一、前言
近兩年來，正當(dāng)霧霾肆虐整個(gè)中國(guó)之時(shí)，各地媒體相繼傳出一種可喜的聲音，給人們帶來一線希望。廣西南寧人喊出：“潔凈水煤漿讓天空更藍(lán)”；山東濟(jì)南人喊出：“水煤漿環(huán)保鍋爐將成PM2.5克星”；廈門人在新能源國(guó)際博覽會(huì)上大幅通欄大標(biāo)題：“水煤漿技術(shù)是治理PM2.5時(shí)代的戰(zhàn)略選擇”。就在去年10月30日，人民日?qǐng)?bào)都醒目打出了這樣的標(biāo)題：“我國(guó)水煤漿技術(shù)已經(jīng)成熟---把沒變成清潔能源”。“燃燒水煤漿，成本與傳統(tǒng)燃煤相當(dāng)，排放之少可與燃燒天然氣比肩”這些都是對(duì)水煤漿技術(shù)的真實(shí)寫照和肯定。證明經(jīng)過三十年發(fā)展的具有中國(guó)特色的水煤漿技術(shù)，在燃燒領(lǐng)域沒有任何一種燃料和燃燒方式可以像水煤漿一樣廉價(jià)易得且兼具節(jié)能、代油、減排SO2、NOx和粉塵污染防治等優(yōu)勢(shì)。
水煤漿技術(shù)之所以有上述優(yōu)勢(shì)，主要得益于水煤漿在燃燒中具有的漿滴結(jié)團(tuán)、爆裂、多孔群粒燃燒的特性，以及完善的高效煙氣處理和先進(jìn)的水蒸氣相變促進(jìn)燃燒源PM2.5凝并長(zhǎng)大最終被高效清除的一整套獨(dú)特的節(jié)能減排工藝過程，這些都是其他燃燒方式所不具備的。
二 、水煤漿燃燒機(jī)理
水煤漿燃燒機(jī)理介于燃油及粉煤，除兩者特長(zhǎng)兼而有之以外，又有其自身的特點(diǎn)。水煤漿霧化燃燒，每個(gè)漿滴含有數(shù)十顆的煤粒，當(dāng)漿滴水分蒸發(fā)時(shí)多顆煤粒凝結(jié)結(jié)團(tuán)，當(dāng)水分蒸發(fā)完成后，干漿滴結(jié)團(tuán)形成大量孔隙，隨著揮發(fā)分釋放，結(jié)團(tuán)煤粒徑膨脹增大，焦炭漿滴在燃盡階段發(fā)生爆裂。增加燃燒表面積，使燃燒速度加快。同時(shí)水蒸氣擴(kuò)散到煤粒表面與碳發(fā)生氣化反應(yīng)，生成CO，提高燃燼率。
三、水煤漿降低煙氣污染物優(yōu)勢(shì)
1、霧滴結(jié)團(tuán)群粒燃燒
由于霧滴結(jié)團(tuán)群粒燃燒，燃燒之后飛灰粒徑變粗，大于或接近煤顆粒。從對(duì)比飛灰測(cè)試分布數(shù)據(jù)可知，水煤漿飛灰中小于PM1超細(xì)顆粒占0.11%，而煤粉占0.31%，是水煤漿的3倍。飛灰小于15mm以下的難脫除顆粒，水煤漿飛灰只有17.54%，而煤粉飛灰占42.86%，是水煤漿飛灰2.5倍。而大于30mm以上的較容易脫除顆粒，水煤漿飛灰占65.41%，而煤粉為33.19%，僅為水煤漿飛灰的一半。
對(duì)比表明，水煤漿飛灰PM2.5含量少于煤粉，易脫除的顆粒多于煤粉，說明水煤漿減排煙塵效果十分明顯。
2、水煤漿低NOX生成
煤炭燃燒NOx生成有兩種類型，即燃料型和熱力型。熱力型NOx和爐內(nèi)燃燒溫度有關(guān)。水煤漿有35%的水分需要蒸發(fā)，會(huì)使燃燒溫度比粉煤爐低100℃-200℃，從而使水煤漿爐膛溫度一般不超過1200℃。故水煤漿鍋爐熱力型NOx基本不會(huì)生成，可以忽略不計(jì)。因此可以說水煤漿技術(shù)具有獨(dú)特的先天性脫硝優(yōu)勢(shì)。我們知道NOx不僅是一次污染物，而且是二次污染物PM2.5的前體物，在污染治理上，NOx比SO2更難治理，其工藝復(fù)雜，運(yùn)行成本也高，已是我國(guó)大氣污染治理的一大難題。
3、二氧化硫爐內(nèi)減排
水煤漿原料一般是經(jīng)過洗選脫灰脫硫的，一般原料煤含硫量在0.6~0.8%，屬于低硫煤。但如要達(dá)到嚴(yán)格的環(huán)保要求，除煙氣進(jìn)一步脫硫外，如能夠在燃燒中進(jìn)行脫硫，有可能達(dá)到事半功倍的效果。水煤漿的優(yōu)勢(shì)之一就是可以利用制漿過程選取堿性較強(qiáng)的水煤漿添加劑，讓這些堿性物質(zhì)在燃燒中與SO2發(fā)生中和反應(yīng)生成硫酸鹽沉淀。另外對(duì)較高的含硫煤還可以在制備過程中添加專用脫硫劑，而成為脫硫型環(huán)保水煤漿，脫硫效率可達(dá)70-80%。北京燕山石化水煤漿鍋爐就是采用環(huán)保脫硫水煤漿達(dá)到燃?xì)馑蕉ㄟ^奧運(yùn)檢測(cè)的。
4、水煤漿煙氣濕度改善電除塵的比電阻
實(shí)踐證明采用電除塵是降低煙塵的經(jīng)濟(jì)而有效的辦法，而電除塵的重要指標(biāo)是粉塵的比電阻，只有在較低的比電阻（108-1011歐姆）下電除塵才能達(dá)到較好的水平。一般粉煤的比電阻在1012-1013歐姆以上，需要對(duì)煙氣增濕才能降低比電阻，而水煤漿煙氣濕度很大，比電阻一般低于1010歐姆，很適合電除塵工藝要求，因此水煤漿技術(shù)是最適合電除塵要求的，除塵效率可達(dá)90-95%以上。
5、水煤漿煙氣蒸汽相變促進(jìn)PM2.5凝并長(zhǎng)大而極易脫出
現(xiàn)有的除塵技術(shù)如靜電除塵、布袋除塵、旋風(fēng)除塵和濕法除塵，對(duì)PM2.5的清除效率都很低。目前國(guó)內(nèi)外脫除PM2.5或更細(xì)的顆粒物的主要途徑是在除塵器前設(shè)置預(yù)處理設(shè)施，使其通過物理或化學(xué)作用長(zhǎng)大成較大顆粒后加以脫除，如電團(tuán)聚、聲團(tuán)聚、磁團(tuán)聚、熱團(tuán)聚、光團(tuán)聚和化學(xué)團(tuán)聚等，它們對(duì)除塵效率的提高或多或少都能起一定作用，但耗費(fèi)能源太大，工藝復(fù)雜，適應(yīng)性有限。而在煙氣中噴水或加蒸汽的蒸汽相變的科研成果可以促進(jìn)微粒凝聚增大，被認(rèn)為是一項(xiàng)頗具有應(yīng)用前景的項(xiàng)目。其主要原理是：以PM2.5微粒為凝結(jié)核，通過水蒸氣的冷凝作用，使微粒質(zhì)量增大，從而使微粒較易慣性碰撞而被捕集。
研究表明這種蒸汽相變技術(shù)的影響因素主要與灰粒的潤(rùn)濕性和表面粗糙程度有很大關(guān)系。表面粗糙降低了顆粒與水汽間的接觸角，改善顆粒的潤(rùn)濕性能，顆粒越容易核化。而光滑的煤粉灰顆粒表面成核速率和幾率都很低。水煤漿灰粒是一種表面多孔粗糙的顆粒，很易凝并長(zhǎng)大，何況水煤漿含水30-35%，其蒸氣是自帶的，并且有較高的溫度極差，完全能滿足蒸汽相變的各種條件。而粉煤加濕要耗費(fèi)能源及大量水資源，且顆粒又是光滑的球體，兩者蒸汽相變凝聚效果和經(jīng)濟(jì)性差距很大，說明水煤漿在脫除PM2.5上具有很大優(yōu)勢(shì)。
6、水煤漿環(huán)境效益小結(jié)
其一、實(shí)踐證明，經(jīng)過三十年發(fā)展的水煤漿技術(shù)，在燃燒領(lǐng)域沒有任何一種燃料和燃燒方式可以像水煤漿一樣廉價(jià)易得且兼具節(jié)能、減排SO2、NOX和粉塵污染防治等綜合優(yōu)勢(shì)，而且有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
其二、水煤漿燃燒中漿滴結(jié)團(tuán)、爆裂、多孔群粒燃燒及最終水蒸氣裹塵外排等特性是一種*********、高效率、低污染的燃燒方式，尤其是在解決當(dāng)前PM2.5污染上值得大力推廣應(yīng)用。
其三、水煤漿中的水分不僅使煤炭加工和運(yùn)輸?shù)囊辉谧瞽h(huán)保、最安全的情況下實(shí)現(xiàn)，而且在燃燒的終結(jié)仍在用蒸汽相變的功能幫助人類將煙氣中有害的、致命的PM2.5捕獲下來，還大自然一個(gè)潔凈的藍(lán)天，功不可沒。
四、水煤漿技術(shù)的戰(zhàn)略意義
回顧和總結(jié)中國(guó)水煤漿技術(shù)三十年的發(fā)展經(jīng)歷，可以歸納十點(diǎn)戰(zhàn)略成果：
1、水煤漿技術(shù)讓貧油富煤的中國(guó)尋找到一個(gè)最現(xiàn)實(shí)最可行的煤代油氣途徑，在保證國(guó)家能源安全上起著舉足輕重的作用。
2、水煤漿技術(shù)和其它潔凈煤技術(shù)共同解決了提高煤炭高效利用的問題，使傳統(tǒng)燃煤效率從80%左右提高到98%以上，熱效率由65%左右提高到85-90%，節(jié)煤效率20-30%。
3、水煤漿技術(shù)可以解決現(xiàn)代化煤炭生產(chǎn)加工中越來越多粉煤利用和處理難題，促進(jìn)了中國(guó)潔凈煤技術(shù)的全面發(fā)展。
4、水煤漿應(yīng)用范圍之廣、適應(yīng)性之強(qiáng)也勝過其它燃燒方式，因此被廣泛的應(yīng)用于電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐等不同的燃燒領(lǐng)域，服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)。
5、水煤漿是理想的氣化原料，不僅氣化率高且極大地?cái)U(kuò)大了氣化原料煤品種，在化工行業(yè)起到了革命性變化。
6、水煤漿由于制備簡(jiǎn)單、儲(chǔ)運(yùn)方便、節(jié)能環(huán)保，可以成為今后中國(guó)分布式能源結(jié)構(gòu)的理想經(jīng)濟(jì)燃料，具備與天然氣相輔相成共同發(fā)展的作用。
7、水煤漿技術(shù)可以解決煤炭應(yīng)用中的安全問題，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存和燃用過程中不自燃、不爆炸。
8、水煤漿濕法封閉生產(chǎn)運(yùn)輸，解決煤炭運(yùn)輸銷售環(huán)節(jié)中大量損耗問題。
9、如水資源不存在問題，水煤漿管道運(yùn)輸是煤炭長(zhǎng)途運(yùn)輸?shù)淖罱?jīng)濟(jì)手段，它比輸電、鐵路運(yùn)輸和汽車運(yùn)輸節(jié)約1/3-1/2的成本。
10、最重要的是水煤漿在解決煤炭高污染問題上，不僅能很好的解決粉塵、SO2和NOX的高污染難題，更是解決燃煤PM2.5的最經(jīng)濟(jì)有效的手段。
更為重要的是，由于水煤漿技術(shù)的集成作用，從解決自身節(jié)能環(huán)保問題之外，還在深入的轉(zhuǎn)向解決社會(huì)其它行業(yè)的污染治理難題。如十五年前為解決造紙黑液污染而開發(fā)的黑液水煤漿，以及近些年很多院所集優(yōu)勢(shì)科研力量攻克的煤泥水煤漿和污泥水煤漿，都在科學(xué)的延伸水煤漿技術(shù)的核心原理攻克社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的不同污染難題，各地已具一定的科研成果，已在向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。
五、謹(jǐn)防水煤漿被“控煤”誤傷
目前，我國(guó)東部沿海省份為解決大氣污染問題，陸續(xù)出臺(tái)控制煤炭消費(fèi)總量的政策，鼓勵(lì)以氣代煤以減少污染排放和降低霧霾發(fā)生。這些措施都是合理和及時(shí)的，因?yàn)槿济捍_實(shí)是當(dāng)今霧霾的重要成因之一，但是近期，北京、廣東將水煤漿列入“臟煤”行列并禁燃，這是對(duì)水煤漿技術(shù)的嚴(yán)重打擊，更是嚴(yán)重違背水煤漿技術(shù)真實(shí)狀況和突出的減排PM2.5特性，是一件極不公正的冤案。
為什么一項(xiàng)理論和實(shí)踐充分證明了的潔凈煤技術(shù)會(huì)被某些權(quán)威人士輕易否決而被拋棄？這是由于某些所謂專家學(xué)者為了美化已被社會(huì)唾棄的鏈條爐所杜撰的一些偽科學(xué)，蒙騙部分決策者所致。他們無端的說鏈條爐“能效比燃燒精煤水煤漿鍋爐要高7-8%”，“使用通常除塵器便可達(dá)標(biāo)”（見俞建洪“水煤漿鍋爐能效分析”）。還有人說“目前已發(fā)展的一些新型鍋爐燃燒技術(shù)，且已應(yīng)用于工業(yè)鍋爐，但大都問題較多，特別是水煤漿燃燒技術(shù)，能效與污染定量分析結(jié)果表明，它的能源環(huán)境效益都低于燃燒同煤種的鏈條爐?！比欢罅渴聦?shí)證明，占據(jù)中國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐的80%以上是以鏈條爐為代表的層燃爐，它們?cè)缫驯还J(rèn)為中國(guó)大氣污染的罪魁禍?zhǔn)缀凸?jié)能減排的絆腳石，所以國(guó)家才三令五申屬于淘汰之列?？赡切╂湕l爐的維護(hù)者們?yōu)榱饲Х桨儆?jì)加以挽回，不惜違背事實(shí)攻擊新生的水煤漿等潔凈煤技術(shù)。在俞文中，還比較說：“水煤漿鍋爐能效要比粉煤爐低4.89%”，同時(shí)他也說，“鏈條爐比水煤漿爐高7-8%”，那不就是說鏈條爐比粉煤爐高3%？這些所謂的對(duì)比結(jié)果水煤漿鍋爐、粉煤爐都不如鏈條爐的假象，只有鏈條爐才是中國(guó)最好的燃燒方式？哪怕大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)擺在那里，水煤漿鍋爐和粉煤爐燃燒效率98%左右，熱效率85%以上，而鏈條爐燃燒效率只有80%，熱效率65%，兩者相差近20個(gè)百分點(diǎn)。各地大量事實(shí)也都證明水煤漿鍋爐和粉煤爐可以節(jié)煤20-30%，難道還比不上鏈條爐嗎？更為突出的是水煤漿鍋爐的良好環(huán)保效果“可以與天然氣相比肩”，更是鏈條爐所望塵莫及的，由此可見一項(xiàng)落后的技術(shù)讓其退出歷史舞臺(tái)真是件很不容易的事，可以說采用無端攻擊其它先進(jìn)技術(shù)是它的最后掙扎之舉，善良的人們應(yīng)擦亮眼睛，決不能上當(dāng)受騙，更不應(yīng)該以壓煤為借口誤傷具有中國(guó)特色又十分符合當(dāng)今節(jié)能減排現(xiàn)實(shí)需要的水煤漿技術(shù)。
六、結(jié)束語(yǔ)
已故的中國(guó)能源電力學(xué)科帶頭人，中國(guó)早期科學(xué)院院士徐士高在二十年前說過：“水煤漿是一種新型清潔燃料，它以煤炭為主料，以水、化學(xué)添加劑為輔料組成，經(jīng)過專門的設(shè)備研磨細(xì)化，并充分混合均勻，在化學(xué)添加劑的作用下，制造均勻穩(wěn)定的水煤漿。傳統(tǒng)燃煤鍋爐，煤炭燃料是固態(tài)燃燒方式，而水煤漿環(huán)保鍋爐革命性的將之改變?yōu)楦邏阂簯B(tài)霧化噴燃方式。這種類似燃油的燃燒方式，充分整合了液態(tài)燃料，空氣、水的種種燃燒的化學(xué)物理特點(diǎn)，實(shí)際效果上促進(jìn)了燃燒燃盡率的大幅提高。依據(jù)液體燃燒機(jī)理，鍋爐整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行重置設(shè)計(jì)，即大大提高鍋爐最終效率，又減少主要污染物的氣體排放量，以及充分實(shí)現(xiàn)了環(huán)保又節(jié)能的社會(huì)效益和企業(yè)效益?！彼脑捠种锌希沁@幾十年來水煤漿發(fā)展的動(dòng)力和鞭策。到底中國(guó)水煤漿技術(shù)取得哪些成果，我們概括上述十點(diǎn)戰(zhàn)略成果，供各級(jí)能源主管部門參考，以便讓這具有中國(guó)特色的潔凈能源技術(shù)為實(shí)現(xiàn)“中國(guó)夢(mèng)”和“美麗中國(guó)”做出貢獻(xiàn)。也讓二十年前新華社記者一番語(yǔ)重心長(zhǎng)的話得以實(shí)現(xiàn)。他說“水煤漿的發(fā)展前景是極為可觀的，此項(xiàng)事業(yè)功在當(dāng)代，福澤子孫，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)該重視，并從政策上，經(jīng)濟(jì)上給予有力支持，千萬不要讓它夭折（新華社“內(nèi)部參考”1996年3月25日）”。
最后，讓我們聆聽江澤民前主席的那句話：“中國(guó)的燃料在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期要依靠煤炭，要把水煤漿作為一個(gè)戰(zhàn)略問題來考慮，這是一項(xiàng)十分重要的工作。”這是18年前針對(duì)水煤漿是代油燃料的戰(zhàn)略選擇而言的。于今，霧霾將包括水煤漿在內(nèi)的潔凈煤技術(shù)推到前臺(tái)。在治理大氣污染中，治霾應(yīng)從燃燒源抓起，因此我們也可以堅(jiān)定地說：水煤漿是治理燃煤PM2.5時(shí)代和中國(guó)節(jié)能減排的戰(zhàn)略選擇。
