高月军
（陕西龙华集团煤业科技发展有限公司，陕西 神木719000）
［摘 要］水煤浆气化技术是煤炭清洁高效利用的重要途径之一，煤浆浓度直接关系到水煤浆气化系统之气化效率、能耗水平及系统运行的经济性与环保性，当前煤浆提浓的技术瓶颈集中在低阶煤高效成浆与煤浆浓度-流变性平衡两个方面。基于国内外煤浆提浓研究现状，系统梳理并评述近年来煤浆浓度提升的核心研究路径与关键技术突破，重点从原料煤煤质调控、高效添加剂的开发与作用机理、制浆工艺的创新集成等方面入手，深入分析各因素对煤浆浓度、稳定性及流变特性的影响规律与协同机制。综合分析表明，通过多维度、多因素的协同优化，实现煤浆浓度的显著提升是可行且有效的：对入炉煤种的精准评价与预处理，是煤浆提浓攻关的逻辑起点；制浆工艺层面，添加剂的选择与优化、制浆工艺参数协同优化尤为重要；气化炉运行层面，煤浆浓度提升会提升整个气化系统的运行效能，但随着煤浆中固含量的增加，煤浆的表观黏度会急剧上升，这是一个寻求煤浆浓度、流动性、稳定性三者之间最佳平衡点的多目标优化过程。未来煤浆浓度提升技术的研究将呈现出多技术路径融合与洞悉微观机制的趋势，水煤浆气化技术将向更高效、更经济、更环保的方向持续演进。
［关键词］水煤浆气化；煤浆提浓；研究现状；技术发展趋势；原料煤煤质；添加剂；制浆工艺；粒度级配
［中图分类号］TQ544 ［文献标志码］A ［文章编号］1004-9932（2026）05-0019-05
0 引 言
水煤浆气化工艺作为煤炭清洁高效利用的核心技术之一，其核心工艺参数之煤浆浓度的提升直接关系到气化效率、能耗水平及系统运行的经济性与环保性。煤浆浓度每提升1%，吨煤浆有效气（H2+CO）产量可增加约400 m3（标态，下同），并降低O2消耗约200 m3[1]。当前工业生产中，常规水煤浆浓度普遍在60%～62%，而通过分级研磨等先进工艺可将煤浆浓度提升至65%以上[2]，这种差异会对水煤浆气化炉的运行效率产生显著影响。煤浆浓度提升的本质在于固体颗粒的级配优化与水分调控，传统制浆工艺受限于单级磨机制浆颗粒粒度分布密集的缺陷，难以实现颗粒间的高效填充[3]。陶岗等[4]通过调整钢棒配比与（制浆）添加剂用量，使煤浆浓度提升2.8个百分点，证实了优化改进的可行性。更具突破性的是分级研磨技术的应用，该技术的应用使神华低阶煤的成浆浓度提升了6%～8%。国能新疆化工有限公司的工业化实践表明，分级研磨系统可使煤浆浓度提升3.3%、析水率降低1.4%。原料煤煤质特性对煤浆浓度提升构成基础性约束，水热改性（HTD）技术的引入改变了这一局面——研究显示，褐煤经HTD脱水后，其成浆浓度显著提升，这源于水分赋存形态的改变与煤颗粒表面疏水性的增强。谯雨[5]则发现利用鲁奇气化废水制浆时，废水中的苯酚可降低浆体黏度，使煤浆定粘浓度提升，这种废水资源化利用路径兼具环保效益与经济效益。
煤浆浓度提升会对气化工艺产生多维影响。李志祥[6]指出，煤浆浓度由60%提升至63%，可使冷煤气效率提升2～3个百分点，这主要归因于反应体系中水分减少降低了热损失。但煤浆浓度提升也需配套工艺调整，贾冉阳[1]强调，需相应降低氧煤比以避免炉膛超温，这与尚海博[7]关于气化炉温度/压力优化控制的研究形成呼应。杨会萍[8]的案例分析显示，煤浆浓度超过65%时，其黏度急剧上升可能导致输送困难，这表明煤浆浓度提升存在工艺窗口的边界约束。
当前煤浆提浓的技术瓶颈集中在低阶煤高效成浆与煤浆浓度-流变性平衡两个方面。张孝雨等[3]提出开发经济型添加剂与超细磨设备是其突破方向，而靳建顺等[9]关于煤泥制浆的研究则为固废高值化利用提供了新思路。未来研究应聚焦于颗粒间作用机理的微观解析，以及APC先进控制技术在制浆过程的深度集成[10]，这些探索将推动水煤浆气化工艺向更高浓度（制浆）、更低能耗的方向演进。为此，基于国内外煤浆提浓研究现状，笔者拟系统梳理并评述近年来煤浆浓度提升方面的核心研究路径与关键技术突破，重点从原料煤的理化特性调控、高效添加剂的开发与作用机理、制浆工艺的创新集成等方面入手，深入分析各因素对煤浆浓度、稳定性及流变特性的影响规律与协同机制；将技术进展综述的重点置于揭示煤浆浓度提升的内在科学原理与技术路径的关联性上，旨在厘清从微观界面相互作用到宏观工艺强化的知识链条。现有研究进展的综合分析表明，通过多维度、多因素的协同优化，实现煤浆浓度的显著提升是可行且有效的，这对于突破现有水煤浆气化技术瓶颈、降低比煤耗与比氧耗、提升气化炉运行稳定性与整体经济效益具有直接的推动作用，并可为未来开发更高效、更适应劣质煤的水煤浆气化技术提供一点理论依据与技术支撑。
1 国内煤浆提浓研究现状
国内关于水煤浆气化工艺之煤浆浓度提升的研究，已形成从基础理论、工艺优化到工业应用的全方位技术体系，其核心在于通过改善煤浆的粒度级配、优化添加剂与制浆工艺，并探索多元化的原料与废水利用路径，最终实现气化效率与经济性的双重提升。国家水煤浆工程技术研究中心以“分形理论”和“隔层堆积理论”为指导，相继开发了“分级研磨级配”与“间断粒度级配”技术；贾冉阳[1]的研究指出，相较于传统单磨机制浆工艺，“分级研磨级配”、“间断粒度级配”技术能使低阶煤制浆浓度分别提升3%～4%、6%～8%，同时显著改善浆体的流变性与稳定性。该技术的内在机理在于，通过精确控制大小颗粒分布，使不同粒径的煤粉颗粒实现紧密堆积，从而减少颗粒间的空隙水分，在相同表观黏度下容纳更多的煤粉。
工业实践中，基于上述理论的制浆工艺改进取得了显著成效。陶岗等[4]针对磨煤机在高负荷下难以维持高浓度制浆的问题，通过优化钢棒配比、调整添加剂加入量及增大粗棒尺寸，成功提升了煤浆浓度，实现了降低比氧耗与比煤耗的目标。更具代表性的应用是“分级研磨制浆工艺”的推广，赵斌[11]详细介绍了国能新疆化工有限公司的案例，其GE水煤浆气化系统采用了分级研磨制浆工艺，通过棒磨机+超细磨机组合，使煤浆浓度提升了3.3个百分点，同时煤浆析水率降低、流动性改善，带来了可观的经济效益，每年可创利千万元以上（乃至近五千万元）。陕西陕化煤化工集团有限公司则采用了另一种创新思路，据赵伯平[12]介绍，该公司通过在低压煤浆泵出口增设回流管线，将部分产品煤浆返回磨机进行二次研磨，成功将煤浆浓度由60.0%提升至62.8%，并保证了煤浆良好的流变性能。
添加剂技术研发是另一条关键路径。张孝雨等[3]将添加剂列为影响煤浆性能的核心因素之一，并指出研发高效、经济的添加剂，特别是针对低阶煤的专用添加剂，是未来研究的重要方向。谯雨[5]的研究从废水利用角度提供了独特视角，其利用模拟的鲁奇气化废水（含苯酚、氨氮等）制备煤浆，发现鲁奇气化废水的特定成分如苯酚能提升浆体的定粘浓度与稳定性，这揭示了利用复杂工业废水作为制浆介质或添加剂的潜力，既能处理工业废水，又能改善成浆性能，实现“以废治废”。
更多内容详见《中氮肥》2026年第5期