，，，

(1.煤科院節(jié)能技術(shù)有限公司，北京 100013;2.國家水煤漿工程技術(shù)研究中心，北京 100013;3.煤炭資源開采與環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013;4.國家能源煤炭高效利用與節(jié)能減排技術(shù)裝備重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100013)

0 引 言

我國屬于富煤、貧油、少氣的發(fā)展中國家，煤炭占我國化石能源儲(chǔ)量的90%以上，在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中處于絕對主導(dǎo)地位，2016年我國能源消費(fèi)總量達(dá)到43.6億tce，其中煤炭消費(fèi)占比為62%，以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在今后一段時(shí)間難以改變。水煤漿是20世紀(jì)70年代石油危機(jī)中發(fā)展起來的一種新型煤基流體燃料或原料，具有流動(dòng)性好、燃燒效率高、節(jié)能環(huán)保等特性，是代油、代煤的理想燃燒和氣化原料[1]。隨著國內(nèi)環(huán)保要求日益提高，水煤漿是我國煤炭清潔、高效利用的發(fā)展方向。我國水煤漿經(jīng)過40年的研發(fā)與生產(chǎn)實(shí)踐，已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用與發(fā)展，取得了較好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2016年底，全國各類制漿廠的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力已超過2億t/a，其中燃料漿生產(chǎn)使用量3 000萬t以上，主要用于電力、石油、化工、建材等行業(yè)及工業(yè)園區(qū)供熱。氣化用漿量約2億t/a，主要用于煤制甲醇、煤制油、煤制烯烴等多個(gè)大型煤化工企業(yè)。隨著我國煤化工企業(yè)的迅速發(fā)展，預(yù)計(jì)未來幾年水煤漿氣化用煤量將大幅增長。

我國低階煤資源豐富，已探明的低階煤資源儲(chǔ)量在2 000億t以上，約占全國探明煤炭資源儲(chǔ)量的20%，主要分布在新疆和內(nèi)蒙古自治區(qū)，約占我國煤炭儲(chǔ)量的50%以上。低階煤具有低灰、低硫、反應(yīng)活性高等優(yōu)點(diǎn)，是優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力和化工用煤，已成為氣化用煤的主導(dǎo)煤種。但低階煤可磨性差、內(nèi)水高、自由水含量少、O/C比大、孔隙率高，極易吸附煤漿中的自由水，影響水煤漿成漿濃度和流變特性，屬難制漿煤種。采用常規(guī)單磨機(jī)制漿工藝，粒度級(jí)配差，研磨能耗較高，制備出的水煤漿濃度低，流變性差，這是造成燃料煤漿和氣化煤漿濃度偏低的主要原因。褐煤制漿濃度僅50%左右，神華煤制漿濃度僅為60%左右，嚴(yán)重影響水煤漿燃燒和氣化效率。為提高低階煤水煤漿濃度，國內(nèi)很多學(xué)者開展了低階煤制備高濃度水煤漿研究。目前低階煤制備高濃度水煤漿技術(shù)主要有制漿前對低級(jí)煤進(jìn)行改性[2-6](水熱處理法、低溫?zé)峤夥?、微波干燥法?和粒度級(jí)配制漿法。由于前者需對低階煤進(jìn)行加熱處理，工藝復(fù)雜，成本高，目前僅停留在試驗(yàn)研究階段，而級(jí)配制漿法只需對原料煤進(jìn)行合理的粒度級(jí)配，并通過提高水煤漿堆積密度達(dá)到提高低階煤水煤漿濃度的目的，方法簡單，成本低，受到廣泛關(guān)注。近年來開發(fā)的分級(jí)研磨級(jí)配制漿技術(shù)在國內(nèi)獲得成功推廣應(yīng)用，但也存在濃度提高幅度有限(3%左右)、煤種適配性差等問題。為進(jìn)一步提高低階煤水煤漿的濃度，對近年來水煤漿級(jí)配制漿技術(shù)研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題進(jìn)行分析，并對發(fā)展前景進(jìn)行展望。

1 分級(jí)研磨級(jí)配制備高濃度水煤漿技術(shù)

針對單棒磨機(jī)制漿工藝粒度級(jí)配不合理、成漿濃度低等問題，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心通過對低階煤煤質(zhì)特性分析及成漿性試驗(yàn)研究，確定造成水煤漿濃度低的主要影響因素及微觀機(jī)理;開展了優(yōu)化煤漿粒度級(jí)配，提高煤顆粒間的堆積效率的技術(shù)研究。以分形理論為指導(dǎo)，采用PFC2D/3D粒度級(jí)配模擬軟件，模擬不同粒度分布煤顆粒的堆積率，建立分形粒度級(jí)配模型;引入“多破少磨”、“分級(jí)研磨”超細(xì)漿返磨和“優(yōu)化級(jí)配”的制漿理念，開發(fā)出選擇性粗磨和超細(xì)研磨有機(jī)組合的分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝，實(shí)現(xiàn)水煤漿粒度分布的控制及優(yōu)化。通過分級(jí)研磨制漿工藝(第2代制漿技術(shù))，達(dá)到提高低階煤水煤漿濃度的目的。

1.1 技術(shù)原理

國家水煤漿工程技術(shù)研究中心為了使水煤漿粒度分布更加合理，從而制備出更高濃度的水煤漿，根據(jù)低階煤種的成漿特性和堆積效率理論，采用分形理論對水煤漿粒度級(jí)配進(jìn)行深入研究。

分形幾何學(xué)是定量描述幾何形體復(fù)雜程度及空間填充能力的一門新興學(xué)科。水煤漿具有復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)，是一種多級(jí)多層次的復(fù)合燃料體系，尤其是煤粉的粒度級(jí)配具有突出的自相似性，滿足分形理論的應(yīng)用條件。在對國內(nèi)外水煤漿粒度級(jí)配理論分析研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合SHCY和SHBN煤破碎及研磨后顆粒的形貌特征，將分形理論引入水煤漿粒度級(jí)配研究領(lǐng)域，得出可準(zhǔn)確描述水煤漿粒度分布的分形級(jí)配模型。同時(shí)采用PFC2D/3D粒度級(jí)配模擬軟件對顆粒的堆積效率進(jìn)行模擬計(jì)算，考察粒度分布、顆粒形狀等與煤顆粒堆積效率之間的因變關(guān)系，建立適用于神華低階煤水煤漿的分形級(jí)配模型，經(jīng)過理論推導(dǎo)得出分形級(jí)配模型。研究結(jié)果表明:該模型的模型參數(shù)即分形維數(shù)在2.50～2.90時(shí)，能較好反應(yīng)不同磨礦時(shí)間的水煤漿粒度分布。以分形粒度級(jí)配模型為基礎(chǔ)，根據(jù)氣化水煤漿粒度分布特點(diǎn)，選取水煤漿的最大粒徑(d90)為800 μm，最小粒徑為1 μm，采用PFC2D/3D粒度級(jí)配模擬軟件，對模型參數(shù)2.50～2.90時(shí)得到的41種不同粒度分布進(jìn)行堆積效率模擬研究。模型參數(shù)2.76～2.78時(shí)，粒度分布較寬，呈典型的雙峰分布，具有較高的堆積效率，此時(shí)獲得的粒度分布即可制得較高濃度的水煤漿。因此，該模型及模型參數(shù)可作為水煤漿粒度級(jí)配優(yōu)化的指導(dǎo)。分級(jí)研磨出料粒度大致符合連續(xù)的雙峰分布情況(圖1)。

圖1 分級(jí)研磨出料粒度分布Fig.1 Particle size distribution of graded grinding output

1.2 工藝流程

為優(yōu)化水煤漿粒度級(jí)配，提高水煤漿堆積效率，從而提高水煤漿濃度，根據(jù)分形級(jí)配模型及模擬得出的最佳級(jí)配模型參數(shù)，開發(fā)了分級(jí)研磨低階煤高濃度水煤漿制備新工藝。該工藝將選擇性粗磨與超細(xì)磨機(jī)有機(jī)組合，使細(xì)顆粒填充粗顆粒形成空隙，優(yōu)化水煤漿粒度級(jí)配，使其趨近于分形級(jí)配模型，達(dá)到提高水煤漿堆積效率和濃度的目的。分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝的核心是在原有單棒磨機(jī)的基礎(chǔ)上增加了超細(xì)磨機(jī)工序，分級(jí)研磨制漿工藝流程如圖2所示。

圖2 低階煤分級(jí)研磨級(jí)配制漿工藝流程Fig.2 Process flow of slurry preparation by graded grinding of low-rank coal

隨著該工藝的推廣應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)最初開發(fā)的立式超細(xì)磨機(jī)存在研磨介質(zhì)要求苛刻、研磨功耗大、磨機(jī)產(chǎn)量小、磨機(jī)入料濃度和粒度要求苛刻等問題，導(dǎo)致運(yùn)行過程中發(fā)生凍機(jī)、溢漿、出料粒度偏粗及工況差等問題。為此國家水煤漿工程技術(shù)研究中心又研制了臥式超細(xì)磨機(jī)，由此分級(jí)研磨制漿工藝演變成2.0版(核心設(shè)備是立式超細(xì)磨機(jī))和2.1版(核心設(shè)備是臥式超細(xì)磨機(jī))。

1.3 工藝特點(diǎn)

1.3.1 2.0版制漿工藝

與單磨機(jī)制漿技術(shù)相比，該工藝具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢:① 配合分級(jí)研磨工藝開發(fā)的高效破碎機(jī)出料粒度由≤10 mm降低到<3 mm，其中≤1 mm占80%以上，可大幅降低選擇性磨機(jī)的入料粒度，提高研磨效率;② 開發(fā)的超細(xì)磨機(jī)電耗僅為球磨機(jī)的1/10;③ 一定比例的細(xì)漿返回棒磨機(jī)混合研磨，可提高棒磨機(jī)的研磨效率，大幅降低制漿電耗;④ 將選擇性粗磨與超細(xì)磨進(jìn)行有機(jī)組合，優(yōu)化了水煤漿的粒度級(jí)配和堆積效率，與同煤種單磨機(jī)制漿工藝相比，水煤漿濃度可提高3%～4%，同時(shí)有效改善水煤漿的流變性和穩(wěn)定性。

1.3.2 2.1版制漿工藝

2.1版制漿工藝的細(xì)漿制備采用了臥式超細(xì)磨機(jī)，該工藝除了具有2.0版工藝的特點(diǎn)和優(yōu)勢外，還具有能量利用效率提升50%以上，研磨組件壽命高，磨介消耗費(fèi)用節(jié)省30%，研磨介質(zhì)不堵塞篩網(wǎng)，出漿通暢，設(shè)備檢修方便和易操作等優(yōu)點(diǎn)。

1.4 推廣應(yīng)用現(xiàn)狀

1.4.1 2.0版制漿工藝

近年來，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心將開發(fā)的低階煤級(jí)配制備高濃度水煤漿技術(shù)(2.0版制漿工藝)進(jìn)行成功推廣應(yīng)用。燃料水煤漿產(chǎn)業(yè)的市場定位為長三角、珠三角等地區(qū)，氣化水煤漿定位在陜西、內(nèi)蒙和新疆等各大煤業(yè)集團(tuán)和煤化工企業(yè)[7-12]。

1)在燃料水煤漿領(lǐng)域

燃料水煤漿在廣東、福建、浙江、江蘇等地得到成功推廣應(yīng)用，已投產(chǎn)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)350萬t/a，在建和規(guī)劃建設(shè)的項(xiàng)目總規(guī)模達(dá)1 000萬t/a。產(chǎn)品主要用于沿海地區(qū)中小型鍋爐的代油、代煤燃燒。與常規(guī)單磨機(jī)工藝相比，分級(jí)研磨制漿新技術(shù)生產(chǎn)的水煤漿濃度可提高3%左右，水煤漿流變性和穩(wěn)定性也得到很大改善。福建清源科技有限公司用分級(jí)研磨級(jí)配制漿技術(shù)生產(chǎn)的水煤漿主要用于本單位印染工段的鍋爐燃燒，經(jīng)監(jiān)測鍋爐效率86%，SO2排放量37 mg/m3，NOx排放量52 mg/m3，不僅滿足當(dāng)?shù)匚廴疚锱欧艠?biāo)準(zhǔn)，還遠(yuǎn)低于國家污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

2)在氣化水煤漿領(lǐng)域

氣化水煤漿在內(nèi)蒙古、新疆、河南、山西和山東等地的多個(gè)煤化工企業(yè)成功推廣應(yīng)用，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到2 445萬t/a。與常規(guī)單磨機(jī)工藝相比，采用分級(jí)研磨級(jí)配制漿技術(shù)后，水煤漿濃度提高3%左右，水煤漿黏度、流動(dòng)性得到改善;水煤漿用于氣化，產(chǎn)氣率增加，比氧耗、比煤耗下降，經(jīng)濟(jì)效益可觀。河南某煤化工企業(yè)采用該技術(shù)后，水煤漿濃度提高3.23%，水煤漿平均黏度僅為910 mPa·s(100 s-1，25 ℃)，每年多產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益2 000萬元左右。

1.4.2 2.1版制漿工藝

2.0版制漿工藝達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，但發(fā)現(xiàn)立式超細(xì)磨機(jī)存在能耗略高、研磨介質(zhì)消耗量較大、操作彈性小等問題。為此國家水煤漿工程技術(shù)研究中心于2017年9月將新研發(fā)的臥式超細(xì)磨機(jī)代替立式超細(xì)磨機(jī)引入水煤漿制備系統(tǒng)中，對內(nèi)蒙古30萬t甲醇能力的某煤化工企業(yè)水煤漿制備系統(tǒng)實(shí)施新型臥式超細(xì)磨機(jī)替代立式超細(xì)磨機(jī)的改造方案。為了考察臥式超細(xì)磨機(jī)的使用效果，對新型臥式超細(xì)磨機(jī)和原有立式超細(xì)磨機(jī)分別進(jìn)行72 h滿負(fù)荷標(biāo)定，2種超細(xì)磨機(jī)運(yùn)行效果見表1。

表12種超細(xì)磨機(jī)運(yùn)行效果比較
Table1Comparisonsofoperatingeffectoftwoultrafinemills

細(xì)磨機(jī)種類全年耗電/104kWh全年節(jié)電/104kWh全年節(jié)約電費(fèi)/萬元節(jié)省備品備件費(fèi)用/萬元節(jié)省維修費(fèi)用/萬元全年產(chǎn)生效益/萬元立式34500000臥式14420176577140

由表1可知，提濃效果均以3%為基礎(chǔ)考核，與立式超細(xì)磨機(jī)(2.0版)相比，采用臥式超細(xì)磨機(jī)(2.1版)后，全年節(jié)電費(fèi)用76萬元，節(jié)約備品備件費(fèi)用57萬元，節(jié)省維修費(fèi)用7萬元，可為企業(yè)產(chǎn)生效益140萬元/a。

2 間斷粒度級(jí)配制備高濃度水煤漿技術(shù)

分級(jí)研磨工藝(第2代制漿技術(shù))是將棒磨機(jī)出來的部分漿進(jìn)入立式超細(xì)磨機(jī)或臥式超細(xì)磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)研磨，然后將制備出的細(xì)漿返回到棒磨機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)果仍是連續(xù)粒度分布的雙峰級(jí)配。由于粗粉被細(xì)粉填充，分級(jí)研磨的粒度級(jí)配堆積效率高于單磨機(jī)的堆積效率。該技術(shù)堆積效率較高，但水煤漿濃度提高幅度有限(僅3%)，說明第2代制漿技術(shù)的粒度分布仍不合理。為進(jìn)一步提高氣化水煤漿濃度和氣化效率，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心開發(fā)了間斷粒度級(jí)配制漿技術(shù)(第3代制漿技術(shù))，與單磨機(jī)制漿技術(shù)相比，該技術(shù)可使神華難制漿煤種的水煤漿濃度提高6%～8%，同時(shí)水煤漿的黏度、流動(dòng)性和穩(wěn)定性都有很大改善。

2.1 技術(shù)原理

水煤漿制備工藝中，通常采用連續(xù)級(jí)配方式。但連續(xù)級(jí)配中的中間粒級(jí)煤粉占比較大，起不到細(xì)顆粒的作用，且相對大顆粒來說提高堆積效率的作用不明顯。采用間斷級(jí)配的理念開發(fā)新的水煤漿制備工藝，對水煤漿基礎(chǔ)理論的研究以及對水煤漿行業(yè)的升級(jí)創(chuàng)新具有較大意義。

第3代間斷粒度級(jí)配制漿技術(shù)是在中國礦業(yè)大學(xué)張榮曾教授“隔層堆積理論”以及清華大學(xué)費(fèi)祥俊教授“漿體水力學(xué)研究”理論基礎(chǔ)上開發(fā)的。間斷級(jí)配是在連續(xù)級(jí)配中剔除一個(gè)(或幾個(gè))粒級(jí)，形成一種級(jí)配不連續(xù)的礦質(zhì)混合料，這種礦質(zhì)混合料所具有的級(jí)配稱為間斷級(jí)配，即篩分曲線出現(xiàn)水平段，單粒級(jí)與間斷級(jí)配的區(qū)別在于單粒級(jí)的粒級(jí)范圍比間斷級(jí)配的相對要小。

研究發(fā)現(xiàn)，造成連續(xù)分布的煤粉成漿濃度低的原因主要是煤粉不適合成漿的0.075～0.100 mm顆粒含量較高，間斷粒度分布即剔除連續(xù)分布中0.075～0.100 mm顆粒后，使粗顆粒的最小粒徑比細(xì)顆粒的最大粒徑大，實(shí)現(xiàn)雙峰完全分離，而且細(xì)顆粒也能完全填充進(jìn)粗顆粒中。結(jié)果表明，間斷粒度級(jí)配制漿工藝可得到比連續(xù)分布的第2代制漿工藝更高的成漿濃度。間斷粒度級(jí)配示意如圖3所示。

圖3 間斷級(jí)配示意Fig.3 Discontinuous granularity gradation

2.2 工藝流程及特點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)場條件和煤質(zhì)性質(zhì)的不同，共開發(fā)出3種間斷級(jí)配制漿工藝，即新建煤粉分級(jí)制漿工藝(圖4)、新建選擇性破磨制漿工藝(圖5)、改造項(xiàng)目工藝(圖6)。

圖4 煤粉分級(jí)制漿工藝系統(tǒng)Fig.4 Pulverized coal pulping process system

圖5 選擇性破磨工藝系統(tǒng)Fig.5 Selective grinding process system

圖6 改造項(xiàng)目系統(tǒng)Fig.6 Renovation project system

煤粉分級(jí)制漿工藝具有高效節(jié)能的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)煤粉完全間斷級(jí)配，制得的水煤漿濃度高，比常規(guī)工藝提高8%以上。工藝過程加入分級(jí)系統(tǒng)，對煤粉全水要求較高，一般要求煤粉全水不超過15%，且系統(tǒng)操作相對棒磨機(jī)系統(tǒng)較為復(fù)雜。選擇性破磨制漿工藝采用選擇性破磨機(jī)完全替代了棒磨機(jī)設(shè)備，系統(tǒng)綜合能耗低，無重型設(shè)備，投資低。因制備粗粉過程中產(chǎn)生一定量的中間粒級(jí)煤粉，成漿濃度稍低，但水煤漿濃度可提高6%～8%。，整個(gè)系統(tǒng)簡單易操作，安全性更高。若在工藝中加入分級(jí)系統(tǒng)，仍能實(shí)現(xiàn)8%的提濃效果，因此選擇性破磨工藝可滿足企業(yè)的多元化需求。改造項(xiàng)目工藝可將生產(chǎn)線的棒磨機(jī)進(jìn)行超細(xì)研磨，起到了喂料功能，省去該段高細(xì)破碎機(jī)和選擇性破磨機(jī)，負(fù)荷和能耗大大降低，且改造投資較低，水煤漿濃度能提高6%～8%。

2.3 研究進(jìn)展

間斷粒度級(jí)配制漿技術(shù)中試生產(chǎn)線于2016年6月建成，處理成品漿能力為0.5 t/h，主要由原煤儲(chǔ)存系統(tǒng)、破碎系統(tǒng)、分級(jí)系統(tǒng)、磨礦系統(tǒng)以及攪拌存儲(chǔ)等組成。試驗(yàn)以神華煤為制漿原料，對上述新建工藝(選擇性破磨工藝)和改造工藝進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試和煤種制漿試驗(yàn)。在制漿系統(tǒng)流程打通的前提下，對細(xì)磨機(jī)和棒磨機(jī)進(jìn)行了連續(xù)8 h運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)，最終得到成品漿濃度為68%～70%，流態(tài)穩(wěn)定性均較好，且設(shè)備能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。中試試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了基礎(chǔ)理論分析及實(shí)驗(yàn)室結(jié)果，說明中試生產(chǎn)線的代表性和可靠性極強(qiáng)，為該工藝示范線的建設(shè)及工業(yè)化推廣奠定基礎(chǔ)[13]。

3 高濃度水煤漿制備技術(shù)展望

我國水煤漿技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，已由原始單磨機(jī)(棒磨機(jī)或球磨機(jī))的連續(xù)粒度分布制漿工藝(第1代制漿技術(shù))逐步研發(fā)出分級(jí)研磨連續(xù)粒度級(jí)配制漿工藝(第2代制漿技術(shù))和間斷粒度級(jí)配制漿工藝(第3代制漿技術(shù))，其中分級(jí)研磨制漿工藝和間斷粒度級(jí)配制漿工藝均以提高水煤漿濃度為目的，得到不同程度推廣應(yīng)用。

3.1 間斷級(jí)配制漿工藝有待工業(yè)示范驗(yàn)證

目前，國家水煤漿中心開發(fā)的第2代分級(jí)研磨制漿技術(shù)推廣應(yīng)用后發(fā)現(xiàn)2個(gè)問題:第一是水煤漿濃度提高有限，僅3%左右，其原因是級(jí)配欠合理，雖堆積效率較高，但水煤漿濃度不高;第二是該工藝的關(guān)鍵設(shè)備——超細(xì)磨機(jī)為立式攪拌磨機(jī)，需克服研磨介質(zhì)質(zhì)量，磨損和功耗較大。為此，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心開發(fā)了間斷粒度級(jí)配高濃度制漿工藝(第3代制漿工藝)，與常規(guī)單磨機(jī)制漿工藝相比，可使水煤漿濃度提高6%～8%，開發(fā)的關(guān)鍵設(shè)備——臥式細(xì)磨機(jī)的研磨盤不再克服研磨介質(zhì)的重力，節(jié)能30%～50%。由于第3代制漿工藝開發(fā)時(shí)間短，有待工業(yè)試驗(yàn)驗(yàn)證，目前正抓緊工業(yè)化示范線的建設(shè)。

3.2 制漿用原料煤的多樣化

隨著水煤漿技術(shù)的不斷發(fā)展，制漿用煤已逐步由成漿性好的中等變質(zhì)程度的煙煤發(fā)展為以低階煤(長焰煤、不黏煤、弱黏煤和褐煤等)為主的難成漿煤種。為提高低階煤的成漿濃度，學(xué)者開發(fā)了多種制漿工藝，如級(jí)配制漿工藝、低階煤制漿前預(yù)處理改性工藝等，不同程度提高了水煤漿濃度，但有些煤種如褐煤的成漿濃度仍偏低，還需進(jìn)行深入研究，實(shí)現(xiàn)褐煤的高效利用。我國高變質(zhì)程度的貧煤、貧瘦煤、無煙煤資源豐富，這些煤種成漿性好，但化學(xué)反應(yīng)活性差，通過研究水煤漿制備新技術(shù)，解決高階煤制備的水煤漿活性差的問題。

3.3 工業(yè)、生活中廢棄物作為制漿原料

隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快，市政污水、污泥產(chǎn)量逐年增長，由于缺乏有效處理手段，對環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，急需無害化、減量化的新技術(shù)。另外，隨著煤化工行業(yè)的發(fā)展，化工廢水、焦化廢水等工業(yè)廢棄物迅速增長，這些工業(yè)廢棄物必須經(jīng)過嚴(yán)格的無害化處理，成本高，處理程序復(fù)雜，難以達(dá)標(biāo)，但有一定熱值。將其制漿燃燒或氣化是解決工業(yè)、生活廢棄物污染問題的有效途徑。近年來，國內(nèi)科技工作者進(jìn)行了多項(xiàng)研發(fā)工作[13]。借助于國家科技部工程技術(shù)研究中心研發(fā)專項(xiàng)和國家高新技術(shù)863計(jì)劃項(xiàng)目，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心以工業(yè)廢水(如印染廢水、造紙黑液等)、市政污泥等作為制漿原料，進(jìn)行了污水、污泥性質(zhì)與污泥改性研究，污水、污泥與煤摻混制漿工藝研究，污水、污泥與煤摻混制漿關(guān)鍵設(shè)備研究，專用添加劑研究，已取得了一定進(jìn)展，不僅擴(kuò)大制漿原料的選擇范圍，降低生產(chǎn)成本，還可實(shí)現(xiàn)廢棄物資源的再利用。

3.4 水煤漿燃燒向工業(yè)園區(qū)和熱電聯(lián)產(chǎn)方向發(fā)展

隨著國家對環(huán)保要求的日益嚴(yán)格以及天然氣資源的匱乏，煤炭作為民用供暖、工業(yè)用熱及發(fā)電在今后很長一段時(shí)間仍是我國主要能源，煤炭清潔、高效利用是滿足當(dāng)前國家對環(huán)保要求的前提，因此，水煤漿作為高效潔凈的流體燃料日益受到重視。近年來，水煤漿在電站鍋爐、工業(yè)鍋爐、窯爐燃燒取得了成功的工業(yè)化推廣應(yīng)用。但從應(yīng)用規(guī)模來看，由于民用供暖大多是20 t/h小鍋爐，集中度較差，且大多燒散煤。近年來國家水煤漿工程技術(shù)研究中心在工業(yè)園區(qū)大力推廣清潔、高效的煤粉鍋爐，已取得了很大進(jìn)展。鑒于此，考慮將水煤漿鍋爐引入部分工業(yè)園區(qū)，根據(jù)工業(yè)園區(qū)的供熱規(guī)模建立大型燃料水煤漿制備廠，采用高濃度水煤漿制備技術(shù)及節(jié)能高效的制漿關(guān)鍵設(shè)備，將優(yōu)質(zhì)燃料水煤漿供給供熱工業(yè)園區(qū)。這樣既可使水煤漿生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?、高效化和環(huán)?；?，也可使燃料水煤漿應(yīng)用技術(shù)得到提升，之后將水煤漿產(chǎn)業(yè)向熱電聯(lián)產(chǎn)方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭高效、節(jié)能、環(huán)保利用。

4 結(jié) 語

近來年，我國水煤漿制備技術(shù)不斷創(chuàng)新發(fā)展，國家水煤漿工程技術(shù)研究中心由原始單磨機(jī)(棒磨機(jī)或球磨機(jī))的連續(xù)粒度分布制漿工藝逐步研發(fā)出分級(jí)研磨連續(xù)粒度級(jí)配制漿工藝和間斷粒度級(jí)配制漿工藝，使低階煤水煤漿提濃效果不斷提高，最高達(dá)6%～8%，制漿關(guān)鍵設(shè)備也由立式超細(xì)磨機(jī)升級(jí)為能耗更低、操作更簡便的臥式超細(xì)磨機(jī)。目前，水煤漿仍是國家支持的煤炭清潔、高效利用技術(shù)，需對制漿原料煤、工業(yè)廢棄物作為制漿原料進(jìn)行深入研究，以滿足工業(yè)園區(qū)用熱和煤化工氣化不斷增長的需求;推動(dòng)水煤漿燃燒向工業(yè)園區(qū)和熱電聯(lián)產(chǎn)方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭高效、節(jié)能、環(huán)保利用。高濃度水煤漿制備技術(shù)作為燃料和氣化原料等具有廣泛應(yīng)用前景。