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“前天我喝多了，高兴的。因为坚持了十几年的事情，终于有了结果。”刚坐下来谈到水煤浆的话题，煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院副院长何国锋就快人快语地说。
他指的是，10月27日该研究分院的研究成果“低阶煤高浓度水煤浆制备技术及工业化运用”通过了由中国煤炭工业协会组织、两位工程院院士参加的科技成果鉴定。
该项技术是煤科总院历时多年开发的具有自主知识产权的升级版水煤浆技术。
“做成一件事情不容易，更何况像水煤浆这样，刚开始不被人接受，通过推广已经初见成效，并且有意义的事。”何国锋感慨道。
始终是“液态”，不沉淀
“这就是水煤浆。”在煤科总院节能工程技术研究分院的会议室，记者看到一瓶“液态煤”，用一个小勺取一点，仔细观察会发现里面有细细的颗粒。
“有点像化妆品的乳液。”记者笑着说。“水煤浆技术不是简单的‘水+煤’，如何让煤始终是‘液态’，而不沉淀，是它最大的学问。”何国锋解释。
水煤浆技术是将固态的煤燃料变成“液态”的煤燃料，主要是把65%至70%不同粒度分布的煤，30%至35%的水和约1%的添加剂，研磨加工成黑色浓浆状的“液态煤”。这种“液态煤”具有燃烧效率高、污染物排放低的特点，可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉，代油、代气、代煤燃烧，亦可作为气化原料，用于生产合成氨、合成甲醇等。同时，具有易输送、易储存和易充分燃烧的特性。
据了解，过去国内燃料水煤浆的制浆多以中等变质程度的炼焦煤为主，但炼焦煤的储量已经十分匮乏且价格昂贵，“已经不适应市场变化”，国家水煤浆工程技术研究中心原主任詹隆说。因此，水煤浆用煤开始向变质程度较低的煤种，也就是低阶煤种过渡。
低阶煤储量大、价格便宜，不仅能以较为低廉的价格保证制浆用煤的供应，而且提高水煤浆的经济性，符合国家合理利用煤炭资源的政策。但低阶煤种的成浆性较差，采取传统工艺无法制备出高质量的水煤浆产品。
同时，过去的制浆工艺不适用于低阶煤种制高浓度煤浆，且缺少高效率的水煤浆专用设备，吨浆能耗较高，不能完全满足水煤浆产业化发展的需要。
工业实践表明，市场上原有的水煤浆添加剂与低阶煤种适配型较差，极难制备出高质量的水煤浆产品，且随着原料价格的不断上涨，导致水煤浆添加剂的价格持续走高，增加了水煤浆的生产成本，降低了水煤浆的经济性。
“以上种种原因决定了水煤浆技术要进行升级。”何国锋说。
据介绍，自2004年起，煤炭科学研究总院致力于“分级研磨高浓度制浆技术”的研发，主要技术突破有：分级研磨制浆工艺、专用高效添加剂、水煤浆粗磨机和大型水煤浆超细磨；获得国家专利12项，其中发明专利2项。2012年，“分级研磨高浓度制浆技术”经中国石油和化学工业联合会鉴定，技术成果达到国际领先水平，并获得当年中国煤炭工业协会科技进步一等奖。
升级后的水煤浆技术，突出了“多破少磨”和“分级研磨”，采用“选择性分级研磨”工艺，优化煤浆粒度级配技术和专用高效添加剂技术。
“简单来说，就像一个容器里，如果只放篮球的话，只能放几个，中间还有很多空隙，现在又放了一些棒球进去，发现仍然有很多小空隙，接着再放乒乓球。”煤炭科学研究总院节能工程技术研究分院水煤浆工程部主任段清兵形象地比喻。“如此一来，有效单位就提高了，制浆浓度更高，发热量更高。”何国锋补充说。
升级后，分级研磨高浓度制浆技术解决了制高质量煤浆的难题，拓宽了制浆煤种的选择范围，从褐煤、烟煤到无烟煤均可。优化煤浆力度级配，制浆浓度提高了3%至5%，系统高效节能，同规格粗磨机产量可提高30%，燃料煤浆的吨浆电耗降低30%。气化煤浆浓度提高1%，有效气比率提高大于0.7%，设备可长期、安全、稳定运行，启停方便。
替代燃料油的坎坷历程
“上世纪70年代世界石油危机，由于水煤浆能全部替代燃料油，国外一些发达国家如美国、日本、瑞典、加拿大、俄罗斯投入大量的人力、物力开发水煤浆。”詹隆介绍。截至上世纪80年代中期，上述国家陆续建成一批水煤浆厂和工业化应用项目，普遍进入商业性应用实验阶段。当石油价格回落、趋于平稳时，他们便燃用石油，而将水煤浆技术作为储备技术。
据了解，我国水煤浆技术自上世纪80年代初开始研发，历经了30余年的科技攻关和生产实践。
“可以用三个阶段来概括。”詹隆说，“第一阶段主要为上世纪80年代初到90年代，这一阶段主要为技术攻关，引进、消化，形成自己的工艺体系阶段。”
但是，经过第一阶段的发展后，人们关于水煤浆的认识存在以下几点误解：第一，水煤浆还是煤；第二，水煤浆就是用煤兑上水。“因此，经过第一阶段的发展后，有很多企业上马此项目，锅炉也很乱，很多是以次充好。”何国锋说。
“第二阶段为1995年至2002年，基本上技术停顿，是低潮期。”其主要原因是油价低，“当时生产一吨水煤浆的费用比直接买石油还贵。”詹隆介绍。
“人们对水煤浆的认识存在误区，再加上其效益不明显，用量比较少，谷贱伤农，谁还搞水煤浆呢？”煤炭科学研究总院煤化工分院研究员陈家仁介绍。
在这个关键时期，国家仍然十分重视水煤浆技术的发展。在“六五”至“九五”期间，国家给予水煤浆技术发展很大支持，原国家科委攻关项目累计拨款1320万元，原国家计委按煤代油政策拿出约4亿元（拨改贷）投入水煤浆示范工程建设；原煤炭管理部门也投入资金2亿多元主要用于兖日水煤浆厂和中国矿业大学水煤浆实验基地建设。
2000年2月27日，经国务院批准的由国家科委、经贸委签发的第7号令中，将水煤浆与水煤浆技术列为《当前国家重要鼓励和发展的产业、产品和技术目录》。此外，在2001年国家出台的《节约和替代燃料油“十五”规划》中，明确提出了到2005年全国节约和替代燃料油1600万吨的目标，并将采用水煤浆技术替代燃料油作为主要技术途径。“正是因为国家的大力支持，我们才熬过了那个阶段。”詹隆说。
“第三阶段为2003年至今，开始技术研发第二代。”由于石油价格升高，炼焦煤稀缺，在制浆用煤紧张的情况下，技术革新成为必由之路。同时，水煤浆也由燃料浆向化工行业燃料转变。“说白了，就是能源的供求关系决定了科技的发展。”何国锋说。
目前，我国拥有一批具有自主知识产权的制浆工艺技术与装备，制浆技术已经达到了国际先进水平。水煤浆也在国内的电力、石油、化工等行业得到了应用，取得了显著的经济效益和环境效益。
清洁利用的前景
“在气化浆行业，我们是第一家使用煤炭科学研究总院技术的，当时心里也打鼓。不过，现在经过两年半的实际应用，效果还是不错的。”山东兖矿集团鲁南化肥厂供浆中心副主任吕向阳说。
据介绍，鲁南化肥厂在1988年引进了美国的水煤浆加压气化技术，当时使用的是成浆性较好的当地北宿煤矿的煤。但是，随着时间的推移，煤炭的产量越来越小，客观实际要求必须拓宽煤种。因此，鲁南化肥厂改用了陕西榆林生产的神府煤，但是，这种煤内水较高，承压性能差，煤浆浓度低，不利于气化。为提高煤浆的浓度，经过考察，2010年12月，鲁南化肥厂采用了煤炭科学研究总院的“分级研磨高浓度制浆技术”。
“由于过去它应用的主要是在燃料浆系统，所以，应用后也有一个磨合的过程，经过大家的共同努力和改造，现在技术已经成熟。”吕向阳表示。
数据表明，使用了升级版的水煤浆技术后，煤浆浓度提高了3.2个百分点，每天氨醇的产能提高了30吨以上，每年节约电费126万元。“我计算了一下，此次投入600万元，因此带来的年收益达4700万元，挺划算的。”吕向阳说，他们厂成功应用后，伊泰集团、大唐集团等纷纷来考察，看到实际效果后，也采用了此项技术。“不仅如此，我们内部的一些单位看到效果后，也准备应用，现在是改造阶段，估计很快上马。”
与鲁南化肥厂不同的是，东莞市电力燃料有限公司面对的是成本的压力。
2006年，石油价格提高，燃料油质量下降，这给主要经营成品油的东莞市电力燃料有限公司带来了困扰。而此时，恰逢东莞市政府大力推广使用新燃料。为破解难题，经过市场调研后，东莞市电力燃料有限公司选择与煤炭科学研究总院合作建设水煤浆厂。“厂子建成后，经济效益明显，比烧油、烧天然气节约费用50%以上。”东莞市电力燃料有限公司总经理林建军说。
此外，升级版的水煤浆技术对水的要求不高，工业用水和废水都可以利用。“我们的水一部分是厂里自己的废水，另一部分是从污水处理厂买来的中水，价格便宜很多。”林建军说。
同样使用该技术的福建清源科技有限公司也是用水煤浆代替原煤，把废水回收用来跟煤混合制作水煤浆，用水煤浆作燃料锅炉发电、制蒸汽。“自己用不完还卖给周边工厂，烧结的灰渣还能卖给水泥厂，经济又环保。”福建清源科技有限公司董事长王清源说。
谈到下一步水煤浆技术的发展方向，专家们的意见比较一致：一是难成浆煤粒度控制级配制浆技术研究，进一步优化煤浆粒度级配，实现水煤浆粒度分布的控制，提高煤浆堆积效率。二是要扩大制浆原料的选择范围并降低生产成本，做到工业废水、污泥、造纸黑液、煤泥都可以制作水煤浆。三是要开展适用于中小型水煤浆气化制燃料气技术的研发。四是低挥发分煤超细水煤浆制备及应用技术研究，进一步扩大制浆煤种的范围。五是水煤浆再燃低NOх燃烧技术研究，使炉内脱硝率达到30%至50%，排放达到国家环保标准。六是水煤浆管道输送技术研究。“现在水煤浆的运输方式主要是罐车，如果实现了管道运输，其成本仅为火车运输的30%，汽车运输的15%。”段清兵说。
现在作为燃料和气化原料的水煤浆用量分别为3000万吨和1亿吨。随着油价飞涨和节能减排压力加大，升级版水煤浆技术将有广泛的应用前景。而当务之急是政府出台鼓励政策和扶持政策以引导市场。“现在我们这里搞水煤浆的积极性很高，重要的原因就是政府给予了环保排放企业一些能源优惠政策。”东莞市电力燃料有限公司副总经理郭志新说。
郭志新认为，之所以在一些地方推广遇到瓶颈，很大一部分原因是一些环保部门一听是水煤浆，就认为还是煤炭，污染大，抵制燃煤。此外，如果要采用此项技术，还要建锅炉。何国锋表示，煤炭用不好确实存在污染，关键看怎么用，所以洁净煤技术很关键。
