水煤浆技术论文

水煤浆技术

摘要：能源是人类社会和经济发展的重要物质基础。当今世界,特别是中国,使用的一次能源主要是化石能源,它们在一次能源中所占的比例分别是90％与97.5%。化石能源是不可再生的不洁净能源,按不洁净程度排序,依次为:煤炭,石油,天然气。分析了几种煤代油的途径后,认为建设煤炭液化示范工厂作为技术储备是非常必要的,但目前还难以大规模商业化运作.以水煤浆代油虽有局限性,却是当前经济、现实和有效的途径,而且对目前的燃油用户有显著的经济效益.提出了将煤炭转换为水煤浆使用后,可减少燃煤污染的6个方面.分析了现有油炉改为烧煤或水煤浆的利弊与适用的范畴.为治理大量分散的中小型燃煤锅炉的燃煤污染,在大多数情况下,改烧水煤浆是一条经济可行的途径。

关键词：水煤浆技术环境

一．水煤浆是八十年代初出现的一种新型煤基流体燃料，，国际上英文称为CWM （Coal Water Mixture）或CWF（Coal Water Fuel），它含煤约70％，化学添加剂约１％，其余为水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。其中的水并不能提供热量，在燃烧过程中还会因蒸发造成热损失，不过这种损失并不大。以含煤70％的水煤浆为例，1公斤水煤浆中含水0.3公斤，水的气化潜热不到600大卡/公斤，故燃烧1公斤水煤浆因其中水造成的热损失不到180大卡，约占水煤浆热值的4％。可是它却使煤炭从传统的固体燃料转化为一种流体燃料，从而带来很多优点。水煤浆像油一样，可以泵送、雾化、贮存与稳定着火燃烧。两吨水煤浆可代一吨油。由于水煤浆与燃油在相同热值下相比，其价格仅为重油的1/2左右，以水煤浆代油具有显著的经济效益，因此是目前企业通过技术改造解困的有效途径之一。燃用水煤浆与直接烧煤相比，具有燃烧效率高、负荷易调控、节能和环境效益好等显著优点。水煤浆经长距离管道输送到终端后可直接燃用，储运过程全封闭，既减少损失又不污染环境，是解决我国煤炭运力不足的重要运输方式之一。

石油是重要的战略物资，我国每年烧油量仍在三千万吨以上，占石油产量的五分之一。我国煤多油少、并致力于控制燃煤污染，所以水煤浆技术在我国受到政府的特别重视，国家领导人多次亲临考察。1996年初江泽民总书记在中国矿业大学北京校区等考察煤炭科技工作时，对水煤浆技术给予了高度评价，并指出“从战略上看，中国煤炭资源丰富，要充分发挥煤的作用。中国的燃料在相当长的时期要依靠煤，要把水煤浆作为一个战略问题来考虑，这是一件十分重要的工作。

当今全世界在石油能源危机的经济大衰退之后，清醒地认识到石油天然气作为清洁能源，并不是取之不尽用之不竭的，丰富的煤炭依然是长期可靠的主要能源。然而，传统的燃煤方式造成严重大气污染的历史教训是不容重现的。于是煤炭液化、汽化和浆化成为先进工业国家普遍重视的研究课题。水煤浆则是煤炭液化的最佳成果，也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。

我国煤炭资源分布集中在“三西”，即山西、陕西及内蒙西部。目前有63%的煤炭要从“三西”调出，我国长期存在北煤南运、西煤东调的格局。煤炭的管道运输投资少、建设周期短、营运费低、为全密闭输送，不污染环境。水煤浆经管道输送到终端即可供用户燃用，而且可长期密闭储存。

二、

1、水煤浆成分

水煤浆就是煤与水的混合物，由3部分组成，即煤粉、水和添加剂。煤粉是燃烧的主体，约占水煤浆组分的70% ，其粒级有严格的要求，通常要经过粉碎、洗选、去灰、沉淀，颗粒直径在40～120Lm。添加剂的比例大约是水煤浆组分的1%～2% ，其余28%～29% 为水。成品水煤浆具有一定的稳定性，静置一个月时间可以不沉淀、不分层。而且具有一定的流动性，可以象燃油一样车装、船载或通过管道输送。其次是

雾化性能好，在一定压力下通过喷嘴形成雾状，充分燃烧。目前，我国工业生产的水煤浆，一般浓度在70% 左右，粘度在1000MPa.s 左右，稳定性不低于1个月，燃烧效率可达到98% ，单位热强度和燃烧负荷都优于燃煤。

”

2、水煤浆的配制与水煤浆的质量特征

1）水煤浆配制

水煤浆配制有3大要素：一是煤炭；二是煤浆的粒度级配；三是添加剂。要生产出质量优良、性能稳定的水煤浆必须有优质的煤炭作为基础。煤炭由于产地、埋深和经过地质年代不同，煤的质量有较大差异。如何选用优质煤炭来配制水煤浆呢？这就需要做好煤源调查和煤质检验工作，按以下质量指标来选择优质原料煤。

a. 煤的灰分要低。制浆用煤必须进行洗选以降低灰分。低灰分煤的表面有较为均匀的物理化学性质，易于制浆且燃烧效率高、热值高。

b. 煤的挥发分高。含有较高挥发分的煤易于燃烧，热效率高。研究表明，挥发分小于17% 的水煤浆不易燃烧，必须添加更多的助燃剂。制备水煤浆一般采用挥发分大于25% 的煤。

c. 煤的内在水分低。煤的内在水分是影响制浆的重要因素，直接影响水煤浆的浓度，并在一定程度上影响水煤浆的稳定性和可燃性。

d. 煤的可研磨性好。煤的研磨系数直接影响煤浆的粒度分布，研磨系数越高，粒度越细小，成浆性也越好，煤的其它性质如O/C (氧碳原子比)、表面张力、孔隙度等也对成浆性有一定影响。

2) 水煤浆和一般的煤泥水不同，因为它是一种燃料，所以必须具备某些便于燃烧、使用的性质，主要有：

1>．为利于燃烧，水煤浆的含煤浓度要高。通常要求在62％～70% 左右；

2>．为便于泵送和雾化，粘度要低。通常要求在100（1/秒）剪切率及常温下，表观黏度不高于1000

～1200毫帕秒

3>．为防止在贮运过程中产生沉淀，应有良好的稳定性。一般要求能静置存放一个月不产生不可恢复的

硬沉淀；

4>．为提高煤炭的燃烧效率，其中煤粒应达到一定的细度。一般要求粒度上限为300微米，其中小于

200网目（74微米）的含量不少于75％。

使水煤浆能满足其中单项性能并不难，但要同时满足各项要求就会遇到许多困难，因为有些性能间是相互制约的。例如，要使水煤浆中含煤浓度高，就不能多用水；水少了，又会引起粘度高，流动性差；要流动性好，粘度就应低，但粘度低又会使稳定性变差。所以它的制备技术难度大，涉及煤化学、颗粒学、胶体与有机化学及流变学等多学科技术。高浓度水煤浆的制备技术，在八十年代初期只有瑞典和美国掌握，并严加保密。引进技术代价太高，1982年我国开始自主研制。

3) 制浆技术简介：要做出符合上述性能要求的高浓度水煤浆，单用细煤粉与水简单混合起来是无法实现的，还必须采取一些特殊的技术措施，主要有：

1）．要使煤与水能混为一体，至少必须使煤粒能全部为水所浸没。通常情况下，煤粉中颗粒间往往存