水煤漿在我國能源機(jī)構(gòu)與環(huán)境發(fā)展中的地位

徐萍

摘要：本文從我國水煤漿的發(fā)展歷程入手，著重論述了在我國能源結(jié)構(gòu)及環(huán)境發(fā)展中，水煤漿所起的重要作用及地位，并提出了水煤漿的應(yīng)用前景十分廣闊。

關(guān)鍵詞：水煤漿、煤炭液化、能源結(jié)構(gòu)、環(huán)境、社會(huì)效應(yīng)、地位

中圖分類號(hào)： F407.21文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、煤炭是我國的基礎(chǔ)能源

能源是人類社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。當(dāng)今世界，特別是我國，使用的一次能源主要是化石能源，它們?cè)谝淮文茉粗兴嫉谋壤謩e是90％與97.5%

世界與中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

我國煤多油少。十五計(jì)劃綱要中指出：能源建設(shè)要發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)，以煤炭為基礎(chǔ)能源”。

1999年中國化石能源儲(chǔ)量結(jié)構(gòu)

大量使用化石能源給人類賴以生存的環(huán)境帶來了許多負(fù)面影響。但是，在未來30～50年內(nèi)，其它潔凈的新能源、可再生能源、水電和核電的發(fā)展在世界范圍還不可能普遍取代化石燃料。所以，能源與環(huán)境必須協(xié)調(diào)發(fā)展。

據(jù)UNDP推測(cè)，世界范圍內(nèi)，石油天然氣可供應(yīng)50年以上，煤炭則可穩(wěn)定供應(yīng)200年以上。我國更是如此，煤占化石能源儲(chǔ)量的92.94％。我國一次能源以煤為主的格局在相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)尚難以改變。到本世紀(jì)中，煤炭在我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重還難以降至50％以下。

石油是重要的戰(zhàn)略物資，但是我國石油儲(chǔ)量只占化石能源總量的5.35％。國內(nèi)石油產(chǎn)量的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足消費(fèi)需求的增長。2001年我國進(jìn)口原油7000萬噸。預(yù)測(cè)到2010年，我國原油將缺口1.2億噸，國產(chǎn)原油只能滿足需求量的58％。

對(duì)境外石油的依賴程度不斷加大，對(duì)我國安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。所以，以煤代油是我國既定的能源政策。

解決我國石油資源短缺的根本出路是煤炭液化。煤炭液化可直接制得成品油。但是建設(shè)大型煤炭液化工廠的技術(shù)與裝備還需進(jìn)口。

煤炭液化投資大、制得的燃料成本高。據(jù)中新社報(bào)道，年產(chǎn)油100萬噸需投資100億元, 相當(dāng)噸油/年投資10000元，每噸油耗煤3～4噸。按此初略估計(jì)，產(chǎn)品價(jià)格不會(huì)低于每桶25美元，或每噸1500元。所以，我認(rèn)為作為技術(shù)儲(chǔ)備，建設(shè)煤炭液化示范廠是非常必要的，但是目前很難商業(yè)化作。

我國每年當(dāng)燃料燒掉的油（原油或重油）有4000萬噸。約占我國石油產(chǎn)量1/4。所以替代燃料油也是重要的途徑。替代下的燃料油，經(jīng)深加工后可得45％左右的汽、柴油，6％的燃料氣，及25％～35％的重質(zhì)餾分。

國家經(jīng)貿(mào)委[2001]1019號(hào)文《節(jié)約替代燃料油十五規(guī)劃》中，計(jì)劃年減少燒油1600萬噸，水煤漿列為代油燃料的首選。

國家計(jì)委[2002]1990號(hào)文《煤炭工業(yè)十五基本建設(shè)指導(dǎo)意見》發(fā)展重點(diǎn)中指出：要積極推進(jìn)水煤漿廠的建設(shè)，以替代燃料油消耗。

二、水煤漿的性質(zhì)與用途

水煤漿的儲(chǔ)、運(yùn)與燃燒方式與油類似，可替代燃料油。代煤，有節(jié)煤與減少環(huán)境污染的優(yōu)點(diǎn)。水煤漿燃料分間接用燃料與直接燃料兩種。

1、間接用燃料是指先用水煤漿造氣，以煤制氣作燃料。國家經(jīng)貿(mào)委制定的“十五”規(guī)劃中，推薦以水煤漿為原料的德士古爐造氣，用以替代燃料油。

水煤漿造氣后可合成汽油，屬煤炭間接液化的中間環(huán)節(jié)。

水煤漿造氣可作為煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電（IGCC）的燃料。IGCC比現(xiàn)有汽輪機(jī)電站供電效率高4～10個(gè)百分點(diǎn)，CO2排放可下降30％左右，脫硫效率達(dá)99％，SO2和灰塵排放可降一個(gè)數(shù)量級(jí)，Nox 排放為常規(guī)電廠的15％～30％，耗水減少20％～30％。是21世紀(jì)火電動(dòng)力的主要發(fā)展方向。

水煤漿造氣還可用以生產(chǎn)合成氨、甲醇等化工產(chǎn)品。

水煤漿作為氣化原料，其中的煤與水都是造氣的原料。所以氣化用水煤漿并不追求很高濃度，粒度也可以比較粗，上限可達(dá)1410μm，小于200網(wǎng)目含量為32％～60％。此外，氣化爐與制漿車間相鄰，無需遠(yuǎn)距輸送與長期貯存，因而對(duì)煤漿的穩(wěn)定性要求也不高。

2、水煤漿作為直接用燃料，其中的水對(duì)燃燒不利，在燃燒中它要消耗熱量。含煤70％的水煤漿，每公斤水煤漿按煤的熱值每公斤7200大卡，水煤漿的熱值約5000大卡；1公斤水消耗的汽化潛熱為539大卡，1公斤煤漿中只含水0.3公斤，消耗熱量約162大卡，損失不到煤漿熱值的4％。但這點(diǎn)水卻使固體煤炭轉(zhuǎn)化為一種流體燃料，從而帶來一系列優(yōu)點(diǎn)。

直接燃料用水煤漿，應(yīng)具備下列性質(zhì)：

2.1.含煤濃度要高，通常為62％～70％；

2.2.煤粒應(yīng)達(dá)到一定的細(xì)度。一般要求粒度上限為300微米，其中<200網(wǎng)目（74微米）含量>75％；

2.3.有良好的穩(wěn)定性。儲(chǔ)運(yùn)中不產(chǎn)生不可恢復(fù)的硬沉淀，一般要求存放期超過一個(gè)月；

2.4.流動(dòng)性要好，并應(yīng)具有良好的流變特性。通常流動(dòng)時(shí)要求表觀黏度 <1200mPaS(100S-1 );存放時(shí)黏度要高，即具有剪切變稀的流變特性，稱“觸變型流體”。

三、我國水煤漿發(fā)展的歷程

水煤漿是七十年代末出現(xiàn)的一種新型煤基流體燃料，當(dāng)初只有瑞典和美國掌握。1986年國際油價(jià)大跌，西方國家停止了商業(yè)化步伐，轉(zhuǎn)為技術(shù)儲(chǔ)備繼續(xù)開發(fā)。

我國立足國內(nèi)，從“六五”期間將“水煤漿制備與燃燒技術(shù)”列為國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。“六五”屬實(shí)驗(yàn)室研究，“七五”進(jìn)入小規(guī)模工業(yè)試驗(yàn)。

“八五”以電廠為對(duì)象，進(jìn)行制漿與燃燒的工業(yè)示范。由于技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件的限制，當(dāng)時(shí)尚未推廣應(yīng)用。

1999年，“八五”攻關(guān)項(xiàng)目“白楊河電廠油爐改燒水煤漿”與“棗莊25萬噸/年制漿廠” 先后通過鑒定，評(píng)為國際先進(jìn)水平，表明我國水煤漿制備與燃燒技術(shù)已經(jīng)成熟，為推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

水煤漿技術(shù)已列為國家科技成果重點(diǎn)推廣計(jì)劃、國家重點(diǎn)新產(chǎn)品、國家級(jí)火炬計(jì)劃。

2000年以來，先后有八一、白楊河、匯海、東龐、勝利油田、茂名等 7 個(gè)15～50萬噸的大漿廠相繼投產(chǎn)，已形成 280萬噸/年的制漿能力。我國水煤漿漿廠與產(chǎn)業(yè)化規(guī)模已躍居世界前列。

由南京設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的南海水煤漿廠，設(shè)計(jì)能力150萬噸/年，是目前我國最大的一座水煤漿廠，現(xiàn)正在建設(shè)中。預(yù)計(jì)今年年底將投入運(yùn)行。

四、經(jīng)濟(jì)效益

1、代油有顯著的節(jié)油與社會(huì)效益

以水煤漿代油，燃燒效率超過99％，可節(jié)省燃料費(fèi)1/3～1/2。例如：燕化燃用46.8萬噸水煤漿，節(jié)省燃料費(fèi)1.27億；汕頭電廠燃用水煤漿29萬噸，節(jié)省燃料費(fèi)8700萬元。

SO2排放量相當(dāng)?shù)土蛴停讞詈与姀S為627.4mg/m3，燕化為209mg/m3，汕頭萬豐熱電廠1臺(tái)50MW油爐改燒水煤漿后，每年減排SO2 3000噸。

火焰中心溫度低，水蒸汽有還原作用，可顯著減少Nox排放。白楊河電廠為495.1mg/m3，燕化為544mg/m3。

與改煤粉相比，占地少、投資低、工期短。一臺(tái)10萬千瓦燃油鍋爐改燒煤粉投資1.2億元，工期8個(gè)月；改燒水煤漿只需0.5～0.6億元，工期2個(gè)月。有些燃油電站由于工業(yè)廣場(chǎng)的限制，已無法改為燒煤，但可改燒水煤漿。中、小油爐分布很分散，煤粉又不便集中制備和儲(chǔ)運(yùn)，改煤困難很大，改燒水煤漿則方便可行。

隨著工業(yè)示范取得成功、油價(jià)攀升和國內(nèi)對(duì)控制燃煤污染的力度加大，近幾年水煤漿得到很快的發(fā)展。

2、代煤有節(jié)煤與環(huán)境效益

水煤漿制備、儲(chǔ)運(yùn)全封閉，避免了煤炭裝、儲(chǔ)、運(yùn)中損失的5％帶來的環(huán)境污染。

熱效率高，節(jié)煤1/3，因而也減少了對(duì)環(huán)境的污染。中小燃煤鍋爐熱效率<60％，燃用水煤漿可達(dá)83％。

水煤漿制備過程中，磨細(xì)后還可進(jìn)行再次洗選脫硫，細(xì)磨后，黃鐵礦已充分解離，脫硫率可達(dá)67.90～70.30％。煤粉則不可能。

白楊河電廠燒棗莊漿廠的漿，添加3～5％脫硫劑后，排放的SO2降至255.37mg/m3，無需采用投資大、成本高的煙氣脫硫。除塵后，煙塵排放可滿足二類地區(qū)環(huán)保的要求。

五、結(jié)論

近幾年，油價(jià)不斷攀升，水煤漿又有著如此多的優(yōu)勢(shì)，無論是社會(huì)效益還是環(huán)境效益，都十分顯著。因此，水煤漿在我國能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中就顯露出非常重要的地位。

參考文獻(xiàn)

1、張榮曾;;水煤漿在中國能源與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展中的地位[A];發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，提高煤炭企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

2、曹大東;曹欣玉;周俊虎;趙翔;劉建忠;黃鎮(zhèn)宇;岑可法;;我國水煤漿燃燒技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[A];發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，提高煤炭企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2001年

3、本報(bào)記者 屈金星;國際水煤漿開發(fā)現(xiàn)狀[N];中國礦業(yè)報(bào);2000年

4、牛志剛;煤、水煤漿燃料氮析出特性和燃料型NOx生成特性研究[D];浙江大學(xué);2004年

5、周明松,邱學(xué)青,王衛(wèi)星;水煤漿分散劑的研究進(jìn)展[J];化工進(jìn)展;2004年08期

6、付華,趙繼榮;潔凈的代油燃料———水煤漿[J];能源工程;2000年04期