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[摘 要]水煤浆是一种以煤代油的煤基流体性燃料，在化工企业生产当中使用广泛，我公司气化炉即使用水煤浆气化技术用于生产。水煤浆可实现煤化工产品升级、实现优化能源结构和节约石油，具有重要意义。本文对水煤浆进行简介，探讨其研究意义，详述其不同制备工艺及要求。
[关键词]水煤浆；制备；工艺
中图分类号：TU699 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0375-01
一、水煤浆介绍和研究意义
水煤浆出现于上个世纪80年代左右，为新型煤基流体燃料，其含煤和，化学添加剂分别占70%和1%，其余为水，系通过物理加工而得到的流体燃料。其成品一是稳定性好，具有一定的流动性，并可车装、船载或通过管道输送。二是雾化性能好，可作为炉窑燃料或合成气原料，燃烧稳定、污染排放少、易于储存，燃烧效率较高较廉价，其单位热强度和燃烧负荷都优于燃煤。
（1）水煤浆与油异同。相同点为其可像油一样管道输送和喷嘴雾化燃烧；不同点为其可燃成分是煤，燃烧时会有飞灰及结渣。
（2）与煤之间异同。其燃烧特点是都有飞灰及结渣等现象；燃尽率相同；不同点是，因其含30―35%的水，其着火困难，是一种洁净燃料。
（3）来源稳定。我国油资源相比煤炭更加珍贵，而煤炭相对丰富。
（4）利于环境保护：一般的燃煤锅炉效率很低，其指标主要是燃尽率和锅炉效率；水煤浆储运状态是全密封的，其中燃烧时火焰中心温度低于燃料 ，可抑制NOx生成。其选用煤炭经过洗选后，可脱除较大比例的硫，使得其燃烧后原始烟尘与灰渣量减少，浆中硫含量与灰分均较低。
二、水煤浆制备工艺
主要包括干法制浆、干法和湿法联合制浆、湿法制浆三种。
（一）干法制浆。该工艺要求入料煤的水分小于5%。因洗精煤水分高，难以满足该要求；能耗高于湿法，同样细度标准，干法磨机的能耗高于湿法磨机30%；干法磨矿，其安全和环境和粒度分布均无法与湿法相比，且其堆积效率较低，煤颗粒表面氧化较快，影响了制浆效果。
（二）干法、湿法联合制浆。该流程是干湿两种方法结合。系干法制浆工艺为基础，分出部分干法粉碎物料以湿法粉碎。其特点是与干法相比，粒度分布更好，但该流程因是以干法磨煤为主，其干法中的不足仍存在。
（三）湿法制浆。湿法磨矿制浆工艺有高浓度磨矿、中浓度磨矿以及高、中浓度磨矿级配制浆工艺三种方式。本文仅介绍第二种中浓度磨矿制浆工艺。该工艺主要流程是，先进行一段粗磨，再对其中部分分出的粗磨物料进行细磨，这种做法是为了取得更好的级配。但是，由于采用的是50%左右的中浓度磨煤，其中细磨后细粒物料与粗磨物料混合，必须进行过滤，其滤饼还要再加入分散剂掺混，待其呈流体状又进行搅拌，相对复杂些。
三、水煤浆制备要求
水煤浆制备要素包括煤炭、煤浆的粒度级配和添加剂。
（一）煤炭要求。（1）灰分要低。制浆用煤需要先洗选。应物理化学性质均匀，且易于制浆和燃烧效率高、热值高。（2）煤挥发分高。一般采用挥发分大于25%的煤。（3）煤的内在水分低。（4）煤的可研磨性好。
（二）煤浆的粒度级配。为提高制浆浓度，煤的粒度分布应有高的堆积效率，即颗粒间空隙要少。该技术称“级配”，为制浆中较为关键技术之一。其主要需要确定的是不同颗粒级配的煤制成的浆体的浓度临界值，超过该临界值，浆体黏度急剧增大，流动性恶化；反之，则流动性变好。
（三）添加剂。添加剂的种类和性能，直接影响水煤浆的黏度、稳定性、含煤量、雾化、燃烧和成本。其种类按功能分为：分散剂、稳定剂及其他一些辅助化学药剂， 如消泡剂、调节剂、防霉剂、表面改性剂及促进剂等。其中，分散剂和稳定剂不可缺少。
水煤浆分散剂实质是一种表面活性剂，包括疏水基和亲水基两部分构成。其作用機理包括润湿分散作用、静电斥力分散作用及空间位阻效应。当煤粒在水中时，分散剂分子以其疏水基的作用与煤表面结合，使水分子被吸附到煤粒表面，从原来的疏水性变为亲水性。这样，通过水化膜，把各煤粒之间彼此隔离开，减少了煤粒之间的阻力，实现降低粘度的作用；从理论上说， DLVO理论是这样认为的：胶体颗粒是否能够稳定存在，取决于颗粒间的静电斥力必须要大于颗粒间“范德华”引力。在弱酸至碱性这一较宽的pH 值范围内，煤粒的表面带的都是负电荷；当吸附阴离子型分散剂后，煤粒之间因静电斥力增大不易接近，难以聚集状态，其分散稳定性增强；反之则会由于煤粒、添加剂分子亲水链及水分子三者间形成三维立体结构，造成颗粒相互靠近时的机械阻挡。
水煤浆稳定性是又一关键性指标。指的是，煤浆处于存储与输送期间时，能够保持性态的均匀这一特性。破坏稳定性的原因是由于其中固体颗粒出现沉淀。因水煤浆属于高浓度固液两相粗分散体系，理论中常提到的“布朗运动作用力、颗粒间范德华引力、颗粒间的静电吸引力”，都无法实现阻止水煤浆中颗粒的沉淀。在阻止颗粒沉淀中发挥作用，实现水煤浆稳定性的，来自于由稳定剂作用形成的空间结构，这种结构对颗粒沉淀产生的机械阻力是主导因素。因此，水煤浆的稳定剂的作用应该主要是：使煤浆中已分散的颗粒能与周围的其他颗粒及水共同结合，形成即较弱但又有一定强度三维空间，这种结构对于稳定发挥了重要作用。稳定剂应是加入分散剂后，并经掺混搅拌成浆后，再进行加入。稳定剂主要含有的成分是：无机盐和高分子有机化合物。
四、结论
总之，综合以上所述，水煤浆制备对于保证化工企业后续操作，是至关重要的，直接影响企业效益和安一生产。无论选用哪种制浆工艺，把煤研磨成是第一步，同时，要对其粒度和合适的级配有严格要求。这种要求，应根据煤种不同而选择不同的制浆工艺。同时，因工艺流程与磨矿设备方面的差异，也会造成生产过程中能耗、制浆条件、加工成本、产品质量等的不同。因此，化工生产企业在进行水煤浆制备时，必须根据原料煤性质及其成浆特性，对添加剂与原料煤反应特性，对制浆专用设备（磨机等）的研磨性能充分考虑、科学研究，以便做出制浆技术工艺的正确选择，才能更好地满足生产需要。
参考文献
[1] 周俊虎.水煤浆技术进展[A].第八届锅炉专业委员会第三次学术交流会议论文集[C].2006.
[2] 刘志群.水煤浆技术应用现状及对策分析[J].环境保护科学，2006，32（5）
[3] 孙素敏，陈畅，曹佩文.浅谈水煤浆技术及其应用[J].印染，2009，35（11）
[4] 李安.水煤浆技术发展现状及其新进展[J].煤炭科学技术，2007，35（5）
[关键词]水煤浆；制备；工艺
中图分类号：TU699 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0375-01
一、水煤浆介绍和研究意义
水煤浆出现于上个世纪80年代左右，为新型煤基流体燃料，其含煤和，化学添加剂分别占70%和1%，其余为水，系通过物理加工而得到的流体燃料。其成品一是稳定性好，具有一定的流动性，并可车装、船载或通过管道输送。二是雾化性能好，可作为炉窑燃料或合成气原料，燃烧稳定、污染排放少、易于储存，燃烧效率较高较廉价，其单位热强度和燃烧负荷都优于燃煤。
（1）水煤浆与油异同。相同点为其可像油一样管道输送和喷嘴雾化燃烧；不同点为其可燃成分是煤，燃烧时会有飞灰及结渣。
（2）与煤之间异同。其燃烧特点是都有飞灰及结渣等现象；燃尽率相同；不同点是，因其含30―35%的水，其着火困难，是一种洁净燃料。
（3）来源稳定。我国油资源相比煤炭更加珍贵，而煤炭相对丰富。
（4）利于环境保护：一般的燃煤锅炉效率很低，其指标主要是燃尽率和锅炉效率；水煤浆储运状态是全密封的，其中燃烧时火焰中心温度低于燃料 ，可抑制NOx生成。其选用煤炭经过洗选后，可脱除较大比例的硫，使得其燃烧后原始烟尘与灰渣量减少，浆中硫含量与灰分均较低。
二、水煤浆制备工艺
主要包括干法制浆、干法和湿法联合制浆、湿法制浆三种。
（一）干法制浆。该工艺要求入料煤的水分小于5%。因洗精煤水分高，难以满足该要求；能耗高于湿法，同样细度标准，干法磨机的能耗高于湿法磨机30%；干法磨矿，其安全和环境和粒度分布均无法与湿法相比，且其堆积效率较低，煤颗粒表面氧化较快，影响了制浆效果。
（二）干法、湿法联合制浆。该流程是干湿两种方法结合。系干法制浆工艺为基础，分出部分干法粉碎物料以湿法粉碎。其特点是与干法相比，粒度分布更好，但该流程因是以干法磨煤为主，其干法中的不足仍存在。
（三）湿法制浆。湿法磨矿制浆工艺有高浓度磨矿、中浓度磨矿以及高、中浓度磨矿级配制浆工艺三种方式。本文仅介绍第二种中浓度磨矿制浆工艺。该工艺主要流程是，先进行一段粗磨，再对其中部分分出的粗磨物料进行细磨，这种做法是为了取得更好的级配。但是，由于采用的是50%左右的中浓度磨煤，其中细磨后细粒物料与粗磨物料混合，必须进行过滤，其滤饼还要再加入分散剂掺混，待其呈流体状又进行搅拌，相对复杂些。
三、水煤浆制备要求
水煤浆制备要素包括煤炭、煤浆的粒度级配和添加剂。
（一）煤炭要求。（1）灰分要低。制浆用煤需要先洗选。应物理化学性质均匀，且易于制浆和燃烧效率高、热值高。（2）煤挥发分高。一般采用挥发分大于25%的煤。（3）煤的内在水分低。（4）煤的可研磨性好。
（二）煤浆的粒度级配。为提高制浆浓度，煤的粒度分布应有高的堆积效率，即颗粒间空隙要少。该技术称“级配”，为制浆中较为关键技术之一。其主要需要确定的是不同颗粒级配的煤制成的浆体的浓度临界值，超过该临界值，浆体黏度急剧增大，流动性恶化；反之，则流动性变好。
（三）添加剂。添加剂的种类和性能，直接影响水煤浆的黏度、稳定性、含煤量、雾化、燃烧和成本。其种类按功能分为：分散剂、稳定剂及其他一些辅助化学药剂， 如消泡剂、调节剂、防霉剂、表面改性剂及促进剂等。其中，分散剂和稳定剂不可缺少。
水煤浆分散剂实质是一种表面活性剂，包括疏水基和亲水基两部分构成。其作用機理包括润湿分散作用、静电斥力分散作用及空间位阻效应。当煤粒在水中时，分散剂分子以其疏水基的作用与煤表面结合，使水分子被吸附到煤粒表面，从原来的疏水性变为亲水性。这样，通过水化膜，把各煤粒之间彼此隔离开，减少了煤粒之间的阻力，实现降低粘度的作用；从理论上说， DLVO理论是这样认为的：胶体颗粒是否能够稳定存在，取决于颗粒间的静电斥力必须要大于颗粒间“范德华”引力。在弱酸至碱性这一较宽的pH 值范围内，煤粒的表面带的都是负电荷；当吸附阴离子型分散剂后，煤粒之间因静电斥力增大不易接近，难以聚集状态，其分散稳定性增强；反之则会由于煤粒、添加剂分子亲水链及水分子三者间形成三维立体结构，造成颗粒相互靠近时的机械阻挡。
水煤浆稳定性是又一关键性指标。指的是，煤浆处于存储与输送期间时，能够保持性态的均匀这一特性。破坏稳定性的原因是由于其中固体颗粒出现沉淀。因水煤浆属于高浓度固液两相粗分散体系，理论中常提到的“布朗运动作用力、颗粒间范德华引力、颗粒间的静电吸引力”，都无法实现阻止水煤浆中颗粒的沉淀。在阻止颗粒沉淀中发挥作用，实现水煤浆稳定性的，来自于由稳定剂作用形成的空间结构，这种结构对颗粒沉淀产生的机械阻力是主导因素。因此，水煤浆的稳定剂的作用应该主要是：使煤浆中已分散的颗粒能与周围的其他颗粒及水共同结合，形成即较弱但又有一定强度三维空间，这种结构对于稳定发挥了重要作用。稳定剂应是加入分散剂后，并经掺混搅拌成浆后，再进行加入。稳定剂主要含有的成分是：无机盐和高分子有机化合物。
四、结论
总之，综合以上所述，水煤浆制备对于保证化工企业后续操作，是至关重要的，直接影响企业效益和安一生产。无论选用哪种制浆工艺，把煤研磨成是第一步，同时，要对其粒度和合适的级配有严格要求。这种要求，应根据煤种不同而选择不同的制浆工艺。同时，因工艺流程与磨矿设备方面的差异，也会造成生产过程中能耗、制浆条件、加工成本、产品质量等的不同。因此，化工生产企业在进行水煤浆制备时，必须根据原料煤性质及其成浆特性，对添加剂与原料煤反应特性，对制浆专用设备（磨机等）的研磨性能充分考虑、科学研究，以便做出制浆技术工艺的正确选择，才能更好地满足生产需要。
参考文献
[1] 周俊虎.水煤浆技术进展[A].第八届锅炉专业委员会第三次学术交流会议论文集[C].2006.
[2] 刘志群.水煤浆技术应用现状及对策分析[J].环境保护科学，2006，32（5）
[3] 孙素敏，陈畅，曹佩文.浅谈水煤浆技术及其应用[J].印染，2009，35（11）
[4] 李安.水煤浆技术发展现状及其新进展[J].煤炭科学技术，2007，35（5）