煤泥制备煤浆燃烧利用技术研究及发展方向

梁霏飞

(中煤科工集团武汉设计研究院有限公司，湖北 武汉 430064)

1 概 述

选煤厂副产品煤泥的处理问题在选煤厂生产中至关重要。煤泥贮藏困难、易污染环境，直接外运用户不欢迎且不经济，因此就地处理是唯一的选择。随着我国原煤入洗比例的增加，势必导致煤泥产量增加。近几年来，煤泥浆的制备燃烧利用技术有了新的突破，如：在制浆方面有剪切搅拌工艺，在燃烧方面有旋流诱导燃烧、流化悬浮高效低污染燃烧技术等[1]。

目前煤泥的主要利用途径是燃烧。煤泥现阶段可实现的燃烧方式按水分含量高低划分，大致有煤泥制备煤浆燃烧、煤泥挤入流化床锅炉结团燃烧、将煤泥处理为水分含量更低的煤泥燃烧3种。其中，将煤泥挤入流化床锅炉结团燃烧，会导致大量的热量损失，而利用脱水技术等将煤泥处理为水分含量更低的煤泥燃烧，其所需煤泥脱水工艺、脱水后煤泥输送设备的造价较高。

煤泥制备煤浆工艺是在高浓度水煤浆制备工艺基础上发展起来的，将煤泥制浆用于热工设备燃烧，目前较多炉型稍加改造即可实现[2]。煤泥制备煤浆系统简单，还可简化选煤厂煤泥水处理系统，也更具环保和经济意义。煤泥浆无论是制备还是燃烧在技术上均是可行的[3]。

2 煤泥制备煤浆的工艺技术

2.1 湿法制浆工艺技术

将煤泥输送至磨机，同时将添加剂也加入磨机，产品经煤浆筛过滤大颗粒和杂物，筛下的煤浆成品则进入煤浆桶或储罐内搅拌调浆，再泵送至储存系统。该工艺所需设备少，工艺简单，操作方便，较为环保，但浓度高的煤浆较难制得，难控制大颗粒、杂物等。

2.2 干法制浆的工艺技术

将煤泥烘干，送至制浆桶加水搅拌制浆，同时可将添加剂也加入制浆桶，制得的煤浆送至煤浆筛过滤大颗粒和杂物，筛下的煤浆成品则进入煤浆桶或储罐内搅拌调浆，再泵送至储存系统[3]。该工艺制浆浓度范围大且易控制，生产能力较大，但处理量太大时干煤泥难以迅速润湿，劳动强度大且不环保[4，5]。

3 煤泥浆制备燃烧利用途径及优势

3.1 利用途径

煤泥浆的利用途径可分为以下几种：① 制浆厂煤浆外运销售；② 罐车、长距离输煤管道、短距离输煤管道送至发电厂燃烧发电及供热[5]；③ 制备成低热值、低浓度的煤浆供煤化工项目使用，如液化和制天然气、甲醇、二甲醚等。

3.2 工艺技术优势

利用煤泥颗粒细、水分高的特性，煤泥浆的制备工艺流程简单、所需设备数量少，无需浮选、破碎工艺，磨矿工序也可简化或不设置。煤泥制备煤浆工艺还可与洗煤工艺结合，促进洗煤工艺的发展。

由于煤泥浆的流态特性好，易于利用。煤泥煤浆燃烧利用工艺技术与煤泥干燥燃烧利用工艺技术、煤泥成型燃烧利用工艺技术相比，综合技术指标更好。煤泥煤浆技术促进了煤泥燃烧技术的发展，也有利于拓宽燃料范围。

据不完全统计，我国目前在运行的工业锅炉分布在全国20多个省市，主要集中在广东、江浙沪、山东等地。基于现有运行锅炉的基础上，较多炉型经改造就可燃烧煤泥煤浆，还可改善煤泥污染和低热值燃料的不足。煤泥煤浆无论是制备还是燃烧，在工艺技术上都是可行的，是矿产资源节约与综合利用的先进、适用技术。

3.3 经济优势

从我国目前能源形式来看，煤炭气化、液化产品较难大规模应用。而用煤泥制备煤浆成本低，可供我国现有大量的锅炉燃用。煤泥制备煤浆技术不但可为新建的制浆厂带来经济效益，还可简化选煤厂煤泥水处理流程，节约选煤厂基建投资。煤泥煤浆价格低廉、粘度低、燃烧负荷易调节，也可为燃烧煤泥煤浆的用户带来经济效益。

此外，目前铁路运输能力有限，就地处理煤泥是经济合理的发展途径。煤泥煤浆也可采用管道输送，运量越大、运距越长，效益就越显著。

煤泥煤浆技术还可促进选煤、输煤管道、环保、煤化工等相关行业的发展，增加我国经济结构弹性。

由此可见，煤泥制备煤浆燃烧利用技术更具经济优势，将在未来带来效益。

3.4 环保优势

煤泥制备煤浆燃烧利用技术不仅解决了煤泥利用问题，还可利用废水，较为洁净和环保[1，6]，是煤洁净、液化、利用技术的发展。

由于煤泥制备煤浆燃烧利用技术的原料是选煤的副产品煤泥，因而比水煤浆制备工艺更具环保意义。如后期能将燃用高硫分的重渣油锅炉改为燃烧低硫分的煤泥煤浆，还可大幅度减少 SO2排放，且具有明显的节能效果，环保效益显著[7，8]。

4 煤泥制浆工艺存在的问题及发展方向

4.1 存在的问题

(1)目前煤泥制备煤浆专用设备、燃烧设备及工艺不完善[9]，通常直接采购或改造高浓度水煤浆制备设备及燃烧设备。然而，煤泥煤浆由于浓度低、热值低、水分高和灰分高，容易影响现有锅炉的燃烧效率，有待改善[10]。

(2)煤泥煤浆的燃烧特性有待改善，利用效率有待提高，煤泥煤浆燃烧时产生的污染问题有待解决。

(3)现有工艺难以制得高浓度且流动性较好的煤泥煤浆，成浆特性有待改善。

(4)缺少原料丰富、性价比高的添加剂，存在添加剂与煤泥匹配性差的问题。适用于多种煤泥煤浆的添加剂很少，匹配不同特性煤泥的添加剂研究也很少[11，12]。

4.2 发展方向

(1)需开发高效节能的煤泥制备煤浆专用设备、燃烧设备及新工艺。 开发设备时应考虑用户需求并进行经济性分析，研发针对不同煤泥成浆特性的设备参数。

(2)需进行煤泥煤浆的燃烧特性、利用效率研究。可通过制浆试验及改进锅炉参数，提高燃烧特性和煤浆利用效率。还应将尽量减小环境污染作为研究方向，需完善和充分利用锅炉除尘设备能力，降低排烟量、飞灰含量[13]。

(3)需寻求尽量提高制浆浓度的工艺及原料。研究不同工艺对煤浆浓度的影响，并结合其他优势综合分析，开发高浓度制备工艺。煤泥自身特性对其成浆性也有一定影响，需结合不同煤泥各自煤质数据及其煤浆特性，选用易制得高浓度煤浆的煤泥为原料。

(4)需有针对性的进行专用添加剂研究，开发性价比高、对煤泥性质适应性强的新型添加剂。其中，合成新型添加剂是一种途径，复配分散剂、稳定剂等也是一种途径[14]。