水煤漿，煤的另一種“油化”方式

　　“前天我喝多了，高興的。因為堅持了十幾年的事情，終于有了結(jié)果?！眲傋聛碚劦剿簼{的話題，煤炭科學研究總院節(jié)能工程技術(shù)研究分院副院長何國鋒就快人快語地說。

　　他指的是，日前該研究分院的研究成果“低階煤高濃度水煤漿制備技術(shù)及工業(yè)化運用”通過了由中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織、兩位工程院院士參加的科技成果鑒定。

　　該項技術(shù)是煤科總院歷時多年開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的升級版水煤漿技術(shù)。

　　“做成一件事情不容易，更何況像水煤漿這樣，剛開始不被人接受，通過推廣已經(jīng)初見成效，并且有意義的事。”何國鋒感慨道。

　　始終是“液態(tài)”，不沉淀

　　“這就是水煤漿?！痹诿嚎瓶傇汗?jié)能工程技術(shù)研究分院的會議室，記者看到一瓶“液態(tài)煤”，用一個小勺取一點，仔細觀察會發(fā)現(xiàn)里面有細細的顆粒。

　　“有點像化妝品的乳液?！庇浾咝χf?！八簼{技術(shù)不是簡單的‘水+煤’，如何讓煤始終是‘液態(tài)’，而不沉淀，是它最大的學問?！焙螄h解釋。

　　水煤漿技術(shù)是將固態(tài)的煤燃料變成“液態(tài)”的煤燃料，主要是把65%至70%不同粒度分布的煤，30%至35%的水和約1%的添加劑，研磨加工成黑色濃漿狀的“液態(tài)煤”。這種“液態(tài)煤”具有燃燒效率高、污染物排放低的特點，可用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐，代油、代氣、代煤燃燒，亦可作為氣化原料，用于生產(chǎn)合成氨、合成甲醇等。同時，具有易輸送、易儲存和易充分燃燒的特性。

　據(jù)了解，過去國內(nèi)燃料水煤漿的制漿多以中等變質(zhì)程度的煉焦煤為主，但煉焦煤的儲量已經(jīng)十分匱乏且價格昂貴，“已經(jīng)不適應市場變化”，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心原主任詹隆說。因此，水煤漿用煤開始向變質(zhì)程度較低的煤種，也就是低階煤種過渡。

　　低階煤儲量大、價格便宜，不僅能以較為低廉的價格保證制漿用煤的供應，而且提高水煤漿的經(jīng)濟性，符合國家合理利用煤炭資源的政策。但低階煤種的成漿性較差，采取傳統(tǒng)工藝無法制備出高質(zhì)量的水煤漿產(chǎn)品。

　　同時，過去的制漿工藝不適用于低階煤種制高濃度煤漿，且缺少高效率的水煤漿專用設(shè)備，噸漿能耗較高，不能完全滿足水煤漿產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要。

　　工業(yè)實踐表明，市場上原有的水煤漿添加劑與低階煤種適配型較差，極難制備出高質(zhì)量的水煤漿產(chǎn)品，且隨著原料價格的不斷上漲，導致水煤漿添加劑的價格持續(xù)走高，增加了水煤漿的生產(chǎn)成本，降低了水煤漿的經(jīng)濟性。

　　“以上種種原因決定了水煤漿技術(shù)要進行升級。”何國鋒說。

　　據(jù)介紹，自2004年起，煤炭科學研究總院致力于“分級研磨高濃度制漿技術(shù)”的研發(fā)，主要技術(shù)突破有：分級研磨制漿工藝、專用高效添加劑、水煤漿粗磨機和大型水煤漿超細磨；獲得國家專利12項，其中發(fā)明專利2項。2012年，“分級研磨高濃度制漿技術(shù)”經(jīng)中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會鑒定，技術(shù)成果達到國際領(lǐng)先水平，并獲得當年中國煤炭工業(yè)協(xié)會科技進步一等獎。

　　升級后的水煤漿技術(shù)，突出了“多破少磨”和“分級研磨”，采用“選擇性分級研磨”工藝，優(yōu)化煤漿粒度級配技術(shù)和專用高效添加劑技術(shù)。

　　“簡單來說，就像一個容器里，如果只放籃球的話，只能放幾個，中間還有很多空隙，現(xiàn)在又放了一些棒球進去，發(fā)現(xiàn)仍然有很多小空隙，接著再放乒乓球?！泵禾靠茖W研究總院節(jié)能工程技術(shù)研究分院水煤漿工程部主任段清兵形象地比喻?！叭绱艘粊?，有效單位就提高了，制漿濃度更高，發(fā)熱量更高?！焙螄h補充說。

　　升級后，分級研磨高濃度制漿技術(shù)解決了制高質(zhì)量煤漿的難題，拓寬了制漿煤種的選擇范圍，從褐煤、煙煤到無煙煤均可。優(yōu)化煤漿力度級配，制漿濃度提高了3%至5%，系統(tǒng)高效節(jié)能，同規(guī)格粗磨機產(chǎn)量可提高30%，燃料煤漿的噸漿電耗降低30%。氣化煤漿濃度提高1%，有效氣比率提高大于0.7%，設(shè)備可長期、安全、穩(wěn)定運行，啟停方便。

　　替代燃料油的坎坷歷程

　　“上世紀70年代世界石油危機，由于水煤漿能全部替代燃料油，國外一些發(fā)達國家如美國、日本、瑞典、加拿大、俄羅斯投入大量的人力、物力開發(fā)水煤漿?！闭猜〗榻B。截至上世紀80年代中期，上述國家陸續(xù)建成一批水煤漿廠和工業(yè)化應用項目，普遍進入商業(yè)性應用實驗階段。當石油價格回落、趨于平穩(wěn)時，他們便燃用石油，而將水煤漿技術(shù)作為儲備技術(shù)。

　　據(jù)了解，我國水煤漿技術(shù)自上世紀80年代初開始研發(fā)，歷經(jīng)了30余年的科技攻關(guān)和生產(chǎn)實踐。

　　“可以用三個階段來概括?！闭猜≌f，“第一階段主要為上世紀80年代初到90年代，這一階段主要為技術(shù)攻關(guān)，引進、消化，形成自己的工藝體系階段?！?/p>

　　但是，經(jīng)過第一階段的發(fā)展后，人們關(guān)于水煤漿的認識存在以下幾點誤解：第一，水煤漿還是煤；第二，水煤漿就是用煤兌上水。“因此，經(jīng)過第一階段的發(fā)展后，有很多企業(yè)上馬此項目，鍋爐也很亂，很多是以次充好?！焙螄h說。

　　“第二階段為1995年至2002年，基本上技術(shù)停頓，是低潮期?！逼渲饕蚴怯蛢r低，“當時生產(chǎn)一噸水煤漿的費用比直接買石油還貴?！闭猜〗榻B。

　　“人們對水煤漿的認識存在誤區(qū)，再加上其效益不明顯，用量比較少，谷賤傷農(nóng)，誰還搞水煤漿呢？”煤炭科學研究總院煤化工分院研究員陳家仁介紹。

　　在這個關(guān)鍵時期，國家仍然十分重視水煤漿技術(shù)的發(fā)展。在“六五”至“九五”期間，國家給予水煤漿技術(shù)發(fā)展很大支持，原國家科委攻關(guān)項目累計撥款1320萬元，原國家計委按煤代油政策拿出約4億元（撥改貸）投入水煤漿示范工程建設(shè)；原煤炭管理部門也投入資金2億多元主要用于兗日水煤漿廠和中國礦業(yè)大學水煤漿實驗基地建設(shè)。

　　2000年2月27日，經(jīng)國務(wù)院批準的由國家科委、經(jīng)貿(mào)委簽發(fā)的第7號令中，將水煤漿與水煤漿技術(shù)列為《當前國家重要鼓勵和發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術(shù)目錄》。此外，在2001年國家出臺的《節(jié)約和替代燃料油“十五”規(guī)劃》中，明確提出了到2005年全國節(jié)約和替代燃料油1600萬噸的目標，并將采用水煤漿技術(shù)替代燃料油作為主要技術(shù)途徑?！罢且驗閲业拇罅χС郑覀儾虐具^了那個階段。”詹隆說。

　　“第三階段為2003年至今，開始技術(shù)研發(fā)第二代。”由于石油價格升高，煉焦煤稀缺，在制漿用煤緊張的情況下，技術(shù)革新成為必由之路。同時，水煤漿也由燃料漿向化工行業(yè)燃料轉(zhuǎn)變?！罢f白了，就是能源的供求關(guān)系決定了科技的發(fā)展。”何國鋒說。

　　目前，我國擁有一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的制漿工藝技術(shù)與裝備，制漿技術(shù)已經(jīng)達到了國際先進水平。水煤漿也在國內(nèi)的電力、石油、化工等行業(yè)得到了應用，取得了顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

　　清潔利用的前景

　　“在氣化漿行業(yè)，我們是第一家使用煤炭科學研究總院技術(shù)的，當時心里也打鼓。不過，現(xiàn)在經(jīng)過兩年半的實際應用，效果還是不錯的?！鄙綎|兗礦集團魯南化肥廠供漿中心副主任呂向陽說。

　　據(jù)介紹，魯南化肥廠在1988年引進了美國的水煤漿加壓氣化技術(shù)，當時使用的是成漿性較好的當?shù)乇彼廾旱V的煤。但是，隨著時間的推移，煤炭的產(chǎn)量越來越小，客觀實際要求必須拓寬煤種。因此，魯南化肥廠改用了陜西榆林生產(chǎn)的神府煤，但是，這種煤內(nèi)水較高，承壓性能差，煤漿濃度低，不利于氣化。為提高煤漿的濃度，經(jīng)過考察，2010年12月，魯南化肥廠采用了煤炭科學研究總院的“分級研磨高濃度制漿技術(shù)”。

　　“由于過去它應用的主要是在燃料漿系統(tǒng)，所以，應用后也有一個磨合的過程，經(jīng)過大家的共同努力和改造，現(xiàn)在技術(shù)已經(jīng)成熟。”呂向陽表示。

　　數(shù)據(jù)表明，使用了升級版的水煤漿技術(shù)后，煤漿濃度提高了3.2個百分點，每天氨醇的產(chǎn)能提高了30噸以上，每年節(jié)約電費126萬元?！拔矣嬎懔艘幌?，此次投入600萬元，因此帶來的年收益達4700萬元，挺劃算的?！眳蜗蜿栒f，他們廠成功應用后，伊泰集團、大唐集團等紛紛來考察，看到實際效果后，也采用了此項技術(shù)。“不僅如此，我們內(nèi)部的一些單位看到效果后，也準備應用，現(xiàn)在是改造階段，估計很快上馬。”

　　與魯南化肥廠不同的是，東莞市電力燃料有限公司面對的是成本的壓力。

　　2006年，石油價格提高，燃料油質(zhì)量下降，這給主要經(jīng)營成品油的東莞市電力燃料有限公司帶來了困擾。而此時，恰逢東莞市政府大力推廣使用新燃料。為破解難題，經(jīng)過市場調(diào)研后，東莞市電力燃料有限公司選擇與煤炭科學研究總院合作建設(shè)水煤漿廠?！皬S子建成后，經(jīng)濟效益明顯，比燒油、燒天然氣節(jié)約費用50%以上?！睎|莞市電力燃料有限公司總經(jīng)理林建軍說。

　　此外，升級版的水煤漿技術(shù)對水的要求不高，工業(yè)用水和廢水都可以利用?！拔覀兊乃徊糠质菑S里自己的廢水，另一部分是從污水處理廠買來的中水，價格便宜很多?！绷纸ㄜ娬f。

　　同樣使用該技術(shù)的福建清源科技有限公司也是用水煤漿代替原煤，把廢水回收用來跟煤混合制作水煤漿，用水煤漿作燃料鍋爐發(fā)電、制蒸汽。“自己用不完還賣給周邊工廠，燒結(jié)的灰渣還能賣給水泥廠，經(jīng)濟又環(huán)保?！备＝ㄇ逶纯萍加邢薰径麻L王清源說。

　　談到下一步水煤漿技術(shù)的發(fā)展方向，專家們的意見比較一致：一是難成漿煤粒度控制級配制漿技術(shù)研究，進一步優(yōu)化煤漿粒度級配，實現(xiàn)水煤漿粒度分布的控制，提高煤漿堆積效率。二是要擴大制漿原料的選擇范圍并降低生產(chǎn)成本，做到工業(yè)廢水、污泥、造紙黑液、煤泥都可以制作水煤漿。三是要開展適用于中小型水煤漿氣化制燃料氣技術(shù)的研發(fā)。四是低揮發(fā)分煤超細水煤漿制備及應用技術(shù)研究，進一步擴大制漿煤種的范圍。五是水煤漿再燃低NOх燃燒技術(shù)研究，使爐內(nèi)脫硝率達到30%至50%，排放達到國家環(huán)保標準。六是水煤漿管道輸送技術(shù)研究?！艾F(xiàn)在水煤漿的運輸方式主要是罐車，如果實現(xiàn)了管道運輸，其成本僅為火車運輸?shù)?0%，汽車運輸?shù)?5%?！倍吻灞f。

　　現(xiàn)在作為燃料和氣化原料的水煤漿用量分別為3000萬噸和1億噸。隨著油價飛漲和節(jié)能減排壓力加大，升級版水煤漿技術(shù)將有廣泛的應用前景。而當務(wù)之急是政府出臺鼓勵政策和扶持政策以引導市場?！艾F(xiàn)在我們這里搞水煤漿的積極性很高，重要的原因就是政府給予了環(huán)保排放企業(yè)一些能源優(yōu)惠政策。”東莞市電力燃料有限公司副總經(jīng)理郭志新說。

　　郭志新認為，之所以在一些地方推廣遇到瓶頸，很大一部分原因是一些環(huán)保部門一聽是水煤漿，就認為還是煤炭，污染大，抵制燃煤。此外，如果要采用此項技術(shù)，還要建鍋爐。何國鋒表示，煤炭用不好確實存在污染，關(guān)鍵看怎么用，所以潔凈煤技術(shù)很關(guān)鍵。

來源：中國煤炭報

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