浅析水煤浆制备技术在环保领域研究应用

余秀丽

摘要：在国家经济发展和现代化建设中，充足优质的煤炭资源是重要支撑要素，有关部门应当对煤炭生产加强技术优化，避免由于过度开采给煤矿行业发展带来安全危害和环境污染。这时水煤浆制备在优质煤炭生产中就发挥了重要的技术优势和作用，从而为提高生产效率和质量带来了诸多可能。本文立足于水煤浆制备的环保发展，包含多样化生产原料、绿色化分散、环保化制备流程等，深入探析了基于固废和废液处理的水煤浆工艺的研究现状，展望了此技术在未来研究中的重点趋势。

关键词：水煤浆；制备；技术；发展

1导言

我国的能源现状决定着在未来一段时间内，煤炭仍将作为能源供应的主体。随着国家新环保法的出台并进一步深化落实，煤炭的清洁利用已经成为主流的研究方向，水煤浆制备技术作为洁净煤技术的重要构成，已经能应用于国内大多数煤炭，为我国煤炭能源清洁利用提供了重要的技术支撑。

2制浆原料的多样化发展

水煤浆工艺在初级发展阶段应用精煤进行制备，从而确保其特性呈现得更加优良，具有浆液浓度合理、稳定性强、流动性好、雾化性能佳的优势。然而因为具备高品质煤质的种类逐渐减少，在原料制备中相应的水煤浆技术成本也增加了许多，给此技术的应用带来一定的限制。随着科学技术的不断更新，开发出了水煤浆分散剂，提高了应用的高效性和适用性，同时随着燃燒气化技术的进步，水煤浆制备原料更加多元化，实现了由单一制备到配煤制备的跨越，如今水煤浆制浆又朝着多原料结合制浆的方向发展。

关于煤炭清洁高效利用的相关行动规划（2015-2020）中表明，要将传统煤化工行业进行深入改造，使煤化工产业实现稳步发展，煤化工废弃物要实现无害或以及资源化处理，积极开展废水制水煤浆。随着资源环境的不断恶化，水煤浆技术需要改革换面，从水煤浆气化技术或燃烧层面来看，应用新原料例如含碳化合物，特别是固废、废液等，不但是领先技术的新要求，同样是相应节能环保的必然选择。为了实现废弃物资源化减量化发展，水煤浆制备工艺所发挥的作用越来越关键，其应用不但包含电站锅炉、企业锅炉运行，还涉及建筑领域以及如今扩展到了环保领域。

3水煤浆制备与应用技术

3.1水煤浆制备技术用于液废处理

液废特别是工业生产中产生的总量在不断增长，其排放涉及造纸、纺织、电能、热能等众多领域。当前，物理法、化学法、生物法等是液废处置的主要技术方式，然而这些技术具有处理效率低、处理过程长、技术应用规模大、资源消耗和成本投入高等弊端，同时还有可能出现二次污染。在工业液废制备水煤浆过程中，坚持因地制宜的原则，不但可以实现废水处理简便可行，节约处置费用，近乎0排放并保护环境，还可以在制浆时大幅节约工业用水，其环境效益、经济效益、社会效益均十分理想。

原醌等在研究过程中利用水煤浆制备工艺处理不同构成的造纸黑液，研究得出黑液制浆能够将水煤浆锅炉速率进行提升，并降低有害气体例如NOx、SO2等气体的排放。

崇立芹等采用印染染色中的废水实施制浆，实验结果表明，废水包含的化学助剂能够分散和稳定水煤浆的参数指标，对成浆具有积极作用。

郑福尔等从水质的不同方面研究了水煤浆制备中的性能变化，例如 水质的pH所带来的影响。研究说明，制浆性能方面，不同PH值的废水以及自来水不会造成很大影响，水样的PH值越是提升（在一定范围内），静态稳定性越是表现良好。

周国江等在水煤浆制备中采用蒸氨废水和煤泥，相对比自来水而言，无论是稳定性和流变性，还是发热量都较为可观，同时还能减少对于添加剂的使用。

3.2水煤浆制备技术用于固废的研究进展

固体废弃物（固废）的产量随着经济的发展逐年大幅增加，含碳固废中含有大量的病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，可生化性较差。

据统计，目前全国超过80%固废中的污泥没有得到无害化、稳定化处理处置。常见的处置方式是浓缩后填埋、焚烧、堆肥、建材利用等，造成环境二次污染情况十分严重。若将水煤浆技术用于污泥处置，通过污泥、煤、水和分散剂掺混来制备污泥水煤浆，并将其直接应用于现有的水煤浆锅炉燃烧和气化炉气化，不仅能够更加高效清洁地处置污泥，同时可节省原先污泥处置中的脱水能耗。姚杰研究了污泥与高灰熔点的煤共浆气化，在污泥掺混量为16.7%左右时，有效气稍降低，但因为降低了灰熔融温度和气化温度，所以减少了氧耗、水耗和煤耗。吴植华研究了污泥与煤共浆进入水煤浆锅炉代油燃烧，可稳定运行，同时减少烟气中SO2、NOx的排放，减少污泥体积，具有极高的经济效益。

3.3农作废弃物制备水煤浆

水体富营养化为水葫芦的大肆繁殖提供了条件。将新鲜水葫芦洗净剪切粉碎后置于球磨机中球磨。采用萘系添加剂，将水葫芦与神府煤混合制浆，最高添加量可达20%，成浆浓度可达60%。水葫芦丰富的长纤维物质能有效阻止煤粒的聚沉下降，与煤和分散剂更易形成稳定的三维空间网络结构，进而提高混合浆体稳定性。

秸秆是我国农作物的主要副产物，各种农作物秸秆产量达7亿t/a，折合标准煤约2.3亿t。与水葫芦类似，秸秆的纤维状网状结构可有效提升浆体稳定性。然而，秸秆中大量的孔隙结构吸附浆体中自由流动的水，使浆体浓度下降，浆体浓度随秸秆添加量的增大而迅速降低。

4水煤浆制备与应用技术发展展望

目前，许多水煤浆气化技术都在持续改造和升级，包括GE水煤浆气化技术、多喷嘴对置式水煤浆气化技术、德士古水煤浆气化技术和清华水冷壁水煤浆气化技术。首先，GE水煤浆气化技术是有机结合了自动化控制系统及其技术要点，大大提升了制备效率和安全可靠程度。在多喷嘴对置式水煤浆气化技术升级中，四喷嘴替代了双喷嘴，降低了灰渣的含碳量，从原来的20%变为了10%。德士古水煤浆气化技术改善了排放模式，实现了无尘排放，不但符合环保要求，还有利于设备寿命的延长。清华水冷壁水煤浆气化技术在应用中对废渣和废水的利用处理十分高效，对于废物再回收利用有着重要意义。

现如今，工业生产需要低粘度和高稳定性的水煤浆，良好的分散性能的添加剂的研发是非常必要的。添加剂必须是良好的分散剂以及良好的润湿剂。研究表明，制备低粘度水煤浆可使用萘系水煤浆添加剂，通过对传统萘系水煤浆添加剂的合成工艺分析研究，可实现其改性用于工业生产。目前，主要研究方向分为4个方面：使用萘系同系物复配合成、改性磺化反应、接枝改性和复合改性。稳定性包括：①分子提供的空间排斥以防止颗粒间相互作用；②提高煤的润湿性由于改性煤周围大量的羟基基团，和③通过由键形成的网络结构来抑制颗粒紧密接近。通过提高改性萘系水煤浆添加剂的性能以用于水煤浆，并提高其稳定性。高聚合度β-萘磺酸盐甲醛缩合物，在流动性、沉降性、减水性远远优于低或中聚合度β-萘磺酸盐甲醛缩合物。通过改性萘系水煤浆添加剂的合成可进一步增加其聚合度，从而用于水煤浆制备工艺中，减少成本，提高经济效益和减少成本支出。

结束语

综上所述，在固废液废处理中，应用水煤浆技术，在气化炉的高温高压环境下，多样化浆体和气化剂能够充分实现燃烧和气化，污染因子转化效率高，能够将废物变废为宝形成合成原料，这一技术应用具有规模化的处理能力，使废弃物资源化处置成为可能。随着工业技术水平的提高，水煤浆制备技术势必在煤炭资源清洁利用领域、能源综合开发和环保技术开发领域大放光彩。

参考文献：

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