中華石化網訊 “前天我喝多了，高興的。因為堅持了十幾年的事情，終于有了結果。”剛坐下來談到水煤漿的話題，煤炭科學研究總院節能工程技術研究分院副院長何國鋒就快人快語地說。
他指的是，10月27日該研究分院的研究成果“低階煤高濃度水煤漿制備技術及工業化運用”通過了由中國煤炭工業協會組織、兩位工程院院士參加的科技成果鑒定。
該項技術是煤科總院歷時多年開發的具有自主知識產權的升級版水煤漿技術。
“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，通過推廣已經初見成效，并且有意義的事。”何國鋒感慨道。
始終是“液態”，不沉淀
“這就是水煤漿。”在煤科總院節能工程技術研究分院的會議室，記者看到一瓶“液態煤”，用一個小勺取一點，仔細觀察會發現里面有細細的顆粒。
“有點像化妝品的乳液。”記者笑著說。“水煤漿技術不是簡單的‘水+煤’，如何讓煤始終是‘液態’，而不沉淀，是它最大的學問。”何國鋒解釋。
水煤漿技術是將固態的煤燃料變成“液態”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“液態煤”。這種“液態煤”具有燃燒效率高、污染物排放低的特點，可用于電站鍋爐、工業鍋爐和工業窯爐，代油、代氣、代煤燃燒，亦可作為氣化原料，用于生產合成氨、合成甲醇等。同時，具有易輸送、易儲存和易充分燃燒的特性。
據了解，過去國內燃料水煤漿的制漿多以中等變質程度的煉焦煤為主，但煉焦煤的儲量已經十分匱乏且價格昂貴，“已經不適應市場變化”，國家水煤漿工程技術研究中心原主任詹隆說。因此，水煤漿用煤開始向變質程度較低的煤種，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，采取傳統工藝無法制備出高質量的水煤漿產品。
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備，噸漿能耗較高，不能完全滿足水煤漿產業化發展的需要。
工業實踐表明，市場上原有的水煤漿添加劑與低階煤種適配型較差，極難制備出高質量的水煤漿產品，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走高，增加了水煤漿的生產成本，降低了水煤漿的經濟性。
“以上種種原因決定了水煤漿技術要進行升級。”何國鋒說。
據介紹，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”的研發，主要技術突破有：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，其中發明專利2項。2012年，“分級研磨高濃度制漿技術”經中國石油和化學工業聯合會鑒定，技術成果達到國際領先水平，并獲得當年中國煤炭工業協會科技進步一等獎。
升級后的水煤漿技術，突出了“多破少磨”和“分級研磨”，采用“選擇性分級研磨”工藝，優化煤漿粒度級配技術和專用高效添加劑技術。
“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，現在又放了一些棒球進去，發現仍然有很多小空隙，接著再放乒乓球。”煤炭科學研究總院節能工程技術研究分院水煤漿工程部主任段清兵形象地比喻。“如此一來，有效單位就提高了，制漿濃度更高，發熱量更高。”何國鋒補充說。
升級后，分級研磨高濃度制漿技術解決了制高質量煤漿的難題，拓寬了制漿煤種的選擇范圍，從褐煤、煙煤到無煙煤均可。優化煤漿力度級配，制漿濃度提高了3%至5%，系統高效節能，同規格粗磨機產量可提高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%，設備可長期、安全、穩定運行，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、物力開發水煤漿。”詹隆介紹。截至上世紀80年代中期，上述國家陸續建成一批水煤漿廠和工業化應用項目，普遍進入商業性應用實驗階段。當石油價格回落、趨于平穩時，他們便燃用石油，而將水煤漿技術作為儲備技術。
據了解，我國水煤漿技術自上世紀80年代初開始研發，歷經了30余年的科技攻關和生產實踐。
“可以用三個階段來概括。”詹隆說，“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攻關，引進、消化，形成自己的工藝體系階段。”
但是，經過第一階段的發展后，人們關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，經過第一階段的發展后，有很多企業上馬此項目，鍋爐也很亂，很多是以次充好。”何國鋒說。
“第二階段為1995年至2002年，基本上技術停頓，是低潮期。”其主要原因是油價低，“當時生產一噸水煤漿的費用比直接買石油還貴。”詹隆介紹。
“人們對水煤漿的認識存在誤區，再加上其效益不明顯，用量比較少，谷賤傷農，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。
在這個關鍵時期，國家仍然十分重視水煤漿技術的發展。在“六五”至“九五”期間，國家給予水煤漿技術發展很大支持，原國家科委攻關項目累計撥款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；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大學水煤漿實驗基地建設。
2000年2月27日，經國務院批準的由國家科委、經貿委簽發的第7號令中，將水煤漿與水煤漿技術列為《當前國家重要鼓勵和發展的產業、產品和技術目錄》。此外，在2001年國家出臺的《節約和替代燃料油“十五”規劃》中，明確提出了到2005年全國節約和替代燃料油1600萬噸的目標，并將采用水煤漿技術替代燃料油作為主要技術途徑。“正是因為國家的大力支持，我們才熬過了那個階段。”詹隆說。
“第三階段為2003年至今，開始技術研發第二代。”由于石油價格升高，煉焦煤稀缺，在制漿用煤緊張的情況下，技術革新成為必由之路。同時，水煤漿也由燃料漿向化工行業燃料轉變。“說白了，就是能源的供求關系決定了科技的發展。”何國鋒說。
目前，我國擁有一批具有自主知識產權的制漿工藝技術與裝備，制漿技術已經達到了國際先進水平。水煤漿也在國內的電力、石油、化工等行業得到了應用，取得了顯著的經濟效益和環境效益。
清潔利用的前景
“在氣化漿行業，我們是第一家使用煤炭科學研究總院技術的，當時心里也打鼓。不過，現在經過兩年半的實際應用，效果還是不錯的。”山東兗礦集團魯南化肥廠供漿中心副主任呂向陽說。
據介紹，魯南化肥廠在1988年引進了美國的水煤漿加壓氣化技術，當時使用的是成漿性較好的當地北宿煤礦的煤。但是，隨著時間的推移，煤炭的產量越來越小，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的神府煤，但是，這種煤內水較高，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”。
“由于過去它應用的主要是在燃料漿系統，所以，應用后也有一個磨合的過程，經過大家的共同努力和改造，現在技術已經成熟。”呂向陽表示。
數據表明，使用了升級版的水煤漿技術后，煤漿濃度提高了3.2個百分點，每天氨醇的產能提高了30噸以上，每年節約電費126萬元。“我計算了一下，此次投入600萬元，因此帶來的年收益達4700萬元，挺劃算的。”呂向陽說，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。“不僅如此，我們內部的一些單位看到效果后，也準備應用，現在是改造階段，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，燃料油質量下降，這給主要經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，經過市場調研后，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水煤漿廠。“廠子建成后，經濟效益明顯，比燒油、燒天然氣節約費用50%以上。”東莞市電力燃料有限公司總經理林建軍說。
此外，升級版的水煤漿技術對水的要求不高，工業用水和廢水都可以利用。“我們的水一部分是廠里自己的廢水，另一部分是從污水處理廠買來的中水，價格便宜很多。”林建軍說。
同樣使用該技術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電、制蒸汽。“自己用不完還賣給周邊工廠，燒結的灰渣還能賣給水泥廠，經濟又環保。”福建清源科技有限公司董事長王清源說。
談到下一步水煤漿技術的發展方向，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研究，進一步優化煤漿粒度級配，實現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成本，做到工業廢水、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的研發。四是低揮發分煤超細水煤漿制備及應用技術研究，進一步擴大制漿煤種的范圍。五是水煤漿再燃低NOх燃燒技術研究，使爐內脫硝率達到30%至50%，排放達到國家環保標準。六是水煤漿管道輸送技術研究。“現在水煤漿的運輸方式主要是罐車，如果實現了管道運輸，其成本僅為火車運輸的30%，汽車運輸的15%。”段清兵說。
現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。隨著油價飛漲和節能減排壓力加大，升級版水煤漿技術將有廣泛的應用前景。而當務之急是政府出臺鼓勵政策和扶持政策以引導市場。“現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保排放企業一些能源優惠政策。”東莞市電力燃料有限公司副總經理郭志新說。
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，還要建鍋爐。何國鋒表示，煤炭用不好確實存在污染，關鍵看怎么用，所以潔凈煤技術很關鍵。
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