水煤浆燃烧特点及优势

水煤浆的燃烧不同于煤或煤粉及石油、天然气的燃烧，是煤水混合物的雾化燃烧，是一种特殊的燃烧方式，可分为5个阶段（郝临山等，2003；岑可法等，1997）。第一阶段，蒸发水分预热，雾化成包含若干煤粉颗粒的细小浆滴；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，即通常的煤粉燃烧形成火焰阶段；第四阶段，强力燃烧阶段，并伴有水煤气反应；第五阶段，燃尽阶段。

水煤浆燃烧过程的基本原理，是依靠水煤浆在入炉前燃烧器处预热蒸发，并通过喷嘴使煤、水、蒸汽在不同压力下，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和NOx的生成。

由于水煤浆的燃烧过程与常规煤粉燃烧过程显著不同，因而具有以下特点。

（1）由于水煤浆含有30%～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（表5-3）。水煤浆以喷雾方式进入燃烧区，入口速度很高，一般要达到200～300m／s，约为普通煤粉燃烧一次风速的10倍，所以尽管水分蒸发得很快，但仍然存在0.5～1m的脱火距离。

表5-3　水煤浆着火热值（据岑可法等，1997）

（2）虽然水煤浆中水分的蒸发会浪费部分热值（3%～4%），但由于水煤浆雾滴在经干燥和析出挥发分后，所形成的炭粒比煤粉颗粒具有更大的比表面积和微孔容积（表5-4），从而更有利于提高煤粒的燃烧速度和焦炭的燃尽，因此其燃烧特性要优于普通煤粉颗粒燃烧。工业实验结果表明，水煤浆的燃烧效率可以达到99.8%。

表5-4　水煤浆和煤粉残炭物理性质对比据郝临山2003(www.xing528.com)

（3）水煤浆在着火方面比煤粉要困难，通常是不能直接点燃的，在引燃水煤浆之前用柴油或天然气将炉内加热升温至适宜点燃的温度，方可切断柴油或天然气，再喷入水煤浆燃烧，而且，还必须采用比燃烧煤粉更有效的稳定着火技术。良好的雾化效果和合理的配风是水煤浆稳定、安全燃烧的重要条件。水煤浆的雾化效果越好，其浆滴的粒径越小，越容易着火，还可以提高燃烧的效率。而配风器产生的空气动力场必须能与水煤浆雾化炬结构配合良好，并使部分高温烟气回流（在中心部位出现负压，形成回流）迅速点燃雾炬，所以多采用旋流式燃烧器（图5-4）。

图5-4　旋流式燃烧器的燃烧示意图

（据岑可法等，1997）

（4）燃烧水煤浆时所产生的烟尘静电可收集性优于燃烧煤粉，这是因为在制备水煤浆时，往往需要添加一些含钠的化学药剂，致使烟尘中的Na2O含量较高，电阻率下降，从而有利于燃烧后烟尘静电除尘。

（5）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%，从而显著减少排烟中SO2的浓度。另外，水煤浆的燃烧温度比常规煤粉炉燃烧温度（1400～1500℃）要低100～200℃，使得NOx的生成量也显著降低。