大量事實(shí)證明煤炭確實(shí)是霧霾形成的原因之一，但這不怪煤炭本身。煤炭要革命，但不是革煤炭的命。而是應(yīng)像習(xí)主席指示的那樣如何清潔高效利用之。就像大豆與豆腐一樣，大豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值高，含有豐富蛋白質(zhì)。然而煮熟的黃豆蛋白質(zhì)吸收率只有40%-50%，而且消化不好人的胃也受不了?？杉铀虺啥?jié){，尤其是做成豆腐，蛋白質(zhì)吸收率就高達(dá)80%-90%。實(shí)踐證明，煤炭粗放式散燒燃燒效率只有70%-80%，其他的都浪費(fèi)掉了，而且極大的污染了環(huán)境。而把煤制作成水煤漿清潔燃料，燃燒效率可高達(dá)98%-99%以上，污染之少完全可以達(dá)到天然氣水平。因此，在制定能源政策上一定不能形而上學(xué)，要更多一些實(shí)事求是。決不能把水煤漿當(dāng)作常規(guī)的煤一樣對(duì)待，而應(yīng)重視科學(xué)和實(shí)踐。豆腐的發(fā)明是我們中華民族先人對(duì)人類和世界營養(yǎng)學(xué)的重大貢獻(xiàn)，而中國人今天的水煤漿技術(shù)雖然是學(xué)習(xí)和發(fā)展世界水煤漿技術(shù)的成果，但很多方面有很大突破，已經(jīng)走在世界的前列，可以成為中國的能源創(chuàng)新成果而躋身世界能源科技的頂層。
那么水煤漿技術(shù)節(jié)能減排的機(jī)理是什么呢？我們可以簡單的從水在水煤漿燃燒中起的節(jié)能和減排兩方面作用進(jìn)行剖析。
(一)、水在水煤漿燃燒中的節(jié)能助燃機(jī)理
水是一個(gè)十分穩(wěn)定的化學(xué)物質(zhì)，正常情況下它不會(huì)產(chǎn)生能量的，除非通電電離和添加催化劑幫助水分子解離成氫和氧。反之因水在燃燒初期還會(huì)吸收大量的熱量由液態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)水蒸汽，這部分氣化潛熱將占據(jù)燃料熱值的3-5%。然而事實(shí)上水煤漿在小型鍋爐燃燒時(shí)熱效率與燃粉煤相比都能達(dá)到85-88%，頂多相差1-2%左右。而大型水煤漿鍋爐熱效率都在90%以上，與燃粉煤相當(dāng)。人們會(huì)提出疑問，在水煤漿燃燒中為什么那么多氣化潛熱會(huì)被抵消了？其原因是水在水煤漿燃燒中起了很多輔助和催化作用。
1.水是水煤漿鍋爐的良好清潔劑
鍋爐燃燒的受熱面一般都會(huì)因積灰粘污而影響火焰的正常傳熱，必須經(jīng)常吹掃和清理，否則吸熱效率降低，排煙損失增多。美國學(xué)者M(jìn).J.哈格羅作的水煤漿飛灰治污試驗(yàn)得知，在干煤粉試驗(yàn)中，約60-70%的水冷壁表面覆蓋有1/4-3/4英寸的溶渣，而對(duì)應(yīng)的水煤漿僅有不到1/8英寸的粉狀沉積物，較為松軟很容易清理。他的結(jié)論是水煤漿燃燒時(shí)的沾污積灰的危害比煤粉輕，傳熱效果好。
其原因有兩點(diǎn)：
其一是水煤漿的30%水分在爐膛中氣化成水蒸汽，體積增大1700倍，在爐膛中形成很大內(nèi)壓，使灰塵在水冷壁上粘著難度增大。
其二是水煤漿從燃燒器噴射入爐的速度一般在200-300m/s，而煤粉進(jìn)爐速度僅20-30 m/s。水煤漿的沖壁速度大于煤粉達(dá)10倍，因此受熱面的沾污程度比粉煤輕，可以說是水在爐膛中起到清潔劑的作用。
2.水蒸汽三元子極高的輻射換熱性能使水成為良好的傳熱介質(zhì)
爐膛的傳熱過程主要在于爐膛內(nèi)的火焰與水冷壁之間的熱交換過程。這種熱交換相當(dāng)復(fù)雜，不過主要還是以輻射為主?；鹧嬷杏行л椛涑煞质侨託怏w、炭粒子和灰粒。三原子氣體包括CO2和H20等。其中水蒸汽三元子熱輻射力最強(qiáng)，可極大增強(qiáng)爐內(nèi)火焰對(duì)水冷壁管的熱量傳遞速度，提高能量的利用率，達(dá)到節(jié)能的效果。
3.水是燃煤焦炭完全燃燒的增孔劑
水煤漿霧滴在水分蒸發(fā)后煤顆粒結(jié)成團(tuán)沒有還原為原煤粉，這表明漿滴中多個(gè)煤粉顆粒已發(fā)生了凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。高溫下的團(tuán)粒由于水分大量由內(nèi)部經(jīng)表面蒸發(fā)逸出而形成了許多小孔。此外當(dāng)揮發(fā)分大部分析出后焦炭開始燃燒時(shí)的顆粒表面也會(huì)形成許多大小孔，形成一個(gè)稍有膨脹的多孔焦炭顆粒，其尺寸常增大至1-1.8倍。水煤漿滴這種因蒸發(fā)水分后形成的多孔結(jié)構(gòu)，有利于氧氣的滲入，能夠發(fā)生內(nèi)部燃燒。這時(shí)焦炭的形狀可能是帶有許多內(nèi)部孔隙而表面粗糙的顆粒，也可能是薄壁空心的煤胞。此時(shí)焦炭的燃燒保持在內(nèi)部和外部同時(shí)進(jìn)行，直到產(chǎn)生分裂成碎塊和灰渣?？梢哉f水煤漿是因?yàn)樗羝脑隹鬃饔?，才使焦炭燃燒隨比表面積增加而燃盡率得以增加，取得較好節(jié)能效果的。
4.水是缺氧狀態(tài)下的煤氣化反應(yīng)中的氣化劑
水蒸汽與炭的化學(xué)反應(yīng)作用稱水煤氣反應(yīng)。因?yàn)檠鹾吞嫉姆磻?yīng)速度大約比水蒸汽與碳的反應(yīng)快5個(gè)數(shù)量級(jí)，在氧供應(yīng)充足的條件下，水煤氣反應(yīng)是很難進(jìn)行的。然而大多燃燒工況都是不可能達(dá)到空氣和碳的理想的混合狀態(tài)，因此一般都不得不采用比化學(xué)當(dāng)量大的過量空氣系數(shù)。然而這就導(dǎo)致排煙損失增加，熱效率下降。正是因?yàn)榇嬖诳諝獠痪鶆蚧旌蠣顟B(tài)，造成某些區(qū)域缺氧，而水煤漿燃燒中的水蒸汽充滿爐膛，這就為水蒸汽和碳的水煤氣反應(yīng)創(chuàng)造了條件。也即在爐膛中某些高溫區(qū)因缺氧而造成大量碳原子析出，立即被包圍的水蒸汽結(jié)合形成水煤氣反應(yīng)，使剩余的碳原子會(huì)被立即耗盡。這不僅提高了水煤漿燃燒效率，也降低了對(duì)環(huán)境的污染。這表明水煤漿燃燒也可以在盡量少的過量空氣系數(shù)下燃燒。正因?yàn)槿毖鯛顟B(tài)下的煤氣化反應(yīng)的水的這種氣化劑作用，才使水煤漿燃燒的空氣過剩系數(shù)都低于層燃鏈條爐和粉煤爐。加之，在燃燒中水的蒸發(fā)產(chǎn)生上千倍的水蒸汽會(huì)沖淡和稀釋爐膛中的氧濃度，也有助于增加缺氧區(qū)域的形成，為水煤氣化反應(yīng)提供條件，使水的氣化劑作用更可以得到加強(qiáng)，節(jié)能效果更為顯著。
（二）、水煤漿燃燒機(jī)理節(jié)能優(yōu)勢剖析
1.從熱力學(xué)換熱理論剖析
①水煤漿鍋爐具備熱力學(xué)導(dǎo)熱、對(duì)流和輻射三種換熱方式，提高換熱速度。
②水煤漿火焰中焦炭粒子輻射力比層燃式高三倍。
③水煤漿中水蒸氣三原子充滿爐膛，三原子輻射能力強(qiáng)于煤粉爐更強(qiáng)于層燃爐。
④水蒸氣三原子增多，提高火焰黑度，其傳熱性能優(yōu)于煤粉爐更優(yōu)于層燃爐。
⑤水煤漿的噴射霧化速度200M/S，遠(yuǎn)高于粉煤爐的20-30m/s,更高于層燃爐，再加上水由液相變成水蒸氣，體積增大1800倍，爐膛壓力增大，提高受熱面的自潔能力，所以水煤漿受熱面污染系數(shù)低于粉煤爐，這些都是利于吸熱和導(dǎo)熱傳導(dǎo)的。
2.從熱力著火理論剖析
燃燒學(xué)理論中的三種燃燒方式：動(dòng)力燃燒工況、擴(kuò)散燃燒工況及過渡燃燒工況，在水煤漿燃燒中都可以交替出現(xiàn)，使其著火容易，這是層燃爐辦不到的。加之由于水分存在，使著火溫度低于粉煤爐150-200攝氏度。
3.從化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)分析
①水煤漿中水蒸氣在高溫和缺氧條件下，具有明顯的氣化作用，它不僅參考一次化學(xué)反應(yīng)又可參與二次化學(xué)反應(yīng)，并在整個(gè)煤氣化過程中，既充當(dāng)氣化劑作用，又充當(dāng)氧化劑作用。可以說，水蒸氣參與了整個(gè)水蒸氣氣化的鏈反應(yīng)的全過程，水是功不可沒的。
②水蒸氣在參與各種反應(yīng)過程中生成的反應(yīng)物H2和CO會(huì)在二次化學(xué)反應(yīng)中放出大量熱量，這個(gè)作用在煤的氣化過程中體現(xiàn)得淋漓盡致，這也是水煤漿在氣化過程中逐漸取代粉煤及取消外加水蒸氣的原因，這些功能是粉煤爐與層燃爐所不具備的，如需具備就只有在粉煤爐和層燃爐中添加噴水或加蒸汽。
4.從熱平衡及熱效率方面剖析
①中小型水煤漿鍋爐與電站粉煤鍋爐對(duì)比
水煤漿鍋爐燃燒效率一般都達(dá)到98%以上。鍋爐熱效率方面，大型鍋爐90%以上，中小型工業(yè)鍋爐85%以上。下表為4臺(tái)6-10t/h小型水煤漿鍋爐與6臺(tái)130-410t/h燃煤電站鍋爐的對(duì)比數(shù)據(jù)。小型水煤漿鍋爐平均熱效率87.09%，僅比大型電站粉煤鍋爐88.23%低1.24%。
福建永安火電廠粉煤鍋爐資料匯總表（設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)）
項(xiàng)目 | 單位 | 1#爐 | 2#爐 | 3#爐 | 4#爐 | 5#爐 | 6#爐 | 平均 |
額定蒸發(fā)量 | t/h | 130 | 130 | 220 | 220 | 410 | 410 | 253.33 |
蒸汽壓力 | Mpa | 4.3 | 4.3 | 11.5 | 11.5 | 11.6 | 11.6 | 9.13 |
鍋爐熱效率 | % | 89.95 | 89.95 | 89.75 | 89.75 | 85 | 85 | 88.23 |
蒸汽溫度 | ℃ | 440 | 440 | 540 | 540 | 540 | 540 | 506.66 |
鴻益順廈鎢水煤漿鍋爐能效測試結(jié)果匯總表（實(shí)測數(shù)據(jù)）
項(xiàng)目 | 符號(hào) | 單位 | 1#爐 | 2#爐 | 3#爐 | 4#爐 | 平均值 |
蒸汽量 | D | Kg/h | 6162 | 6000 | 9569.64 | 9704.89 |
|
正平衡效率 | η1 | % | 89.99 | 82.94 | 89.36 | 85.23 | 86.88 |
反平衡效率 | η2 | % | 85.07 | 86.85 | 88.75 | 88.49 | 87.29 |
平均熱效率 | ηpj | % | 87.53 | 84.9 | 89.06 | 86.87 | 87.09 |
②國家水煤漿中心調(diào)查資料：
國家水煤漿工程中心曾對(duì)國內(nèi)300多臺(tái)水煤漿工業(yè)鍋爐進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，燃燒效率平均在97%以上，鍋爐熱效率85%，比燒散煤高15-20個(gè)百分點(diǎn)。
③廣東東莞經(jīng)貿(mào)局考察資料：
該資料匯集了，北京、江浙、廣西等地，水煤漿鍋爐熱效率84%，燃煤鍋爐為68%。
④報(bào)刊雜志上公布的水煤漿鍋爐實(shí)例：
·沈北新區(qū)5臺(tái)SZS20-1.25-J水煤漿鍋爐平均熱效率85%。
· 勝利75t/h燃油鍋爐改水煤漿鍋爐熱效率89%。
·新汶熱水鏈條爐改水煤漿鍋爐熱效率80.04%，比原來高15個(gè)百分點(diǎn)。
·雙峰SHS15-1.25-J委托佛山能監(jiān)中心測試正平衡84.75%和86.69%，反平衡84.4%和84.6%。
·海眾2003年以前上百臺(tái)水煤漿鍋爐熱效率83%-84%。
·浙大65t/h燃油鍋爐改水煤漿熱效率92.17%，燃燒效率97%-99.2%
·萬達(dá)棗莊130t/h煤泥水煤漿鍋爐熱效率90.34%
·燕山石化水煤漿鍋爐燃燒效率99%，熱效率90%。
·茂名熱電廠220t/h水煤漿鍋爐熱效率89.9%。
以上各級(jí)鍋爐平均熱效率87.13%。
