在近期舉行的2015年全國(guó)“兩會(huì)”上，圍繞相關(guān)環(huán)保問(wèn)題提出的議案再次成為熱點(diǎn)。環(huán)保人士普遍認(rèn)為，燃燒低質(zhì)煤炭是造成霧霾的元兇之一。
煤炭本無(wú)罪，是人們對(duì)煤炭不潔凈的利用方式導(dǎo)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(shù)引起行業(yè)熱議。那么，超潔凈煤技術(shù)能否帶來(lái)行業(yè)“春天”?
技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平
潔凈煤是指煤炭從開(kāi)發(fā)到利用全過(guò)程中能減少污染排放并提高利用效率的加工、燃燒、轉(zhuǎn)化及污染控制的產(chǎn)品的總稱;而超潔凈煤是煤經(jīng)物理和化學(xué)方法精制得到的灰分含量不超過(guò)1%的超低灰、超低硫精煤。
兗礦的超潔凈煤技術(shù)研發(fā)由來(lái)已久。兗煤澳洲超潔凈技術(shù)項(xiàng)目從上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始研發(fā)。2009年，兗煤澳洲并購(gòu)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(jiǎn)稱UCC能源公司)和超潔凈煤加工技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱超潔凈煤技術(shù)或UCC技術(shù))的研發(fā)工作。
截至目前，兗煤澳洲超潔凈煤技術(shù)項(xiàng)目已花費(fèi)約 5800萬(wàn)澳元， 超潔凈煤燃液在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)行100小時(shí)的試驗(yàn)也已獲得成功，標(biāo)志著該技術(shù)已經(jīng)可以被商業(yè)化推廣。
“超潔凈煤技術(shù)為煤炭高效、清潔利用提供了新途徑。”兗礦集團(tuán)副總經(jīng)理、UCC技術(shù)研發(fā)領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)來(lái)存良認(rèn)為，“我礦通過(guò)本項(xiàng)目，將國(guó)際先進(jìn)的超潔凈煤燃液技術(shù)引入國(guó)內(nèi)，并進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和商業(yè)開(kāi)發(fā)，使煤炭資源得到了高效清潔利用，滿足了能源和環(huán)保要求。”
在澳洲工作10年之久的來(lái)存良，對(duì)UCC技術(shù)情有獨(dú)鐘。兗煤進(jìn)駐澳洲后，他就關(guān)注、組織、參與了該技術(shù)的研發(fā)，并力圖將其引進(jìn)國(guó)內(nèi)。
兗煤澳洲的UCC技術(shù)，處于世界領(lǐng)先水平。目前，該技術(shù)已經(jīng)在澳大利亞、中國(guó)、日本、英國(guó)、加拿大、德國(guó)、印度、新西蘭、俄羅斯、南非等12個(gè)國(guó)家申請(qǐng)并獲得專利認(rèn)可(有效期至2023年，專利權(quán)歸兗煤國(guó)際擁有)。
來(lái)存良介紹說(shuō)，超潔凈煤燃液和直噴式煤發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)主要集中在以下幾個(gè)方面：其最大的市場(chǎng)潛力是在發(fā)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(yīng)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(yōu)勢(shì)十分明顯
現(xiàn)實(shí)生活中，60%的煤都被用來(lái)發(fā)電，近30%的煤被直接用于工業(yè)和民用，煤的轉(zhuǎn)化相對(duì)較少，煤的直接燃燒功效轉(zhuǎn)化率不足30%，且煤炭顆粒物對(duì)溫室效應(yīng)有重大影響。而UCC技術(shù)在這方面可起到良好作用，功效轉(zhuǎn)化率可達(dá)到40%，還可降低25%至30%的溫室氣體排放。
UCC技術(shù)不同于僅是物理工藝的水煤漿技術(shù)，它是一項(xiàng)通過(guò)化學(xué)工藝過(guò)程生產(chǎn)超潔凈煤的專利技術(shù)，可將煙煤礦物質(zhì)(灰分)降低到低于1%。目前，兗煤國(guó)際的UCC技術(shù)可使超潔凈煤的灰分含量下降到0.2%。
超潔凈煤技術(shù)工藝過(guò)程是在特定壓力和溫度條件下，通過(guò)多個(gè)化學(xué)反應(yīng)、采用不同的化學(xué)品配方對(duì)洗精煤中的礦物質(zhì)灰分分離，生產(chǎn)出UCC產(chǎn)品，使用的主要化學(xué)品有硫酸、苛性鈉等。其簡(jiǎn)化生產(chǎn)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(jìn)行化學(xué)清洗，再經(jīng)過(guò)中和，形成灰分低于1%、粒徑小于1毫米的微粉超潔凈煤。
來(lái)存良介紹說(shuō)，只要是動(dòng)力煤，就都可以進(jìn)行超潔凈煤轉(zhuǎn)化。
據(jù)了解，經(jīng)過(guò)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(chǎn)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(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。
UCC-MRC燃液在排放數(shù)據(jù)上優(yōu)于柴油：就一氧化碳排放而言，UCC微粉化精制煤液是350ppm(ppm為百萬(wàn)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(fā)動(dòng)機(jī)(DICE)是以UCC-MRC燃液替代柴油燃料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)注入式噴嘴，噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)進(jìn)行燃燒。
2013年，澳大利亞在世界最大的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)制造商德國(guó)MAN公司和CSIRO的牽頭下成立了一個(gè)直噴式燃煤發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)組織，合作研究開(kāi)發(fā)DICE。
由于UCC-MRC燃液的磨蝕性，要求輸送和噴射系統(tǒng)需要具有非常好的耐磨性，同時(shí)要防止噴注系統(tǒng)的堵塞。2013年，UCC能源公司在普通柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射技術(shù)的基礎(chǔ)上，采用經(jīng)過(guò)改造的液壓驅(qū)動(dòng)電子泵噴嘴技術(shù)(HEUI)，同時(shí)利用高加壓潤(rùn)滑油帶動(dòng)柱塞、給燃液噴射加壓等手段，克服了燃液堵塞、運(yùn)行時(shí)間短等難題。
能否帶來(lái)行業(yè)“春天”?
兗礦集團(tuán)董事長(zhǎng)、黨委書(shū)記李希勇表示，“兗礦將加快推進(jìn)超潔凈煤技術(shù)放大與商業(yè)化開(kāi)發(fā)，力爭(zhēng)成為世界和我國(guó)煤炭行業(yè)高效清潔利用的先行者和領(lǐng)導(dǎo)者”。
2013年， UCC能源公司與CSIRO簽署了100小時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試UCC-MRC燃液的協(xié)議。100小時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試通常被業(yè)界認(rèn)為是一種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試程序基準(zhǔn)，側(cè)視數(shù)據(jù)用以評(píng)估UCC-MRC和DICE技術(shù)。
2014年2月到4月，兗煤澳洲成功使用UCC-MRC燃液進(jìn)行了100小時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試運(yùn)行。測(cè)試結(jié)果顯示——
UCC-MRC燃液非常穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)行幾天后，燃液無(wú)需攪拌可重新使用。并且測(cè)試期間，燃液的燃燒性能非常穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)油缸因?yàn)槊夯叶斐筛左w內(nèi)污染，油缸內(nèi)也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)灰垢。
用UCC-MRC燃液作燃料，現(xiàn)有市場(chǎng)上的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)只要改進(jìn)注噴液系統(tǒng)即可使用，無(wú)需進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
采用UCC-MRC燃液替代柴油，用于中低速柴油發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電，比傳統(tǒng)火力發(fā)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(jì)，根本不會(huì)有任何粉塵對(duì)外排放。煤炭經(jīng)此脫胎換骨，再也不會(huì)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(jī)的燃料，與煤氣化、煤液化、傳統(tǒng)燃煤發(fā)電和柴油發(fā)電技術(shù)相比，生產(chǎn)投資更低，熱效率更高。”來(lái)存良說(shuō)。
他進(jìn)一步解釋稱，與傳統(tǒng)燃煤電廠相比，超潔凈煤燃液的直噴式燃煤發(fā)電機(jī)效率比傳統(tǒng)燃煤電廠發(fā)電機(jī)組高出約10%至15%;按相同熱值計(jì)算，超潔凈煤燃液成本比柴油低60%;考慮到綜合投資、維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)輸成本等因素，超潔凈煤燃液比柴油發(fā)電成本低36%左右。
據(jù)來(lái)存良透露，根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究和技術(shù)商業(yè)評(píng)估結(jié)果，兗礦將投資3.488億元建設(shè)3萬(wàn)噸/年超潔凈煤燃液中試研究裝置，計(jì)劃3年完成，最終開(kāi)發(fā)45萬(wàn)噸/年超潔凈煤燃液商業(yè)化示范裝置工藝設(shè)計(jì)軟件包，適時(shí)推進(jìn)工業(yè)規(guī)模商業(yè)化示范裝置建設(shè)。
來(lái)存良認(rèn)為，超潔凈煤燃液可實(shí)現(xiàn)煤的潔凈和安全利用，有望成為一種可靠的戰(zhàn)略能源，其技術(shù)和商業(yè)化開(kāi)發(fā)將極大地推動(dòng)我國(guó)煤潔凈利用技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程，為未來(lái)煤炭企業(yè)的發(fā)展指出了新方向，為煤炭企業(yè)創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)模式奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)，也可以帶動(dòng)以超潔凈煤為基礎(chǔ)的新材料、新技術(shù)的開(kāi)發(fā)。
