超洁净煤技术能否带来行业“春天”？

    在近期举行的2015年全国“两会”上，围绕相关环保问题提出的议案再次成为热点。环保人士普遍认为，燃烧低质煤炭是造成雾霾的元凶之一。

    煤炭本无罪，是人们对煤炭不洁净的利用方式导致煤炭陷入如今的窘境。近日，兖煤 澳洲 推出的超洁净煤技术引起行业热议。那么，超洁净煤技术能否带来行业“春天”？

    技术处于世界领先水平

    洁净煤是指煤炭从开发到利用全过程中能减少污染排放并提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制的产品的总称；而超洁净煤是煤经物理和化学方法精制得到的灰分含量不超过1%的超低灰、超低硫精煤。

    兖矿的超洁净煤技术研发由来已久。兖煤澳洲超洁净技术项目从上世纪80年代中期开始研发。2009年，兖煤澳洲并购了原 澳大利亚 菲利克斯资源公司，依法承接了其拥有的超洁净煤能源公司（以下简称UCC能源公司）和超洁净煤加工技术（以下简称超洁净煤技术或UCC技术）的研发工作。

    截至目前，兖煤澳洲超洁净煤技术项目已花费约 5800万澳元， 超洁净煤燃液在柴油发动机上运行100小时的试验也已获得成功，标志着该技术已经可以被商业化推广。

   “超洁净煤技术为煤炭高效、清洁利用提供了新途径。”兖矿集团副总经理、UCC技术研发领导小组组长来存良认为，“我矿通过本项目，将国际先进的超洁净煤燃液技术引入国内，并进行技术优化和商业开发，使煤炭资源得到了高效清洁利用，满足了能源和环保要求。”

    在澳洲工作10年之久的来存良，对UCC技术情有独钟。兖煤进驻澳洲后，他就关注、组织、参与了该技术的研发，并力图将其引进国内。

   兖煤澳洲的UCC技术，处于世界领先水平。目前，该技术已经在澳大利亚、中国、日本、英国、 加拿大 、德国、印度、新西兰、 俄罗斯 、 南非 等12个国家申请并获得专利认可（有效期至2023年，专利权归兖煤国际拥有）。

   来存良介绍说，超洁净煤燃液和直喷式煤发动机的优势主要集中在以下几个方面：其最大的市场潜力是在 发电 、轮船、卡车和火车上替代柴油和重油；能提供充足的 煤炭供应 保障；天然气和柴油成本是每千兆焦13.7美元和22美元，而含50%UCC燃液的成本为9.1美元；以及加工UCC的用水量比煤气化工艺低90%等。

   减排优势十分明显

   现实生活中，60%的煤都被用来发电，近30%的煤被直接用于工业和民用，煤的转化相对较少，煤的直接燃烧功效转化率不足30%，且煤炭颗粒物对温室效应有重大影响。而UCC技术在这方面可起到良好作用，功效转化率可达到40%，还可降低25%至30%的温室气体排放。

   UCC技术不同于仅是物理工艺的水煤浆技术，它是一项通过化学工艺过程生产超洁净煤的专利技术，可将烟煤矿物质（灰分）降低到低于1％。目前，兖煤国际的UCC技术可使超洁净煤的灰分含量下降到0.2％。

   超洁净煤技术工艺过程是在特定压力和温度条件下，通过多个化学反应、采用不同的化学品配方对洗精煤中的矿物质灰分分离，生产出UCC产品，使用的主要化学品有硫酸、苛性钠等。其简化生产流程为输入灰分低于20%的烟煤原煤，粉碎成为粒径小于1毫米的煤粉，在180摄氏度至220摄氏度温度下进行化学清洗，再经过中和，形成灰分低于1%、粒径小于1毫米的微粉超洁净煤。

   来存良介绍说，只要是动力煤，就都可以进行超洁净煤转化。

   据了解，经过微粉化处理后的UCC被称为超低灰精制煤（UCC-MRC)。UCC-MRC与水和添加剂按比例混合后，可生产出UCC-MRC燃液。从外观上看，它和原油相似，可以替代柴油，直接用作柴油发动机的燃料。

   UCC-MRC燃液在排放数据上优于柴油：就一氧化碳排放而言，UCC微粉化精制煤液是350ppm(ppm为百万分率)，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，而柴油则是750ppm。

   直喷式燃煤发动机（DICE）是以UCC-MRC燃液替代柴油燃料的柴油发动机，通过注入式喷嘴，喷射到发动机气缸内进行燃烧。

   2013年，澳大利亚在世界最大的柴油发动机制造商德国MAN公司和CSIRO的牵头下成立了一个直喷式燃煤发动机研发组织，合作研究开发DICE。

   由于UCC-MRC燃液的磨蚀性，要求输送和喷射系统需要具有非常好的耐磨性，同时要防止喷注系统的堵塞。2013年，UCC能源公司在普通柴油发动机燃料喷射技术的基础上，采用经过改造的液压驱动电子泵喷嘴技术（HEUI），同时利用高加压润滑油带动柱塞、给燃液喷射加压等手段，克服了燃液堵塞、运行时间短等难题。

   能否带来行业“春天”？

   兖矿集团董事长、党委书记李希勇表示，“兖矿将加快推进超洁净煤技术放大与商业化开发，力争成为世界和我国煤炭行业高效清洁利用的先行者和领导者”。

   2013年， UCC能源公司与CSIRO签署了100小时发动机测试UCC-MRC燃液的协议。100小时发动机测试通常被业界认为是一种标准测试程序基准，侧视数据用以评估UCC-MRC和DICE技术。

   2014年2月到4月，兖煤澳洲成功使用UCC-MRC燃液进行了100小时发动机测试运行。测试结果显示——

   UCC-MRC燃液非常稳定，发动机停止运行几天后，燃液无需搅拌可重新使用。并且测试期间，燃液的燃烧性能非常稳定，没有发现发动机油缸因为煤灰而造成缸体内污染，油缸内也没有发现灰垢。

   用UCC-MRC燃液作燃料，现有市场上的柴油发动机只要改进注喷液系统即可使用，无需进行重新设计。

   采用UCC-MRC燃液替代柴油，用于中低速柴油发动机发电，比传统火力发电燃烧煤炭少25％至30％温室气体排放，由于灰分含量极低，甚至可以忽略不计，根本不会有任何粉尘对外排放。煤炭经此脱胎换骨，再也不会成为雾霾的帮凶。

   “更为重要的是，UCC-MRC燃液作为直燃式柴油机的燃料，与煤气化、煤液化、传统燃煤发电和柴油发电技术相比，生产投资更低，热效率更高。”来存良说。

   他进一步解释称，与传统燃煤电厂相比，超洁净煤燃液的直喷式燃煤发电机效率比传统燃煤电厂发电机组高出约10%至15%；按相同热值计算，超洁净煤燃液成本比柴油低60%；考虑到综合投资、维护费用和运输成本等因素，超洁净煤燃液比柴油发电成本低36%左右。

   据来存良透露，根据实验研究和技术商业评估结果，兖矿将投资3.488亿元建设3万吨/年超洁净煤燃液中试研究装置，计划3年完成，最终开发45万吨/年超洁净煤燃液商业化示范装置工艺设计软件包，适时推进工业规模商业化示范装置建设。

   来存良认为，超洁净煤燃液可实现煤的洁净和安全利用，有望成为一种可靠的战略能源，其技术和商业化开发将极大地推动我国煤洁净利用技术的发展进程，为未来 煤炭企业 的发展指出了新方向，为煤炭企业创新经营模式奠定了坚实的技术基础，也可以带动以超洁净煤为基础的新材料、新技术的开发。