有机废液水煤浆燃烧试验研究
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摘要
全国每年产生大量的工业、生活废水，处理这些废水需要花费大量的资金。
某些废水中含有制水煤浆的分散剂、稳定剂，因此将废水和煤粉混合可以制成废水水煤浆。在国内，利用有机废水制备水煤浆的技术很少，即使有部分学者进行这方面的研究，也是不够深入，尚处于初步阶段，还没有真正的投入到实际工程应用中去。
本文研究的废水水煤浆为淮化有机废液和煤粉混合而制成的有机废液水煤浆。文中对淮化20t／h锅炉的改造设计进行了介绍，并结合现场情况，对锅炉的运行情况做了介绍。作为首次成功应用有机废液水煤浆的工程实例，它十分成功，50％负荷下热效率达到85.234％，燃烧效率达到97.034％；在运行时，观察炉内燃烧情况，水煤浆燃烧稳定，浆火炬完整，不偏斜，火焰呈橙黄色，清晰明亮，无大火星，无黑烟，锅炉可以连续、安全、稳定运行。
文章介绍了改造后炉内燃烧、传热情况，包括温度场、燃烧后颗粒的分析、排烟的温度、成分等。在实验室内进行了基础试验研究，包括稳定性、流变特性和热分析试验。并同普通水煤浆进行了对比试验研究。
A lot of industrial and domestic wastewater is produced in China every year. It costs a big deal of money to treat wastewater.
In some wastewater, some component can be used as the additive to manufacture CWS. So wastewater and pulverized coal can be mixed to manufacture CWS, which we call coal wastewater slurry. It is a new technology In China, so that few scholars are studying it. Since this technology is at the beginning of pilot study, it is not applied in industry.
In this paper, the test fuel is organic waste water slurry. We introduce the 20t/h steam chain boiler and the boiler's operating characters. As the first industrial application of coal organic waste water slurry in China, the project was very successful. Under 50% load, heat efficiency and combustion efficiency could reach to 85.234% and 97.034%. In operating condition, we observed the following result: the coal organic wastewater slurry flame was steady, integrated, centered. The color of the flame was saffron and bright. There were not large spark particles in flame. Stack gas was white. The boiler could steadily, safely, continuously run.
In this paper, we introduce the combustion characteristics, heat transfer characteristics. We measure the temperature, flame emissivity, exhaust gas temperature and composition. The particles in combustion chamber are analyzed. We also do some fundamental experiment including static stability, rheological properties and thermal analysis. At last contrast experiment is studied.
某些废水中含有制水煤浆的分散剂、稳定剂，因此将废水和煤粉混合可以制成废水水煤浆。在国内，利用有机废水制备水煤浆的技术很少，即使有部分学者进行这方面的研究，也是不够深入，尚处于初步阶段，还没有真正的投入到实际工程应用中去。
本文研究的废水水煤浆为淮化有机废液和煤粉混合而制成的有机废液水煤浆。文中对淮化20t／h锅炉的改造设计进行了介绍，并结合现场情况，对锅炉的运行情况做了介绍。作为首次成功应用有机废液水煤浆的工程实例，它十分成功，50％负荷下热效率达到85.234％，燃烧效率达到97.034％；在运行时，观察炉内燃烧情况，水煤浆燃烧稳定，浆火炬完整，不偏斜，火焰呈橙黄色，清晰明亮，无大火星，无黑烟，锅炉可以连续、安全、稳定运行。
文章介绍了改造后炉内燃烧、传热情况，包括温度场、燃烧后颗粒的分析、排烟的温度、成分等。在实验室内进行了基础试验研究，包括稳定性、流变特性和热分析试验。并同普通水煤浆进行了对比试验研究。
A lot of industrial and domestic wastewater is produced in China every year. It costs a big deal of money to treat wastewater.
In some wastewater, some component can be used as the additive to manufacture CWS. So wastewater and pulverized coal can be mixed to manufacture CWS, which we call coal wastewater slurry. It is a new technology In China, so that few scholars are studying it. Since this technology is at the beginning of pilot study, it is not applied in industry.
In this paper, the test fuel is organic waste water slurry. We introduce the 20t/h steam chain boiler and the boiler's operating characters. As the first industrial application of coal organic waste water slurry in China, the project was very successful. Under 50% load, heat efficiency and combustion efficiency could reach to 85.234% and 97.034%. In operating condition, we observed the following result: the coal organic wastewater slurry flame was steady, integrated, centered. The color of the flame was saffron and bright. There were not large spark particles in flame. Stack gas was white. The boiler could steadily, safely, continuously run.
In this paper, we introduce the combustion characteristics, heat transfer characteristics. We measure the temperature, flame emissivity, exhaust gas temperature and composition. The particles in combustion chamber are analyzed. We also do some fundamental experiment including static stability, rheological properties and thermal analysis. At last contrast experiment is studied.
引文
[1] 国家统计局．中国统计年鉴1996，北京：中国统计出版社，1996
[2] 国家统计局．中国统计摘要．中国统计出版社，2002
[3] 岑可法等．水煤浆燃烧、流动、传热和气化的理论与应用技术．浙江大学出版社1994．10．
[4] 叶大均．能源概论．清华大学出版社，1990年
[5] 张学林等．水煤浆是高效清洁的代油燃料．湖北节能情报，1991．6
[6] 付华等．洁净的代油燃料——水煤浆．能源工程．2000．4
[7] 岑可法．一种有前途的低污染代油燃料——水煤浆燃烧研究．华中工学院报，1983年
[8] 丁忠浩．有机废水处理技术及应用，化学工业出版社
[9] 李斌，杨家林等．高浓度有机废液的流化床焚烧技术及二次污染物排放性研究．浙江大学学报，第34卷第2期2000年3月
[10] 周德悟．工业废料直接作水煤浆添加剂的研究．华东化工学院学报，Vol19，No．11，1993—2
[11] 闵凡飞，张明旭，王传金．工业废水水煤浆流变性的研究．选煤技术，2000年10月第五期
[12] 张明旭，闵凡飞．程序升温法研究工业废水水煤浆的燃烧动力学．煤炭科学技术，2002年11月
[13] 闵凡飞，张明旭．工业废水水煤浆性能的研究．淮南工业学院学报．2000年12月第20卷，第四期
[14] 周德悟，陈闽．工业废液直接作水煤浆添加剂．煤化工．1994年第1期
[15] 苏适、蔡崧．利用有机废水制备煤浆的初步研究，能源研究与利用，1993年第五期
[16] 白成志，李寒旭．利用造纸黑液制备水煤浆添加剂．化工与环保．2002年2月
[17] 张电明，廖斌．利用造纸黑液制取水煤浆添加剂的研究．煤化工．1996年2月第1期
[18] 钟学才，廖斌．利用造纸黑液制水煤浆添加剂新技术．环境科技．1995年6月
[19] 廖斌．木质素制取水煤浆复合添加剂的研究．环境科学与技术．1997年第3期
[20] 王新慧，李显俊，许海明．水煤浆技术在处理造纸黑液中的应用．中国环保产业．1999年12月
[21] 张宏伟，张保林，蔡燕．造纸黑液制备水煤浆添加剂的研究．淮南工业学院学报．2002年6月第22卷第2期
[22] 原鲲，陈丽芳，吴承康，水煤浆燃烧技术用于造纸黑液处理的研究，燃烧科学与技术，第八卷(2002)第一期
[23] Peter Bernath, Scott A. Sinquefield, Larry L. Baxter In situ analysis of ash deposits from black liquor combustion ,Vibrational Spectroscopy 16 1998 95-103
[24] John H. Cameron a,), Kristin Goerg-Wood Role of thermophoresis in the deposition of fume particles resulting from the combustion of high inorganic containing fuels with reference to kraft black liquor, Fuel Processing Technology 60 1999 49—68
[25] Christopher L. Verrill and Richard A. Wessel, Model of Alkali Release During Black Liquor Combustion J. Aerosol Sci., Vol. 26. Suppl 1, pp. S171—S172,1995
[26] W.BLASIAK, L.TAO, J.VACLACINEK and P.LIDEGRAN, MODELING OF KRAFT RECOVERY BOILERS, Energy Canvers. Mgmt Vol. 38, No. 10-13,pp.995-1005.1997
[27] Andrej Macjec, Research on combustion of black-liquor drops Progress in Energy and Combustion Science 25 (1999) 275-304
[28] A. Paist, A. Poobus, T. Tiikma, Probes for measuring heat transfer parameters and fouling intensity in boilers, Fuel 81 (2002) 1811-1818
[29] 戴新民．焚烧技术在三废处理中的应用．辽宁化工．第26卷第5期1997年9月
[30] 煤炭加工利用协会．国外水煤浆动向．燃油工业炉窑压油座谈会资料
[31] D.A. Cook et al. Coal Water Fuel Firing Experience at Chatham #2. Proc. 7th Int.Symp, on Coal Slurry Fuels Preparation and Utilization, May 21～24, 1985, USA
[32] S. K. Kang et al. Pilot Scale Combustion Tests of CWM for a Modified water to be package Oil Boiler at KIER. proc. 7th Int. Symp, on Coal Slurry Fuels Preparation and Utilization, May 21～24, 1985, USA
[33] 郝吉明等．燃煤二氧化硫污染控制技术手册，化学工业出版社，2001
[34] 浙江大学等．220T／H燃油工业锅炉改烧水煤浆技术，浙江大学鉴定报告，1991
[35] 浙江大学等．60T／H燃油工业锅炉应用水煤浆代油燃烧技术，浙江大学鉴定报告，1991
[36] 华煤水煤浆中心等．小型轧钢加热炉应用水煤浆工业性实验报告．鉴定报告，1990
[37] 浙江大学等．电站锅炉改烧水煤浆工程研究．浙江大学科研报告，鉴定报告，1990
[38] Li Nianping et al. Research on CWM Combustion of Stoker. Advances in Power Engineering, Int. Academic Publishers Press,
[39] 赵翔等．The test of Burning Coal Water Slurry at a Single Comer on the 230T/h Utility Oil-Fired Boiler in Baiyanghe Power Plant, 19th Int Technical Conference on Coal Utilization&Fuel System, 1993, USA
[40] 浙江大学．60T／h燃油工业锅炉改烧水煤浆工业性试验报告，攻关鉴定报告，1985
[41] 赵翔．“茂名热电厂1#炉综合治理后热态调试小结”，2001
[42] 赵翔．“茂名热电厂1#炉改烧水煤浆示范工程总结(燃烧部分)”，浙江大学热能工程研究所，2000
[43] 解永刚．2.8MW热水链条锅炉改烧水煤浆燃烧试验和燃烧过程分析．热能动力工程．2004年第3期
[44] 李寒旭，李辉．焦化厂工业废水对水煤浆性能的影响．煤炭科学技术．1999年第27卷第8期
[45] 张明旭，闵凡飞．工业废水水煤浆燃烧特性的热分析综合研究．中国矿业大学学报(自然科学版)．第30卷第3期2001年5月
[46] 白成志，纪明俊．造纸黑液制取水煤浆添加剂的工艺研究，淮南工业学院学报，第21卷第2期2001年6月
[47] 北京科技大学，江苏淮化集团有限公司．江苏淮化集团有限公司高浓度有机废水制备水煤浆的研究开发实验室研究报告．2003年
[48] 许仁富．水煤浆添加剂NDF精细与专业化学品．2000年第23期
[49] 李凤起，朱书全．水煤浆添加剂改性木质素磺酸钠结构与性能的研究．煤炭学报．第25卷第4期2000年8月
[50] 支献华．水煤浆稳定性的影响因素及评定方法．煤炭加工与综合利用．2000年第1期
[51] 李桂春，高振森，梁均台等．水煤浆稳定性定量测量的研究．煤炭技术1997年第3期
[52] 沈崇年，刘鹤年．非牛顿流体力学及其应用．高等教育出版社，1992
[53] 李与增．热分析．清华大学出版社，1987年
[54] 北京煤炭设计研究院．广东茂名热电厂1#炉改烧水煤浆示范工程初步设计
[55] 江苏淮化集团有限公司SHL20—25／400—AⅢ型燃煤链条锅炉改烧水煤浆本体改造方案设计说明书
[56] 江苏淮化集团有限公司SHL20—25／400—AⅢ型燃煤链条锅炉改烧水煤浆工程设计委托资料
[57] 王致均编译．炉内空气动力学．水利电力出版社，1984
[58] 岑可法．锅炉燃烧试验研究方法及测量技术，水利电力出版社，1987年
[59] 路丕思等．“煤粉锅炉炉膛平均温度的研究”，哈尔滨电站设备成套设计研究所研究报告[R]，1995
[60] J．Zelkowski著，袁钧卢，张佩芳译．“煤的燃烧理论与技术”，华东华工学院出版社，1990
[61] 撒应禄．锅炉受热面外部过程．水利电力出版社1994年6月第一版
[62] 孙俊民，韩德馨，姚强．燃煤飞灰的显微颗粒类型与显微结构特征．电子显微学报．第20卷第2期
[63] 高正阳，方立军，周健等．混煤燃烧特性的热重试验研究．动力工程，第22卷第3期，2002年6月
[64] 聂其红，孙绍增，李争起．褐煤混煤燃烧特性的热重分析法研究．燃烧科学与技术，第7卷(2001)第1期
[65] 路继根．用热重法研究我国4种煤显微组分的燃烧特性[J]．燃料化学学报．1996，24(4)：329—334．
[66] 林颢．用示差热天平测定油煤混合物的烧烧特性．燃料化学学报．1984，10(1)：62—67
[67] 周德悟，蔡根才．差热分析测定水煤桨的燃烧特性．燃料化学学报．1989．17(4)
[68] 孙粉梅．有机废液水煤浆粘污结渣及污染物排放特性的试验研究．浙江大学硕士学位论文．2004年2月
[2] 国家统计局．中国统计摘要．中国统计出版社，2002
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[37] 浙江大学等．电站锅炉改烧水煤浆工程研究．浙江大学科研报告，鉴定报告，1990
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[57] 王致均编译．炉内空气动力学．水利电力出版社，1984
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[62] 孙俊民，韩德馨，姚强．燃煤飞灰的显微颗粒类型与显微结构特征．电子显微学报．第20卷第2期
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[68] 孙粉梅．有机废液水煤浆粘污结渣及污染物排放特性的试验研究．浙江大学硕士学位论文．2004年2月