水煤浆在我国能源机构与环境发展中的地位

徐萍

摘要：本文从我国水煤浆的发展历程入手，着重论述了在我国能源结构及环境发展中，水煤浆所起的重要作用及地位，并提出了水煤浆的应用前景十分广阔。

关键词：水煤浆、煤炭液化、能源结构、环境、社会效应、地位

中图分类号： F407.21文献标识码： A

一、煤炭是我国的基础能源

能源是人类社会和经济发展的重要物质基础。当今世界，特别是我国，使用的一次能源主要是化石能源，它们在一次能源中所占的比例分别是90％与97.5%

世界与中国一次能源消费结构

我国煤多油少。十五计划纲要中指出：能源建设要发挥资源优势，以煤炭为基础能源”。

1999年中国化石能源储量结构

大量使用化石能源给人类赖以生存的环境带来了许多负面影响。但是，在未来30～50年内，其它洁净的新能源、可再生能源、水电和核电的发展在世界范围还不可能普遍取代化石燃料。所以，能源与环境必须协调发展。

据UNDP推测，世界范围内，石油天然气可供应50年以上，煤炭则可稳定供应200年以上。我国更是如此，煤占化石能源储量的92.94％。我国一次能源以煤为主的格局在相当长时期内尚难以改变。到本世纪中，煤炭在我国一次能源消费结构中的比重还难以降至50％以下。

石油是重要的战略物资，但是我国石油储量只占化石能源总量的5.35％。国内石油产量的增加远远不能满足消费需求的增长。2001年我国进口原油7000万吨。预测到2010年，我国原油将缺口1.2亿吨，国产原油只能满足需求量的58％。

对境外石油的依赖程度不断加大，对我国安全构成了严重威胁。所以，以煤代油是我国既定的能源政策。

解决我国石油资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。但是建设大型煤炭液化工厂的技术与装备还需进口。

煤炭液化投资大、制得的燃料成本高。据中新社报道，年产油100万吨需投资100亿元, 相当吨油/年投资10000元，每吨油耗煤3～4吨。按此初略估计，产品价格不会低于每桶25美元，或每吨1500元。所以，我认为作为技术储备，建设煤炭液化示范厂是非常必要的，但是目前很难商业化作。

我国每年当燃料烧掉的油（原油或重油）有4000万吨。约占我国石油产量1/4。所以替代燃料油也是重要的途径。替代下的燃料油，经深加工后可得45％左右的汽、柴油，6％的燃料气，及25％～35％的重质馏分。

国家经贸委[2001]1019号文《节约替代燃料油十五规划》中，计划年减少烧油1600万吨，水煤浆列为代油燃料的首选。

国家计委[2002]1990号文《煤炭工业十五基本建设指导意见》发展重点中指出：要积极推进水煤浆厂的建设，以替代燃料油消耗。

二、水煤浆的性质与用途

水煤浆的储、运与燃烧方式与油类似，可替代燃料油。代煤，有节煤与减少环境污染的优点。水煤浆燃料分间接用燃料与直接燃料两种。

1、间接用燃料是指先用水煤浆造气，以煤制气作燃料。国家经贸委制定的“十五”规划中，推荐以水煤浆为原料的德士古炉造气，用以替代燃料油。

水煤浆造气后可合成汽油，属煤炭间接液化的中间环节。

水煤浆造气可作为煤气化联合循环发电（IGCC）的燃料。IGCC比现有汽轮机电站供电效率高4～10个百分点，CO2排放可下降30％左右，脱硫效率达99％，SO2和灰尘排放可降一个数量级，Nox 排放为常规电厂的15％～30％，耗水减少20％～30％。是21世纪火电动力的主要发展方向。

水煤浆造气还可用以生产合成氨、甲醇等化工产品。

水煤浆作为气化原料，其中的煤与水都是造气的原料。所以气化用水煤浆并不追求很高浓度，粒度也可以比较粗，上限可达1410μm，小于200网目含量为32％～60％。此外，气化炉与制浆车间相邻，无需远距输送与长期贮存，因而对煤浆的稳定性要求也不高。

2、水煤浆作为直接用燃料，其中的水对燃烧不利，在燃烧中它要消耗热量。含煤70％的水煤浆，每公斤水煤浆按煤的热值每公斤7200大卡，水煤浆的热值约5000大卡；1公斤水消耗的汽化潛热为539大卡，1公斤煤浆中只含水0.3公斤，消耗热量约162大卡，损失不到煤浆热值的4％。但这点水却使固体煤炭转化为一种流体燃料，从而带来一系列优点。

直接燃料用水煤浆，应具备下列性质：

2.1.含煤浓度要高，通常为62％～70％；

2.2.煤粒应达到一定的细度。一般要求粒度上限为300微米，其中<200网目（74微米）含量>75％；

2.3.有良好的稳定性。储运中不产生不可恢复的硬沉淀，一般要求存放期超过一个月；

2.4.流动性要好，并应具有良好的流变特性。通常流动时要求表观黏度 <1200mPaS(100S-1 );存放时黏度要高，即具有剪切变稀的流变特性，称“触变型流体”。

三、我国水煤浆发展的历程

水煤浆是七十年代末出现的一种新型煤基流体燃料，当初只有瑞典和美国掌握。1986年国际油价大跌，西方国家停止了商业化步伐，转为技术储备继续开发。

我国立足国内，从“六五”期间将“水煤浆制备与燃烧技术”列为国家重点攻关项目。“六五”属实验室研究，“七五”进入小规模工业试验。

“八五”以电厂为对象，进行制浆与燃烧的工业示范。由于技术与经济条件的限制，当时尚未推广应用。

1999年，“八五”攻关项目“白杨河电厂油炉改烧水煤浆”与“枣庄25万吨/年制浆厂” 先后通过鉴定，评为国际先进水平，表明我国水煤浆制备与燃烧技术已经成熟，为推广应用奠定了基础。

水煤浆技术已列为国家科技成果重点推广计划、国家重点新产品、国家级火炬计划。

2000年以来，先后有八一、白杨河、汇海、东庞、胜利油田、茂名等 7 个15～50万吨的大浆厂相继投产，已形成 280万吨/年的制浆能力。我国水煤浆浆厂与产业化规模已跃居世界前列。

由南京设计院设计的南海水煤浆厂，设计能力150万吨/年，是目前我国最大的一座水煤浆厂，现正在建设中。预计今年年底将投入运行。

四、经济效益

1、代油有显著的节油与社会效益

以水煤浆代油，燃烧效率超过99％，可节省燃料费1/3～1/2。例如：燕化燃用46.8万吨水煤浆，节省燃料费1.27亿；汕头电厂燃用水煤浆29万吨，节省燃料费8700万元。

SO2排放量相当低硫油，白杨河电厂为627.4mg/m3，燕化为209mg/m3，汕头万丰热电厂1台50MW油炉改烧水煤浆后，每年减排SO2 3000吨。

火焰中心温度低，水蒸汽有还原作用，可显著减少Nox排放。白杨河电厂为495.1mg/m3，燕化为544mg/m3。

与改煤粉相比，占地少、投资低、工期短。一台10万千瓦燃油锅炉改烧煤粉投资1.2亿元，工期8个月；改烧水煤浆只需0.5～0.6亿元，工期2个月。有些燃油电站由于工业广场的限制，已无法改为烧煤，但可改烧水煤浆。中、小油炉分布很分散，煤粉又不便集中制备和储运，改煤困难很大，改烧水煤浆则方便可行。

随着工业示范取得成功、油价攀升和国内对控制燃煤污染的力度加大，近几年水煤浆得到很快的发展。

2、代煤有节煤与环境效益

水煤浆制备、储运全封闭，避免了煤炭装、储、运中损失的5％带来的环境污染。

热效率高，节煤1/3，因而也减少了对环境的污染。中小燃煤锅炉热效率<60％，燃用水煤浆可达83％。

水煤浆制备过程中，磨细后还可进行再次洗选脱硫，细磨后，黄铁矿已充分解离，脱硫率可达67.90～70.30％。煤粉则不可能。

白杨河电厂烧枣庄浆厂的浆，添加3～5％脱硫剂后，排放的SO2降至255.37mg/m3，无需采用投资大、成本高的烟气脱硫。除尘后，烟尘排放可满足二类地区环保的要求。

五、结论

近几年，油价不断攀升，水煤浆又有着如此多的优势，无论是社会效益还是环境效益，都十分显著。因此，水煤浆在我国能源与环境协调发展中就显露出非常重要的地位。

参考文献

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