一、水煤漿的物性與用途
水煤漿是煤和水及少量化學(xué)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(diǎn)，是潔凈煤技術(shù)中的重要分支。水煤漿可采用投資少、營運(yùn)費(fèi)低的管道運(yùn)輸方式進(jìn)行長距離輸送，到終端后無須脫水可直接燃用，儲運(yùn)過程全密閉，既減少了損失又不污染環(huán)境，是中國煤炭運(yùn)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?jǐn)?shù)）高，一般為65%～70%，化學(xué)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(gè)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(xì)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(xì)度比燃料用水煤漿略粗，粒度上限允許達(dá)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(dāng)處于流動狀態(tài)時(shí)，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(shí)，又可表現(xiàn)出高黏度，便于存放。水煤漿在儲、運(yùn)中的穩(wěn)定性十分重要，因?yàn)樗簼{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(yùn)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(yùn)中一旦發(fā)生沉淀將嚴(yán)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(gè)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(yuǎn)距輸送與長期儲存，對煤漿穩(wěn)定性要求可適當(dāng)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(yán)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(xiàng)目中，同時(shí)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(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，前者的承擔(dān)單位是中國礦業(yè)大學(xué)北京校區(qū)，后者的承擔(dān)單位是中國陜西臨潼西北化工研究院，這兩個(gè)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(dá)到國際水平，并進(jìn)入商業(yè)化運(yùn)作階段，取得顯著的經(jīng)濟(jì)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(shí)踐證明鍋爐效率達(dá)到90%，煙塵排放達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，SO2排放相當(dāng)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(jià)格下，每代1t油可節(jié)省燃料費(fèi)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(tuán)（25萬噸/年）、山東白楊河電廠（40萬噸/年）、邢臺礦業(yè)集團(tuán)（2萬噸/年）、大同匯海水煤漿有限責(zé)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(jìn)國外技術(shù)或裝備建設(shè)的大、中型制漿廠有從日本引進(jìn)的山東兗日制漿廠（25萬噸/年）和從瑞典引進(jìn)的北京制漿廠（25萬噸/年）。多年的生產(chǎn)實(shí)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(jìn)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(jìn)，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(jìn)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(dá)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(xì)，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(shí)滿足上述各項(xiàng)性能就會遇到困難，因?yàn)槠渲械囊恍┬阅荛g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(shí)滿足以上各項(xiàng)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(shí)際需要，按照技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)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(dá)到規(guī)定的細(xì)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(dá)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(xiàng)技術(shù)有時(shí)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(dá)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(dá)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(xué)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(yàn)研究才能確定。
來源：現(xiàn)代煤化工技術(shù)手冊
