超潔凈煤技術能否帶來行業“春天”？

　　在近期舉行的2015年全國“兩會”上，圍繞相關環保問題提出的議案再次成為熱點。環保人士普遍認為，燃燒低質煤炭是造成霧霾的元兇之一。

　　煤炭本無罪，是人們對煤炭不潔凈的利用方式導致煤炭陷入如今的窘境。近日，兗煤澳洲推出的超潔凈煤技術引起行業熱議。那么，超潔凈煤技術能否帶來行業“春天”？

技術處于世界領先水平

潔凈煤是指煤炭從開發到利用全過程中能減少污染排放并提高利用效率的加工、燃燒、轉化及污染控制的產品的總稱；而超潔凈煤是煤經物理和化學方法精制得到的灰分含量不超過1%的超低灰、超低硫精煤。

　　兗礦的超潔凈煤技術研發由來已久。兗煤澳洲超潔凈技術項目從上世紀80年代中期開始研發。2009年，兗煤澳洲并購了原澳大利亞菲利克斯資源公司，依法承接了其擁有的超潔凈煤能源公司（以下簡稱UCC能源公司）和超潔凈煤加工技術（以下簡稱超潔凈煤技術或UCC技術）的研發工作。

　　截至目前，兗煤澳洲超潔凈煤技術項目已花費約5800萬澳元，超潔凈煤燃液在柴油發動機上運行100小時的試驗也已獲得成功，標志著該技術已經可以被商業化推廣。“超潔凈煤技術為煤炭高效、清潔利用提供了新途徑。”兗礦集團副總經理、UCC技術研發領導小組組長來存良認為，我礦通過本項目，將國際先進的超潔凈煤燃液技術引入國內，并進行技術優化和商業開發，使煤炭資源得到了高效清潔利用，滿足了能源和環保要求。”

　　在澳洲工作10年之久的來存良，對UCC技術情有獨鐘。兗煤進駐澳洲后，他就關注、組織、參與了該技術的研發，并力圖將其引進國內。

　　兗煤澳洲的UCC技術，處于世界領先水平。目前，該技術已經在澳大利亞、中國、日本、英國、加拿大、德國、印度、新西蘭、俄羅斯、南非等12個國家申請并獲得專利認可（有效期至2023年，專利權歸兗煤國際擁有）。

　　來存良介紹說，超潔凈煤燃液和直噴式煤發動機的優勢主要集中在以下幾個方面：其最大的市場潛力是在發電、輪船、卡車和火車上替代柴油和重油；能提供充足的煤炭供應保障；天然氣和柴油成本是每千兆焦13.7美元和22美元，而含50%UCC燃液的成本為9.1美元；以及加工UCC的用水量比煤氣化工藝低90%等。

減排優勢十分明顯

現實生活中，60%的煤都被用來發電，近30%的煤被直接用于工業和民用，煤的轉化相對較少，煤的直接燃燒功效轉化率不足30%，且煤炭顆粒物對溫室效應有重大影響。而UCC技術在這方面可起到良好作用，功效轉化率可達到40%，還可降低25%至30%的溫室氣體排放。UCC技術不同于僅是物理工藝的水煤漿技術，它是一項通過化學工藝過程生產超潔凈煤的專利技術，可將煙煤礦物質（灰分）降低到低于1％。目前，兗煤國際的UCC技術可使超潔凈煤的灰分含量下降到0.2％。

　　超潔凈煤技術工藝過程是在特定壓力和溫度條件下，通過多個化學反應、采用不同的化學品配方對洗精煤中的礦物質灰分分離，生產出UCC產品，使用的主要化學品有硫酸、苛性鈉等。其簡化生產流程為輸入灰分低于20%的煙煤原煤，粉碎成為粒徑小于1毫米的煤粉，在180攝氏度至220攝氏度溫度下進行化學清洗，再經過中和，形成灰分低于1%、粒徑小于1毫米的微粉超潔凈煤。

　　來存良介紹說，只要是動力煤，就都可以進行超潔凈煤轉化。

　　據了解，經過微粉化處理后的UCC被稱為超低灰精制煤（UCC-MRC。UCC-MRC與水和添加劑按比例混合后，可生產出UCC-MRC燃液。從外觀上看，它和原油相似，可以替代柴油，直接用作柴油發動機的燃料。UCC-MRC燃液在排放數據上優于柴油：就一氧化碳排放而言，UCC微粉化精制煤液是350ppmppm為百萬分率，柴油是500ppm；就一氧化氮排放而言，UCC微粉化精制煤液是670ppm，柴油是700ppm；就氮氧化物排放而言，UCC微粉化精制煤液是700ppm，而柴油則是750ppm。

　　直噴式燃煤發動機（DICE）是以UCC-MRC燃液替代柴油燃料的柴油發動機，通過注入式噴嘴，噴射到發動機氣缸內進行燃燒。2013年，澳大利亞在世界最大的柴油發動機制造商德國MAN公司和CSIRO的牽頭下成立了一個直噴式燃煤發動機研發組織，合作研究開發DICE。

　　由于UCC-MRC燃液的磨蝕性，要求輸送和噴射系統需要具有非常好的耐磨性，同時要防止噴注系統的堵塞。2013年，UCC能源公司在普通柴油發動機燃料噴射技術的基礎上，采用經過改造的液壓驅動電子泵噴嘴技術（HEUI），同時利用高加壓潤滑油帶動柱塞、給燃液噴射加壓等手段，克服了燃液堵塞、運行時間短等難題。

能否帶來行業“春天”？

　　兗礦集團董事長、黨委書記李希勇表示，“兗礦將加快推進超潔凈煤技術放大與商業化開發，力爭成為世界和我國煤炭行業高效清潔利用的先行者和領導者”。2013年，UCC能源公司與CSIRO簽署了100小時發動機測試UCC-MRC燃液的協議。100小時發動機測試通常被業界認為是一種標準測試程序基準，側視數據用以評估UCC-MRC和DICE技術。2014年2月到4月，兗煤澳洲成功使用UCC-MRC燃液進行了100小時發動機測試運行。測試結果顯示———UCC-MRC燃液非常穩定，發動機停止運行幾天后，燃液無需攪拌可重新使用。并且測試期間，燃液的燃燒性能非常穩定，沒有發現發動機油缸因為煤灰而造成缸體內污染，油缸內也沒有發現灰垢。

　　用UCC-MRC燃液作燃料，現有市場上的柴油發動機只要改進注噴液系統即可使用，無需進行重新設計。

　　采用UCC-MRC燃液替代柴油，用于中低速柴油發動機發電，比傳統火力發電燃燒煤炭少25％至30％溫室氣體排放，由于灰分含量極低，甚至可以忽略不計，根本不會有任何粉塵對外排放。煤炭經此脫胎換骨，再也不會成為霧霾的幫兇。“更為重要的是，UCC-MRC燃液作為直燃式柴油機的燃料，與煤氣化、煤液化、傳統燃煤發電和柴油發電技術相比，生產投資更低，熱效率更高。”來存良說。

　　他進一步解釋稱，與傳統燃煤電廠相比，超潔凈煤燃液的直噴式燃煤發電機效率比傳統燃煤電廠發電機組高出約10%至15%；按相同熱值計算，超潔凈煤燃液成本比柴油低60%；考慮到綜合投資、維護費用和運輸成本等因素，超潔凈煤燃液比柴油發電成本低36%左右。

　　據來存良透露，根據實驗研究和技術商業評估結果，兗礦將投資3.488億元建設3萬噸/年超潔凈煤燃液中試研究裝置，計劃3年完成，最終開發45萬噸/年超潔凈煤燃液商業化示范裝置工藝設計軟件包，適時推進工業規模商業化示范裝置建設。

　　來存良認為，超潔凈煤燃液可實現煤的潔凈和安全利用，有望成為一種可靠的戰略能源，其技術和商業化開發將極大地推動我國煤潔凈利用技術的發展進程，為未來煤炭企業的發展指出了新方向，為煤炭企業創新經營模式奠定了堅實的技術基礎，也可以帶動以超潔凈煤為基礎的新材料、新技術的開發。（吳玉華）

來源：中國礦業報

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