近年來，兗州礦業(yè)（集團）有限責任公司和有關(guān)單位協(xié)作，開展了水煤漿技術(shù)及其利用、粉煤與粉煤灰氣化技術(shù)及其利用、“3下”煤和高硫煤礦井氣化研究，通過對兗州礦區(qū)煤成漿特性的分析和煤泥水煤漿制合成氣的研究、發(fā)揮了煤質(zhì)分析在水煤漿制備中的作用，總結(jié)出磁場對水煤漿性能的影響，研制成四噴嘴對置式新型氣化爐，使我國新型水煤漿氣化爐技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
水煤漿技術(shù)及其利用
水煤漿是由65％～70％的煤粉和29％～34％的水及1％左右的微量化學添加劑制備而成的漿體。水煤漿是新型潔凈環(huán)保燃料。它的霧化性能好，可以穩(wěn)定著火燃燒；和煤相比，它的燃燒效率高（一般均在98%以上），污染物排放低，儲存運輸方便且無污染，無自燃及火災(zāi)危險。它既保留了煤的燃燒特性，又具備了類似重油的液態(tài)燃燒特點。根據(jù)當前國家“煤代油”的能源發(fā)展戰(zhàn)略，化工企業(yè)正在加快利用先進、環(huán)保的替代技術(shù)淘汰落后產(chǎn)能。我國一些企業(yè)全套引進德士古技術(shù)，費用高達1.5億元。針對當前引進水煤漿技術(shù)投資費用高，而國內(nèi)尚沒有將油品為原料的裝置改造為水煤漿生產(chǎn)裝置的現(xiàn)狀，一些企業(yè)開展了煤基多元料漿替代重油制合成氣的工業(yè)化技術(shù)，實現(xiàn)了原料替代
(1)水煤漿制備主要技術(shù)研究
由于煤炭性質(zhì)的特殊，給煤炭成漿性能的研究帶來了一定的難度。當前國內(nèi)外對水煤漿的研究大部分都是集中在應(yīng)用方面，理論上還有待于深入。為此，兗日水煤漿有限公司開展了“水煤漿制備主要技術(shù)”的研究。高質(zhì)量的水煤漿要求濃度高、流變性好、穩(wěn)定期長。水煤漿技術(shù)是一個包括制備、儲運、裝卸、燃燒等項技術(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)技術(shù)。制備水煤漿的關(guān)鍵在于煤炭選擇、磨礦粒度級配技術(shù)、添加劑的合理使用及適當?shù)纳a(chǎn)工藝。煤炭中的有機質(zhì)是以多種復雜高分子化合物的混合物形式存在的，所以不能夠客觀地確定其化學結(jié)構(gòu)。煤種不同，即煤的體相、表面組成、表面形貌、內(nèi)水含量、礦物質(zhì)種類和含量均不同，制漿的難易程度也有很大的差異。煤炭的灰分、揮發(fā)分、固定碳、內(nèi)在水分、可磨性指數(shù)、氧碳比、氫碳比與燃料比等9個因數(shù)對于成漿濃度均有比較大的影響。另外，煤炭中的無機質(zhì)特別是水溶性無機鹽對于制漿也有顯著的影響。制漿的時候，應(yīng)當盡可能地選擇煤化程度高、內(nèi)在水分低、可磨性指數(shù)高的煤炭。在制漿的過程中，煤炭的粒度分布是決定水煤漿濃度和流動性的重要因素。好的粒度級配可以使得添加劑與煤炭表面很好地吸附，從而提高煤炭的穩(wěn)定性。添加劑的性能直接影響到水煤漿的濃度、粘度、穩(wěn)定性等技術(shù)參數(shù)，而且如何選擇添加劑對于制漿廠的生產(chǎn)和經(jīng)濟效益有著很大的影響，必須從經(jīng)濟性、適應(yīng)性、安全性和廣泛性幾個方面綜合予以考慮。水煤漿生產(chǎn)工藝主要是為取得粒度組成的最佳級配，也就是最大的堆積效率，同時利用添加劑來改變煤的表面特性。生產(chǎn)工藝將依據(jù)原料煤的質(zhì)量、粒度分布情況和添加劑的性能、用戶對水煤漿的質(zhì)量要求而選擇。
(2)兗州礦區(qū)煤成漿特性分析
最近，兗州礦區(qū)根據(jù)兗日水煤漿石臼所中試廠加工的高濃度水煤漿情況，分析了兗州煤的成漿特性及操作因素對成漿性的影響。影響煤炭成漿特性的重要因素有煤種、粒徑分布、分散劑和穩(wěn)定劑、添加量及添加位置等操作因素和濃度與粘度、流變特性、穩(wěn)定性等評價因素。煤的O/C比和內(nèi)在水分對成漿性影響很大。兗州煤O/C比為0.11、內(nèi)在水分3%，試驗證明可制出高濃度水煤漿。實踐表明，平均粒徑20μm左右的水煤漿成漿性能最好。兗州煤水煤漿在規(guī)模化生產(chǎn)中平均粒徑19~21μm。分散劑能很好吸附在兗州煤的表面，形成有利于漿化的疏水基。非離子系的分散劑漿化性能良好，可使水煤漿高濃度化，穩(wěn)定性也好。離子系的分散劑添加量少，但漿體穩(wěn)定性欠佳。粘度不變時，減少分散劑用量水煤漿濃度降低；增加分散劑用量可得到穩(wěn)定性好的水煤漿。兗州煤實際生產(chǎn)水煤漿時分散劑添加比例比試驗時有所增加，生產(chǎn)的水煤漿有良好的性質(zhì)。水煤漿濃度較高時，其粘度隨著濃度增加而急劇上升，兗州煤成漿過程也充分顯示了這一特性。濃度為60%~65%時，粘度500mPa·s以下；濃度增加到70%~73%時，粘度值最高達1800mPa·s。實際生產(chǎn)時將濃度控制在68%~71%，粘度500~1000mPa·s，水煤漿穩(wěn)定性、流動性都很好。用兗州煤制成高濃度水煤漿，其流變性是降伏值（屈服應(yīng)力）5~10Pa的假塑性流體，易于流動，粘度變化范圍小，適于長距離管道輸送和長期貯存。由于水煤漿長時間貯存會出現(xiàn)固液分離，制造中應(yīng)按比例加入分散劑和穩(wěn)定劑，貯存中定期進行循環(huán)和攪拌，室外溫度低于5℃時每周循環(huán)一次，高于5℃時每10d循環(huán)一次。
