点、节煤率为13.7%、炉膛温度明显提高，火焰整齐，炉渣可燃物含量下降。该项目在9月底通过浙江省经贸委鉴定验收。

●　集中成型技术特点及指标：
1、洁净型煤除进行煤的适应性配比外，还根据燃烧与环保的需要；添加固硫剂、粘结剂和助燃剂等辅料，经辊压成型。
2、型煤具有一定的抗压强度、防水性能和热稳定性。冷抗压强度大于400N/个，防水性大于300N/个，热稳定性大于80%，落下强度大于80%。
3、型煤的燃烧性能要比原煤散烧有所提高，烟尘排放下降60%以上，SO2排放量减少40%～70%。
4、粘结剂配制采用免烘工艺，价廉易得，不含有害物，不产生二次污染，不腐蚀设备，不影响产品质量。
5、免烘干洁净型煤技术，要比相应的型煤制造工艺简单，省去了传统的烘干工序；建厂投资可以缩减，型煤生产成本下降。

二、洁净型煤经济效益的分析
洁净型煤成套技术的可行性发展，取决于全过程减排二氧化硫和粉尘技术的有效实施，以及对用户技术适应性、脱（固）硫效率和经济效益的全面把握。在杭州、江西的洁净型煤应用中，控制好进煤质量的同时，实行煤的配制技术、固硫剂技术、型煤技术和燃烧脱硫技术相结合，采取配送到用户的行销方式；在重庆针对高硫煤，利用煤炭洗选加工技术与洁净型煤技术相结合，解决了该厂高硫煤难以生产销售的问题。洁净型煤的推广是一项整体的系统工程，因此、实施洁净型煤优质化工程，要以用户的质量需求和经济效益为出发点，以高效洁净燃煤为目的；要实现所有中小型燃煤锅炉及层燃式锅炉商品煤的综合加工和产品配送，为用户提供质量优良、符合标准的洁净型煤产品，提高能源利用的消费水平，形成集煤炭开发、加工、销售、配送为一体的，适应市场经济运行的煤炭产、供、销新体系，实现煤炭工业可持续发展。

（一）、集中配制、炉前成型经济效益
杭州市燃料总公司属全国物资流通五百强之一。资产达一亿余元，年煤炭吞吐量一百万吨以上，销售额超三亿元。1998年通过内贸部贷款和自由流动资金进行投资改造洁净型煤配送工程，形成一条30万吨/年洁净煤生产线。
杭州市洁净型煤配送中心生产成本核算（表一）
序号项目金额（万元）
1 年销售额（按20万吨计） 7200
2 原料成本 6600
3 固定资产折旧费 143
4 水、电、维修费 40
5 人工工资、劳务费 138
6 综合管理费 60
7 利税 85.8
9 年利润 133.63

炉前成型机成本核算（表二）
序号项目金额（万元）
1 销售收入（按2t/h锅炉10台计） 45.00
2 原材料 38.30
3 加工及安装费 0.62
4 税金及附加 0.54
5 期间费用 0.32
6 固定资产折旧费 1.35
7 利润 3.87

（二）、集中成型、配送到户经济效益
杭州煤场是由浙江省煤炭集团公司和全国五家大型煤矿共同投资建成的，是全国第一条洁净煤生产线，年产能力可达一百七十万吨。为了解决杭州周边地区企业“一控双达标”的燃煤要求，取得环保部门的支持，计划投资开发手烧炉、窑炉和链条炉的洁净型煤集中成型项目，手烧炉洁净型煤已结束工业性试烧阶段，现正在应用推广。
杭州煤场年产3万吨洁净型煤投资分析（表三）
序号项目投资费用（万元）
1 设备费 49.2
2 安装、运杂费 3.6
3 设计费、可行性研究 2
4 试验、管理费 6
5 不可预见费 5
6 投资合计 65.8

型煤生产成本核算（表四）
序号项目单位金额
1 销售价元/吨型煤 380
2 原煤及辅料元/吨型煤 275
3 水、电、人工元/吨型煤 36
4 折旧费元/吨型煤 13.5
5 利税元/吨型煤 28.8
6 年利润（3万吨）万元/年 80.1

三、洁净型煤推广应用的环境与社会效益
1、实现集中配煤分散成型与集中成型的技术工艺，使煤炭的洗、筛、选加工和合理的物流供应相结合。强化了煤炭技术规范和加强行政监督管理。
2、利用煤炭资源，满足环保要求。我国是产煤大国，煤炭是我国常规能源的主力。1997年全国煤碳消费量13.8亿吨，二氧化硫排放量18Mt。杭州市已燃用的洁净型煤每年减少SO2排放量5400吨，南昌市2000年一年降低SO2排放300吨。重庆市南桐矿务局的高硫煤经洗煤和加固硫剂每年减少SO2排放量450吨。
3、洁净型煤技术对于中高硫煤，可将洗选煤、成型和燃烧领域的各种技术手段联为有机的整体，是充满了灵活性、适应性与针对性的系统工程，这在技术上弥补了用单一脱硫方法的不足，是更符合中国国情的、易于实施的技术可行方案。
4、对于链条炉用户，为了减少二氧化硫与降低烟尘的排放，实施尾部烟气脱硫的投资是洁净型煤工程的三十倍以上，运行费用也在洁净型煤工程的三十倍以上。而实施洁净型煤技术，不但投资少，用户还将从锅炉热效率，蒸汽出力，司炉操作上受益。
5、为高硫煤矿区的就业和经济发展找到了好办法。由于煤炭燃烧己成为污染环境的主要污染源，严重限制了煤炭的利用。尤其对高硫煤，经过洗选、筛分、配制、脱硫及成型技术，为高硫煤的利用找到了途径。高硫煤矿区的继续生产减少了政府安置压力，增加就业机会。
6、节能、环保双重效益，使用户乐意采用。一般而言，环保技术设备的投入较大，回报较慢。由于炉前成型洁净煤技术，既满足环保要求，又可在节能上取得经济效益，使用户最初投资能在一年半载的时间内得到回收。因此用户乐意采用。

二○○二年十二月撰稿

编辑：江海

编辑：兰天