概述

水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料，可作为炉窑燃料或合成气原料，具有燃烧稳定、污染排放少等优点。水煤浆是由煤、水和化学添加剂按一定的要求配制成的混合物，具有较好的流动性和稳定性，易于储存，可雾化燃烧，是一种燃烧效率较高和低污染的较廉价的洁净燃料，可代重油缓解石油短缺的能源安全问题。

水煤浆是由大约65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保效益。在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基础、最经济的洁净能源。

水煤浆由65%左右的煤，34%的水及少量化学添加剂制成，是一种浆体燃料，可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，其热值相当于燃料油的一半，可代替燃料油用于锅炉、电站、工业炉和窑炉，用于代替煤炭燃用，具有燃烧效益高、负荷调整便利、减少环境污染、改善劳动条件和节省用煤等优点。桂林钢厂以水煤浆代煤粉燃烧，折合标准煤约为90公斤/吨材，节煤33%，烟尘排放由732降至240毫克/m3致癌的NOx含量由280.8降至44毫克/m3，使环境和劳动条件得到明显改善。此外，由于燃烧水煤浆工艺性能好，使钢材的烧损率由1.8%下降至1.5%，企业获得较好的经济效益。所以水煤浆技术不仅可用于代油，用于代煤也有节能和环保效益。

原理

水煤浆的问世，源于20世纪70年代的世界石油能源危机。当时全世界在石油能源危机的经济大衰退之后，清醒地认识到石油天然气作为清洁能源，并不是取之不尽用之不竭的，丰富的煤炭依然是长期可靠的主要能源。然而，传统的燃煤方式造成严重大气污染的历史教训是不容重现的。于是煤炭液化、汽化和浆化成为先进工业国家普遍重视的研究课题。水煤浆则是煤炭液化的最佳成果，也是煤炭洁净利用最廉价的实用技术。

水煤浆气化涉及高温、高压、非均相、流动、传递与化学反应等复杂化学物理过程， 难以在实验室中进行工业条件下的过程研究。对此，华东理工大学在化学工程与工艺相关 理论指导下，结合多年研究开发中积累的方法与经验，在对气化过程进行深刻、全面分析基础上，提出了正确把握各种影响因素间关系的层次机理模型。对复杂的气化过程进行合理分解，实现了研究课题的命题转化，开创了一套适用于研究气流床气化过程的科学研究开发方法。即在冷模装置上研究流体流动规律、雾化与混合规律；借鉴工程经验，在计算机上综合迭代的一步转化方法。

采用国际先进的三维激光多谱勒粒子动态分析仪(DualPDA)和Mafiven测粒仪，在大型冷模装置上研究气流床内流体的速度分布、浓度分布、停留时间分布、雾化粒径及其分布等，分别建立了流动与反应三区模型、速度分布、浓度分布、停留时间分布、雾化粒径及其分布等数学模型，由此形成了系统的气流床水煤浆气化理论与专利技术，为该领域的技术创新奠定了基础。

中国煤炭资源分布集中在“三西”，即山西、陕西及内蒙西部。有63%的煤炭要从“三西”调出，中国长期存在北煤南运、西煤东调的格局。煤炭的管道运输投资少、建设周期短、营运费低、为全密闭输送，不污染环境。水煤浆经管道输送到终端即可供用户燃用，而且可长期密闭储存。

方法及措施

水煤浆是固液混合物，柴油是液体，两者的热值和燃烧特性差别很大。对燃柴油装置必须作相应的改造才能形成精细煤浆的代油市场。下面以两种典型的燃油装置为例。

精细水煤浆在柴油机中的燃用

雾化柴油在气缸内是高压爆燃，压力达15～20MPa。柴油机燃料系统的关键部件是油泵和油喷嘴，两者都是柱塞型的；柱塞与塞套是精密的耦合件。小型农用柴油机是高速柴油机，运转速度达2000 r/min。柱塞高速往复运动，柴油在偶合件表面形成薄膜，起到润滑作用。

燃用浆体燃料，柴油机的改造有两种途径：另设浆泵和雾化喷嘴，取代原来的油泵和油喷嘴；对原有的油泵和油喷嘴加以改造，使其适用于浆体燃料。农用柴油机是廉价设备，在我国有上千万台，第二种改造途径如果成功，将具有巨大的现实意义。

要采用高压油封系统润滑藕合件，并阻止浆体渗入藕合件的间隙。

精细水煤浆在小型燃油供暖锅炉上的燃用

居室供暖燃油锅炉的体积很小，设备紧凑，自动化程度高。用精细水煤浆作替代燃料，需要解决三个题。

(1)提高浆体燃料的燃烧强度。采用常规的 雾化悬浮燃烧方式，煤浆的容积热负荷仅为柴油的1/4～1/5，因此，需要的燃烧室体积为柴油的4～5倍。为保持居室设备的小型化，必须寻求浆体燃料高强度燃烧的技术。

(2)简化浆体燃料的雾化方式。一般是用压缩空气雾化水煤浆，这就需要浆泵和空压机；这对居室设备显然太复杂。必须寻找简单的浆体燃料雾化方法，以取代浆泵和空压机。