水煤浆 (2)_原创文档.pdfVIP

水煤浆

科技名词定义

中文名称：水煤浆

英文名称：coalwaterslurry，CWS;coalwatermixture;CWM;CWF;coalwater

fuel;CWS;coalwaterslurry

定义1：用一定粒度的煤与水混合成的稳定的高浓度浆状燃料。可泵送、雾化。

所属学科：电力（一级学科）；燃料（二级学科）

定义2：用一定粒度的煤与水混合成的稳定的高浓度浆状燃料。可泵送、雾化。

所属学科：煤炭科技（一级学科）；煤炭加工利用（二级学科）；水煤浆（三级

学科）

定义3：将煤研磨成细微煤粉，煤与水按7比3的比例混合并加入微量的分散剂

和稳定剂，使其在一定期限内保持不沉淀、不变质的浆状燃料。可作为重燃料油

的替代燃料。

所属学科：资源科技（一级学科）；能源资源学（二级学科）

作用：

水煤浆是由大约65%的煤、34%的水和1%的添加剂通过物理加工得到的一种低污

染、高效率、可管道输送的代油煤基流体燃料。它改变了煤的传统燃烧方式，显

示出了巨大的环保节能优势。尤其是近几年来，采用废物资源化的技术路线后，

研制成功的环保水煤浆，可以在不增加费用的前提下，大大提高了水煤浆的环保

效益。在我国丰富煤炭资料的保障下，水煤浆也已成为替代油、气等能源的最基

础、最经济的洁净能源。

水煤浆添加剂

水煤浆添加剂，按其功能不同，有分散剂、稳定剂及其他一些辅助化学药剂，

如消泡剂、pH调整剂、防酶剂、表面改性剂及促进剂等多种。其中不可缺少的

是分散剂与稳定剂。添加剂与原煤和水的性质密切相关。合理的添加剂配方必须

根据制浆用煤的性质和用户对水煤浆产品质量的要求，经过试验后方可确定。

一、水煤浆分散剂

1.分散剂的作用机理

(1)提高煤表面的亲水性分散剂是一种可促进分散相（水煤浆中的煤

粒）在分散介质（水煤浆中的水）中均匀分散的化学药剂。煤炭主体是非

极性的碳氢化合物，属疏水性物质。煤炭的润湿性可按水在其表面的接触

角大小分成四等。按触角为零者，称强亲水性煤炭；小于40°者称弱水性

煤炭；40°~90°者，称疏水性煤炭；超过90°者称强疏水性煤炭。各种煤

炭的表面均显疏水性。

另外，水的表面张力大，煤炭表面张力小，只有降低水的表面张力，

增大煤炭表面张力，减少固液间的界面张力，才能达到充分湿润；煤粒表

面即使湿润，其巨大的比表面积也会促使它们聚集到一块，无法分散均匀。

制浆用分散剂都是一些两亲的表面活性剂，一端是由碳氢化合物构成

的非极性的亲油基，另一端是亲水的极性基，非极性的疏水端极易与碳氢

化合物的煤炭表面结合，吸附在煤粒表面上，将另一端亲水基朝外引入水

中。极性基的强亲水性使煤粒的表面由疏水转化为亲水，可形成一层水化

膜。有效降低水的表面张力和提高煤粒表面的表面张力，使润湿接触角降

至50度以下。借水化膜将煤粒隔离开，减少煤粒间的阻力，从而达到降低

黏度的作用。

试验表明，分散剂应有很好的水溶性，但并非对煤的润湿性越好，降

黏效果越佳。润湿剂、渗透剂能使煤粒变得极为亲水（接触角等于零），

但不能作水煤浆分散剂使用。

(2)增强煤粒间的静电斥力著名的DLVO理论认为，胶体颗粒稳定分

散的先决条件是颗粒间的静电斥力超过颗粒间的范氏引力。离子型分散剂

除能改善煤表面的亲水性外，还能增强其静电斥力，进一步促使煤粒分散

于水介质中。

尽管人们十分重视静电斥力对煤粒分散悬浮的稳定作用，有些人甚至

认为分散剂的主要作用在于改变煤粒的表面电性，认为滑动面与溶液内部

间的电位差，即电动电位达到-50mV时，水煤浆就有所希望的流动性和稳

定性，但大量的研究表明，提高电位差电位值有利于改善水煤浆的流动性，

反之则有益于提高其稳定性，但都起不了决定作用。空间隔离位阻效应更

有实际意义。

(3)空间隔离位阻效应水化膜中的水与体系中的“自由水”不同，它

因受到表面电场的吸引而呈定向排列。当颗粒相互靠近时，水化膜受挤压

变形，引力则力图恢复原来的定向，这样就使水化膜表现出一定的弹性，

使煤粒均匀分散且颗粒表面的分散剂且有一定的厚度，当两个带吸附层的

颗粒相互重叠时，由于吸附层分散剂分子运动的自由度受到阻碍，吸附分

子的熵减少，因为体系的熵总是自发地向增加方向发展，所以颗粒有再次

分开的倾向，避免颗粒聚集。

当分散剂为大分子时，被吸附分子有长的亲水链，在煤表面形成三维

水化膜，当颗粒相