章秀娟
安徽六国化工股份有限公司
单位省市：安徽省铜陵市
单位邮编：244000
摘要：水煤浆技术作为洁净煤技术之一，是煤炭清洁高效利用的重要方向。水煤浆可作为燃料和原料使用，用于工业锅炉或电站锅炉，具有高效节能、环保排放、密闭清洁等优点。本文将简单介绍水煤浆制备与应用技术，提出水煤浆技术与废弃物资源化利用相结合的建议，同时对水煤浆技术未来发展进行展望。
关键词：水煤浆制备；应用技术；发展展望
1.水煤浆制备与应用技术
水煤浆制备技术是将原料煤与水，再辅以一定比例的添加剂进行破碎磨矿，进而形成合格的燃料或气化水煤浆，供锅炉或气化炉使用。目前，我国所使用的水煤浆制备与应用技术主要有以下几种：
1.1多喷嘴对置式水煤浆气化技术
多喷嘴对置式水煤浆气化技术是校企合作的产物，由兖矿集团公司和华东理工大学共同研发的现代水煤浆制备气化技术。在“十一五”期间，多喷嘴对置式水煤浆气化技术进入了商业化标志阶段，兖矿集团公司和华东理工大学成功制造了两套多喷嘴对置式水煤浆气化炉，压力在4.0MPa左右，平均每日的耗煤量多达1150万t，大幅度提升了水煤资源生产加工效益。
1.2德士古水煤浆气化技术
德士古水煤浆气化技术又称作Texace水煤浆气化技术，该技术是美国Texace石油开发公司于1946年所研发的水煤加工生产技术，主要是将水煤气作为加工进料。工艺流程是将原料水煤浆与气化剂纯氧在工艺烧嘴内混合进入Texace气化炉，由气化炉顶部烧嘴经雾化后高速进入气化炉内瞬间着火，在高温环境中直接发生反应，煤颗粒与气化剂在火焰中呈并流流动，氧气和雾状水煤浆在炉内受到耐火砖的高温辐射作用，迅速经历预热、水分蒸发、煤的干馏、挥发物的裂解燃烧以及碳的气化等一系列复杂的物理、化学过程，最后生成、、和水蒸气为主的湿煤气，熔渣和未反应的碳一起进入气化炉底部激冷室水浴，熔渣经淬冷、固化后被截留在水中，落入渣罐，经排渣系统定时排放，煤气和饱和蒸汽进入煤气冷却系统。
1.3清华水冷壁水煤浆气化技术
清华炉水煤浆水冷壁气化技术是由清华大学研发的，清华炉水煤浆气化技术分为2代，第一代为非熔渣—熔渣分级水煤浆气化技术，第二代则是现在的清华水冷壁水煤浆气化技术，是在第一代的基础上研制出了膜式水冷壁，灰渣层膜对水冷壁起到了保护作用。清华炉水冷壁水煤浆气化气体成分与水煤浆耐火砖炉气体成分相当，且不必每年数次更换锥底砖，定期更换全炉向火面砖即可，可节约运行费用并提高单台气化炉的年运转时间。清华炉水冷壁气化技术对煤种适应性强，能够消化高灰分、高灰熔点、高硫煤，易于实现气化煤本地化，且气化后灰渣残炭含量低，废渣易于收集处理，废水无难处理污染物，正常生产过程中无废气排放，制浆用水可以使用工厂难以处理的有机废水，环境友好。
2.水煤浆添加剂的研究现状
煤是含有多种有机物和无机物结构的复杂物质，含有多种表面基团，不同的煤种，表面结构不同，对各种表面活性剂的适应性也不同。国内外相关资料均表明：添加剂的分子结构特征与煤质及其表面性质间存在着比较明显的匹配性，不可能仅用一种或几种添加剂普遍适用于所有的煤种。因此根据原料煤表面结构性质和煤浆粒度分布，研发针对性更强、适应性更广、性价比更高的水煤浆专用添加剂非常重要。
近年来，中煤科工清洁能源股份有限公司、南京大学、中国矿业大学等对水煤浆添加剂研究做了很多工作，开发出一系列具有竞争力的产品。
如中煤科工清洁能源股份有限公司根据不同煤种的特性开发了以下 4 个系列产品：①MK－1 型提浓工艺专用水煤浆添加剂：该添加剂既考虑了低阶煤的煤质特点，又考虑了提浓工艺中水煤浆粒度分布宽的特性和粗细颗粒对添加剂分散性能的差异化要求，在以萘为基本原料基础上，通过引入羟基、羰基或氨基等官能团，合成出针对性强、分散性高的水煤浆添加剂；②MK－2 型难成浆煤水煤浆添加剂：该添加剂针对低阶煤内水含量高、孔隙发达、含氧官能团多，且在传统制浆工艺条件下粒度分布集中，流动性和稳定性差的特点，合成出以萘为主要原料的高聚合度产品，具有分散性强、适应性广、性价比高的特点；③MK－3 型易成浆煤水煤浆添加剂：针对成浆性好的煤种，主要以多环芳烃为原料合成，产品具有分散性好、性价比高的特点；④MK－4 型燃料水煤浆专用添加剂：该添加剂既考虑燃料水煤浆浓度高、粒度细的要求，还兼顾改善煤浆流动性和稳定性，主要以萘及其衍生物为主要原料合成。
3.水煤浆技术用于固废液废的研究
3.1水煤浆制备技术用于固废的研究
固体废弃物（固废）的产量随着经济的发展逐年大幅增加，含碳固废中含有大量的病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，可生化性较差。若将水煤浆技术用于污泥处置，通过污泥、煤、水和分散剂掺混来制备污泥水煤浆，并将其直接应用于现有的水煤浆锅炉燃烧和气化炉气化，不仅能够更加高效清洁地处置污泥，同时可节省原先污泥处置中的脱水能耗。有学者研究了污泥与煤共浆进入水煤浆锅炉代油燃烧，可稳定运行，同时减少烟气中、的排放，减少污泥体积，具有极高的经济效益。
3.2水煤浆制备技术用于液废处理的研究
液废尤其是工业废水的排放量也逐年递增，其主要来源于造纸业，纺织业，食品业、电力、热力生产和供应等行业。废液处理的现有技术主要是物理法、化学法、氧化法、混凝法以及生物法等，存在着处理速度慢、周期长、占地面积大、化学药剂耗费大、能耗大及处理成本高等特点，并常伴二次污染。因地制宜地利用工业废水制备水煤浆，不仅能够简单可靠地处理废水，降低废水治理费用，减少对环境的污染，达到近零排放，同时节约大量制浆所需的工业用水，具有良好的环境、经济和社会效益。有学者利用水煤浆技术处理不同组成的造纸黑液，结果表明黑液制浆可以提高水煤浆锅炉效率，并减少、等气体的排放。
4.水煤浆技术的发展趋势
4.1水煤浆生产向大型化、区域化发展
随着政府环保意识的增强，燃料水煤浆的生产和使用规模也急剧扩大，大量水煤浆厂也陆续投产，政府相关部门应出台相关政策限制小规模浆厂的发展，逐步淘汰小规模水煤浆厂，扶持大型百万吨水煤浆厂的建设，着力打造一批精品示范工程，从而降低制浆生产成本，保证水煤浆的质量和供应，通过建立集中供浆示范点，向分散的客户进行供浆，逐步引导水煤浆企业向大型化、区域化的方向发展。
4.2水煤浆制浆设备向节能、环保方向发展
一个完整的水煤浆制备工艺主要包括破碎、磨矿、捏混、搅拌与剪切、滤浆等多个环节，而破碎和磨矿是水煤浆制备的核心环节，其动力消耗占整个制浆加工成本的70%以上，同时也会产生一些粉尘对环境造成污染，因此为促进水煤浆行业健康快速的发展，同时满足环保要求，开发节能、高效、环保的破碎、磨矿以及捏混等设备是水煤浆制浆设备的发展趋势，也是降低水煤浆生产成本的主要途径。近些年，研制开发的低能耗、高效率的大型细磨机和超细磨机已经在燃料和气化水煤浆行业得到大面积推广。
结 语：
水煤浆技术是一种洁净煤技术，经过几十年的发展，无论从理论、工艺技术以及设备上都得到较好发展。目前，我国的水煤浆技术正朝着节能、环保、大型化以及规模化方向发展，相关科研人员应加强水煤浆制备工艺的研发和制浆设备的更新升级，充分发挥水煤浆技术高效、节能、环保等优势，促进煤炭清洁高效利用。
参考文献：
[1]段清兵.中国水煤浆技术应用现状与发展前景[J].煤炭科学技术，2015，43（1）：129-133.
[2]段清兵，张胜局，段静.水煤浆制备与应用技术及发展展望[J].煤炭科学技术，2017.