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燃烧水煤浆与煤烟尘排放及其超细颗粒的研究

王秀月、王柱勇、何国锋、贾传凯

（国家水煤浆工程技术研究中心北京100013）

摘要：通过对燃烧水煤浆与煤烟尘排放特性的研究及其超细颗粒PM10、PM2.5排
放实测结果的对比分析研究，得出结论：燃用水煤浆和煤粉锅炉相比，其烟尘浓度、

排放量是低的；PM10、PM2.5在烟气中所占比例比原煤略高，但总排放量是低的。

关键词：水煤浆、烟尘排放特性研究、超细颗粒实测和分析研究。

（作者简介：王秀月，北京，高级工程师，国家水煤浆工程技术研究中心）

水煤浆作为一种高效低污染排放的流体燃料，在我国工业锅炉、工业窑炉和
电站锅炉上已经得到了应用，取得了明显的经济和环保效益。但对水煤浆燃烧后烟气

中粉尘微细颗粒、尤其是PM10、PM2.5的排放特性缺乏研究和实测，在一定程度上影
响了水煤浆的进一步推广应用。

一、燃烧水煤浆与煤的对比分析研究

1、燃料环保性分析

目前，不论是电站煤粉锅炉还是小型的链条炉，都存在着运输泄漏、储煤场地巨
大等问题，同时也造成一定的粉尘污染。而水煤浆是液态燃料，在燃烧之前其性质和

重油相似，而且在常温下可以自由流动，粘度为1000±200mPa.s，可以实现运输全程
密闭无泄漏，没有粉尘污染；也不需要储煤场，目前都是采用存储罐。运输存储方便、

环保、安全。

2、燃烧中对比

水煤浆的燃烧原理与煤粉相似，但是水煤浆中含有35%左右的水份，这就使得水
煤浆在燃烧时的炉膛温度比煤粉下降150℃左右，实现了低温燃烧，有效的控制了NOx
的生成和排放，据有关试验结果表明，水煤浆燃烧时Nox的排放比煤粉低，参见图1。

图1Nox排放对比
水煤浆燃烧过程中，由于水份蒸发的后期有结团现象，即形成内部空且多孔结构的

粒子，增大了比表面积。水煤浆燃烧后的烟尘飞灰平均直径如图2所示。从图2中可以
看出，水煤浆燃烧产生的烟尘飞灰尺寸明显大于细煤和粗煤。即因有结团现象，所产生
的烟尘飞灰平均直径通常大于燃煤。而颗粒越大，在大气中越易沉降，通过不同的除尘

方式也更易于除去它们，减少对大气的污染。

图2水煤浆、煤飞灰尺寸比较

3、烟气排放比较

水煤浆产品通常以精煤制成，其灰份含量比原煤要低得多，就烟尘的生成源来说，
水煤浆燃烧生产的烟尘会大大少于将原煤直接粉碎后的燃烧方式。和煤粉炉比较，水

煤浆的灰份较低，产生的烟尘总量应比煤粉炉少。
(1)、燃用水煤浆与煤粉锅炉的比较
表1燃用水煤浆与煤粉锅炉烟尘总量的理论分析：
燃料灰份烟气总烟气中带走过量空气烟尘初始浓度
类别容积飞灰的份额系数（mg/Nm3）

煤粉13%7.50.91.312000
水煤浆6%7.00.851.35604
表2所测试的电厂锅炉烟尘排放数据：

除尘器前除尘器后
除尘效率
名称浓度排放量浓度排放量
%
mg/Nm3kg/hmg/Nm3kg/h

220T/h水煤浆92602854463142.994.99（二电场）

220T/h煤粉19686.97716.569.928.6999.63（三电场）
从表1、2中可以看出，理论分析和实测数据是相吻合的，说明：类似220T/H锅
炉的烟尘初始排放浓度，煤粉是水煤浆锅炉的2倍以上。
(2)、10T/h以下链条炉与水煤浆锅炉的比较
表3烟尘总量的理论分析：
燃料类别灰份烟气总烟气中带走过量空气烟尘初始浓度
容积飞灰的份额系数（mg/Nm3）
原煤（链条炉）30%7.515%1.54000
水煤浆锅炉6%7.080%1.44987

表4所测试工业锅炉烟尘排放数据：

除尘器前除尘器后
除尘效率
企业名称浓度排放量浓度排放量
%
mg/m3kg/hmg/m3kg/h

6T/h水煤浆492.94.29169.81.4965.27（非正常）
2034.0
4T/h水煤浆10.6515.10.1198.97
(非正常)
2053.9
20T/h链条炉89.01148.74.3795.09
(非正常)

从理论计算看，10T/h以下水煤浆锅炉的烟尘初始浓度大于原煤（链条炉）；而实
测数据显示20T/H链条炉烟尘初始浓度大于水煤浆炉，这是非正常情况，仅做参考。
(3)、对于除尘器后的烟尘排放浓度和排放量与除尘器的可收集性、除尘效率等有
很大关系。
有文献针对小型和工业电除尘器进行了研究，表5中示出了除尘效率的测量值，
对于小型电除尘器，燃水煤浆和燃油除尘器效率分别为95.9％和64.2％。对于工业电
除尘器，燃水煤浆时，三电场的除尘效率为97.5％，六电场的则达到了99.5％，而燃
油时则为63.3％（二电场）。详见表5，说明燃水煤浆比燃油、油煤粉混烧，电除尘效
率高。

表5小型电除尘器和工业电除尘器平均集尘效率数据

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