一、水煤漿的物性與用途

水煤漿是煤和水及少量化學添加劑調(diào)制而成的漿體。按用途，水煤漿分為高濃度水煤漿燃料與供德士古爐造氣用水煤漿原料兩種。水煤漿可泵送、霧化、儲存與穩(wěn)定著火燃燒，2t左右水煤漿可替代1t燃料油。燃用水煤漿與直接燒煤相比，具有燃燒效率高、節(jié)能和環(huán)境效益好等優(yōu)點，是潔凈煤技術(shù)中的重要分支。水煤漿可采用投資少、營運費低的管道運輸方式進行長距離輸送，到終端后無須脫水可直接燃用，儲運過程全密閉，既減少了損失又不污染環(huán)境，是中國煤炭運輸發(fā)展方向之一。

水不能產(chǎn)生熱量，在燃燒過程中還會造成熱損失，所以作為燃料用水煤漿要求含煤濃度（干煤質(zhì)量分數(shù)）高，一般為65%～70%，化學添加劑約1%，其余為水。水造成的熱損失約占水煤漿熱值的4%。在氣化過程中，水煤漿中的水是氣化反應必需的原料，從這個角度看，含煤濃度可允許低一些，但濃度低會增加氧耗量，一般為62%～65%。

為有利于燃燒與造氣反應，水煤漿對煤炭細度有一定的要求。燃料用水煤漿的粒度上限（通過率不小于98%的粒度）為300μm，小于74μm（200目）含量不低于75%造氣用水煤漿的細度比燃料用水煤漿略粗，粒度上限允許達到1410μm（14目），小于74μm（200目）含量為32%～60%。

為了使水煤漿便于泵送和霧化，水煤漿對流動性也有要求，在室溫和剪切速率為100s一情況下，一般要求表觀黏度不高于1000～1500mPas。長距離管道輸送用水煤漿則要求在低溫（埋管地下年最低溫度）及剪切率10s一1條件下的表觀黏度不高于800mPa·s。

此外，還要求水煤漿具有“剪切變稀”的流變特性。也就是說，當處于流動狀態(tài)時，表現(xiàn)出具有較低的黏度，便于使用停止流動處于靜置狀態(tài)時，又可表現(xiàn)出高黏度，便于存放。水煤漿在儲、運中的穩(wěn)定性十分重要，因為水煤漿是固、液兩相混合物，很容易發(fā)生固、液分離現(xiàn)象，故要求在儲、運中不產(chǎn)生“硬沉淀”。所謂“硬沉淀”，是指無法通過攪拌使水煤漿重新恢復原態(tài)的沉淀物。水煤漿能維持不產(chǎn)生硬沉淀的性能，稱為水煤漿的“穩(wěn)定性”。穩(wěn)定性不良的水煤漿，在儲、運中一旦發(fā)生沉淀將嚴重影響生產(chǎn)。所需要的安全存放期依用戶要求而定，燃燒用戶一般要求在1個月以上德士古爐造氣用水煤漿，由于氣化爐與制漿車間相鄰，無須遠距輸送與長期儲存，對煤漿穩(wěn)定性要求可適當放寬。

二、中國水煤漿制備技術(shù)的開發(fā)

中國以煤炭為基礎能源，石油資源則相對短缺。直接燃用煤炭又會給環(huán)境帶來嚴重污染，所以作為代油燃料、潔凈煤技術(shù)以及造氣原料的水煤漿，在中國能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中具有重要意義。因此，水煤漿技術(shù)一直受到中國政府的重視，從“六五”開始，在“煤炭轉(zhuǎn)換”項目中，同時將燃料用水煤漿與德士古爐造氣用水煤漿的制備技術(shù)列為國家重點攻關項目，前者的承擔單位是中國礦業(yè)大學北京校區(qū)，后者的承擔單位是中國陜西臨潼西北化工研究院，這兩個單位分別建設有制漿中試廠。經(jīng)過十幾年的努力，已取得一批有自主知識產(chǎn)權(quán)的制漿技術(shù)與設備，制漿技術(shù)達到國際水平，并進入商業(yè)化運作階段，取得顯著的經(jīng)濟與社會效益。

代油燃料用水煤漿已在電站與工業(yè)鍋爐，軋鋼、鍛造鋼錠加熱爐，燒結(jié)爐及陶瓷爐窯上工業(yè)應用取得成功。山東白楊河、廣東茂名、汕頭萬豐電廠以水煤漿代油的實踐證明鍋爐效率達到90%，煙塵排放達到環(huán)保標準，SO2排放相當于燃用低硫油由于水煤漿的火焰溫度比燒油低，并且水蒸氣有還原作用，比燃油可顯著減少NO排放，2.2t水煤漿可替代1t油。在現(xiàn)行價格下，每代1t油可節(jié)省燃料費1/3。目前，依靠中國國內(nèi)技術(shù)與裝備建設的大、中型制漿廠有山東棗莊礦業(yè)集團（25萬噸/年）、山東白楊河電廠（40萬噸/年）、邢臺礦業(yè)集團（2萬噸/年）、大同匯海水煤漿有限責任公司（100萬噸/年）、勝利油田（50萬噸/年）、茂名電廠（50萬噸/年）。引進國外技術(shù)或裝備建設的大、中型制漿廠有從日本引進的山東兗日制漿廠（25萬噸/年）和從瑞典引進的北京制漿廠（25萬噸/年）。多年的生產(chǎn)實踐表明，中國自建制漿廠的建廠投資、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本均優(yōu)于同等規(guī)模的引進廠。

目前中國的德士古爐造氣系統(tǒng)所配套的制漿系統(tǒng)多為從國外引進，有山東魯南化肥廠、渭河化肥廠和淮南化工總廠。其中魯南化肥廠的制漿系統(tǒng)是參考引進技術(shù)，用中國裝備建成的。

以上情況說明，無論是燃料用水煤漿的制備技術(shù)，還是造氣用水煤漿的制備技術(shù)，中國均已達到產(chǎn)業(yè)化水平。

三、水煤漿制備技術(shù)概要

水煤漿要求含煤濃度高，粒度細，流動性好、又要求有較好的穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生硬沉淀。要同時滿足上述各項性能就會遇到困難，因為其中的一些性能間是相互制約的。例如，提高濃度就會引起黏度增大、流動性變差流動性好、黏度低，又會使穩(wěn)定性變差。為了使所制水煤漿的性能同時滿足以上各項要求，就必須采取某些專有技術(shù)，主要有如下內(nèi)容。

1.正確選擇制漿用原料煤

制漿用煤炭的質(zhì)量除了應滿足下游用戶的要求外，還必須十分注意它的成漿性——制漿的難易程度。有的煤炭在常規(guī)條件下很容易制成高濃度水煤漿另外一些煤炭，就很難或者需要采用較復雜的制漿工藝和以較高的成本才能制成高濃度水煤漿。制漿用原料的成漿性，對制漿廠的投資、生產(chǎn)成本以及水煤漿的質(zhì)量都有很大的影響。所以應該掌握煤炭成漿性的規(guī)律，根據(jù)實際需要，按照技術(shù)可行、經(jīng)濟合理原則優(yōu)選制漿用原料煤。

2. “級配” 技術(shù)

水煤漿不但要求煤炭粒度達到規(guī)定的細度，還要求具有良好的粒度分布，使其中不同大小的煤粒能夠相互充填，盡可能減少煤粒間的空隙，達到較高的“堆積效率”?？障渡倬涂梢詼p少水的用量，容易制成高濃度水煤漿。該項技術(shù)有時簡稱為“級配”。

3.制漿工藝與設備

在給定原料煤的粒度特性與可磨性條件下，如何使水煤漿最終產(chǎn)品的粒度分布能達到較高的“堆積效率”，就需要合理選擇磨礦設備與制漿工藝流程。

4.選配性能匹配的添加劑

為使所制水煤漿達到高濃度、低黏度，并有良好的流變性與穩(wěn)定性，必須使用少量化學藥劑，簡稱“添加劑”。添加劑的分子作用于煤粒與水的界面，可降低黏度，改善煤粒在水中的分散，并提高水煤漿的穩(wěn)定性。添加劑的用量通常為煤量的0.5%～1%。添加劑的品種很多，配方不是一成不變的，必須通過試驗研究才能確定。

來源：現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊