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水跟煤混在一起能成浆吗?它不沉淀?现在,让我们先来了解一下水煤浆的来龙去脉。
自从1973年中东国家开始控制原油出口,许多国家爆发"石油危机"以后,煤炭又重新被人们重视起来。据联合国能源部的资料,目前,全世界煤的地质储量已超过10万亿吨,煤的探明储量约为石油的50倍。从现在起,如果石油还能开采30年的话,煤则可开采3000年。因此,在今后相当长的时间里,煤将再次(上一次是在大规模开发石油之前)成为人类的主要能源。
但是,直接烧煤有许多缺点:一是燃烧不完全,热能利用效率低;二是运输不方便;三是煤在燃烧过程中排出大量粉尘和二氧化硫,严重地污染环境。
因此,从70年代中期开始,许多国家都在寻求由煤制取洁净流体燃料的新方法。科学家们研究得比较多的是重新排列煤的化学结构,将煤加热气化制取高热值的煤气,或将煤与水蒸气及氧反应转化为甲醇燃料或汽油。但是,这些方法技术难度高、投资大,目前还不能大量建厂投产。
瑞典的卡尔博格公司最早注意到石油危机问题,于1973年率先开展了水煤浆研究。该公司的技术专家将煤经过脱硫、粉碎后,制成直径只有几十微米的微球体,然后加入少量添加剂,最后用水混合成胶状的水煤浆。这种水煤浆的特点是:第一,运输方便,可以通过管道像石油那样进行远距离输送。第二,经济上合算,水煤浆的热值与优质煤差不多,每克约为5000--6000卡,虽然只有石油热值的60%左右,但
1吨原煤可以做1.3吨水煤浆,故它的价格只有石油的1/3。第三,水煤浆制造工艺简单,投资少,易推广。还有,因为水煤浆经过了脱硫净化处理,所以粉尘和二氧化硫的污染问题可大大减少。因此,它既可作工业和铁路机车的锅炉燃料、水泥窑燃料、冶炼钢铁燃料,又可作船舶的柴油发动机燃料和载重汽车燃料等。
正因为这种新型燃料具有上述优点,所以,继瑞典之后,美国、苏联、日本、联邦德国等都竞相进行开发。卡尔博格公司经过8年的努力,于1981年建成小型试验装置,煤和水的重量比达到70:30。1984年瑞典同加拿大签订合同,设计年产量为250万吨的水煤浆工厂。瑞典政府打算利用水煤浆代替一部分石油,1989年后使石油进口量减少1/3。据美国能源专家估计,不用很长时间,水煤浆将成为被人类普遍采用的新燃料。
那么,怎样才能使水和煤始终保持"浆"的状态而不分层、沉淀呢?这是制造水煤浆的核心技术,各国都是严格保密的。不过,大概说来,这种技术主要有三方面:
首先是煤变成颗粒以后,对形成稳定的胶体状态有利。我们知道,物体的表面积随粒度变小而增大,例如将1立方毫米(一粒小米大小)的煤粒碎成边长只有1/10毫米的细煤粉,它的表面积就会增加1000倍,若把它们分散在水中,则与水的接触面也就增加1000倍。也就是说,颗粒越细,它与介质(例如水)所发生的物理的或化学的作用越大。这样做成的水煤浆当然就更稳定、更不容易沉淀。
其次,水煤浆中的煤的颗粒一样大的不好,而是要有两种不同大小的颗粒,大的承受整体负荷;小的分散在大颗粒之间的缝隙中。据报道,只有这样,才能形成比较稳定的体系。至于什么道理,化学家们仍在探索中。
第三,要加入少量的添加剂,如有机氟化合物等,以增强水对煤粉润湿性以及水与煤的表面作用力。 现在,制造水煤浆技术水平最高的国家是瑞典和美国。瑞典制造的水煤浆存放一年以后仍不分层,美国的煤同水之比最高,达75:25。
我国煤的储量远远超过石油。然而,绝大部分分布在辽宁--河北--山西--河南--安徽一带。北煤南运、东煤西调的任务十分繁重。再则,现在许多地方大气污染已相当严重,有些地区已经出现酸雨。因此,只烧干煤不是长久之计,将煤进行浅度加工制造水煤浆,对我国将有重要的社会经济意义。
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