一、水煤浆的物性与用途

水煤浆是煤和水及少量化学添加剂调制而成的浆体。按用途，水煤浆分为高浓度水煤浆燃料与供德士古炉造气用水煤浆原料两种。水煤浆可泵送、雾化、储存与稳定着火燃烧，2t左右水煤浆可替代1t燃料油。燃用水煤浆与直接烧煤相比，具有燃烧效率高、节能和环境效益好等优点，是洁净煤技术中的重要分支。水煤浆可采用投资少、营运费低的管道运输方式进行长距离输送，到终端后无须脱水可直接燃用，储运过程全密闭，既减少了损失又不污染环境，是中国煤炭运输发展方向之一。

水不能产生热量，在燃烧过程中还会造成热损失，所以作为燃料用水煤浆要求含煤浓度（干煤质量分数）高，一般为65%～70%，化学添加剂约1%，其余为水。水造成的热损失约占水煤浆热值的4%。在气化过程中，水煤浆中的水是气化反应必需的原料，从这个角度看，含煤浓度可允许低一些，但浓度低会增加氧耗量，一般为62%～65%。

为有利于燃烧与造气反应，水煤浆对煤炭细度有一定的要求。燃料用水煤浆的粒度上限（通过率不小于98%的粒度）为300μm，小于74μm（200目）含量不低于75%造气用水煤浆的细度比燃料用水煤浆略粗，粒度上限允许达到1410μm（14目），小于74μm（200目）含量为32%～60%。

为了使水煤浆便于泵送和雾化，水煤浆对流动性也有要求，在室温和剪切速率为100s一情况下，一般要求表观黏度不高于1000～1500mPas。长距离管道输送用水煤浆则要求在低温（埋管地下年最低温度）及剪切率10s一1条件下的表观黏度不高于800mPa·s。

此外，还要求水煤浆具有“剪切变稀”的流变特性。也就是说，当处于流动状态时，表现出具有较低的黏度，便于使用停止流动处于静置状态时，又可表现出高黏度，便于存放。水煤浆在储、运中的稳定性十分重要，因为水煤浆是固、液两相混合物，很容易发生固、液分离现象，故要求在储、运中不产生“硬沉淀”。所谓“硬沉淀”，是指无法通过搅拌使水煤浆重新恢复原态的沉淀物。水煤浆能维持不产生硬沉淀的性能，称为水煤浆的“稳定性”。稳定性不良的水煤浆，在储、运中一旦发生沉淀将严重影响生产。所需要的安全存放期依用户要求而定，燃烧用户一般要求在1个月以上德士古炉造气用水煤浆，由于气化炉与制浆车间相邻，无须远距输送与长期储存，对煤浆稳定性要求可适当放宽。

二、中国水煤浆制备技术的开发

中国以煤炭为基础能源，石油资源则相对短缺。直接燃用煤炭又会给环境带来严重污染，所以作为代油燃料、洁净煤技术以及造气原料的水煤浆，在中国能源与环境协调发展中具有重要意义。因此，水煤浆技术一直受到中国政府的重视，从“六五”开始，在“煤炭转换”项目中，同时将燃料用水煤浆与德士古炉造气用水煤浆的制备技术列为国家重点攻关项目，前者的承担单位是中国矿业大学北京校区，后者的承担单位是中国陕西临潼西北化工研究院，这两个单位分别建设有制浆中试厂。经过十几年的努力，已取得一批有自主知识产权的制浆技术与设备，制浆技术达到国际水平，并进入商业化运作阶段，取得显著的经济与社会效益。

代油燃料用水煤浆已在电站与工业锅炉，轧钢、锻造钢锭加热炉，烧结炉及陶瓷炉窑上工业应用取得成功。山东白杨河、广东茂名、汕头万丰电厂以水煤浆代油的实践证明锅炉效率达到90%，烟尘排放达到环保标准，SO2排放相当于燃用低硫油由于水煤浆的火焰温度比烧油低，并且水蒸气有还原作用，比燃油可显著减少NO排放，2.2t水煤浆可替代1t油。在现行价格下，每代1t油可节省燃料费1/3。目前，依靠中国国内技术与装备建设的大、中型制浆厂有山东枣庄矿业集团（25万吨/年）、山东白杨河电厂（40万吨/年）、邢台矿业集团（2万吨/年）、大同汇海水煤浆有限责任公司（100万吨/年）、胜利油田（50万吨/年）、茂名电厂（50万吨/年）。引进国外技术或装备建设的大、中型制浆厂有从日本引进的山东兖日制浆厂（25万吨/年）和从瑞典引进的北京制浆厂（25万吨/年）。多年的生产实践表明，中国自建制浆厂的建厂投资、产品质量、生产成本均优于同等规模的引进厂。

目前中国的德士古炉造气系统所配套的制浆系统多为从国外引进，有山东鲁南化肥厂、渭河化肥厂和淮南化工总厂。其中鲁南化肥厂的制浆系统是参考引进技术，用中国装备建成的。

以上情况说明，无论是燃料用水煤浆的制备技术，还是造气用水煤浆的制备技术，中国均已达到产业化水平。

三、水煤浆制备技术概要

水煤浆要求含煤浓度高，粒度细，流动性好、又要求有较好的稳定性，避免产生硬沉淀。要同时满足上述各项性能就会遇到困难，因为其中的一些性能间是相互制约的。例如，提高浓度就会引起黏度增大、流动性变差流动性好、黏度低，又会使稳定性变差。为了使所制水煤浆的性能同时满足以上各项要求，就必须采取某些专有技术，主要有如下内容。

1.正确选择制浆用原料煤

制浆用煤炭的质量除了应满足下游用户的要求外，还必须十分注意它的成浆性——制浆的难易程度。有的煤炭在常规条件下很容易制成高浓度水煤浆另外一些煤炭，就很难或者需要采用较复杂的制浆工艺和以较高的成本才能制成高浓度水煤浆。制浆用原料的成浆性，对制浆厂的投资、生产成本以及水煤浆的质量都有很大的影响。所以应该掌握煤炭成浆性的规律，根据实际需要，按照技术可行、经济合理原则优选制浆用原料煤。

2. “级配” 技术

水煤浆不但要求煤炭粒度达到规定的细度，还要求具有良好的粒度分布，使其中不同大小的煤粒能够相互充填，尽可能减少煤粒间的空隙，达到较高的“堆积效率”。空隙少就可以减少水的用量，容易制成高浓度水煤浆。该项技术有时简称为“级配”。

3.制浆工艺与设备

在给定原料煤的粒度特性与可磨性条件下，如何使水煤浆最终产品的粒度分布能达到较高的“堆积效率”，就需要合理选择磨矿设备与制浆工艺流程。

4.选配性能匹配的添加剂

为使所制水煤浆达到高浓度、低黏度，并有良好的流变性与稳定性，必须使用少量化学药剂，简称“添加剂”。添加剂的分子作用于煤粒与水的界面，可降低黏度，改善煤粒在水中的分散，并提高水煤浆的稳定性。添加剂的用量通常为煤量的0.5%～1%。添加剂的品种很多，配方不是一成不变的，必须通过试验研究才能确定。

来源：现代煤化工技术手册