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(yīng)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(yīng)，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(fù)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(chǔ)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(guān)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(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(shè)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(shè)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