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作為迄今世界上單套投資規(guī)模最大的煤間接液化示范項(xiàng)目,寧夏煤業(yè)400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目年轉(zhuǎn)化煤炭2400萬(wàn)噸。
300多名專家組成10多個(gè)“創(chuàng)新工作室”和“攻關(guān)小組”,聯(lián)系國(guó)內(nèi)29家大型裝備制造企業(yè)創(chuàng)新合作,開(kāi)展600多項(xiàng)重要技術(shù)攻關(guān)……今年1月,該項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)榮獲“國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”稱號(hào)。
烏黑發(fā)亮的煤炭,如何變?yōu)槿加?、烯烴等石油制品?寧夏回族自治區(qū)寧東能源化工基地的一片6平方公里廠區(qū)內(nèi),鋼架林立,塔器云集。經(jīng)過(guò)1200多道復(fù)雜工序,便能實(shí)現(xiàn)“煤制油”的轉(zhuǎn)化,這里便是國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司煤制油廠區(qū)。
立足我國(guó)富煤貧油少氣的能源資源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀,為將儲(chǔ)量相對(duì)豐富的煤炭轉(zhuǎn)化為石油制品,寧煤400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。該項(xiàng)目是迄今世界上單套投資規(guī)模最大的煤間接液化示范項(xiàng)目,目前工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到99%,年轉(zhuǎn)化煤炭2400萬(wàn)噸,占寧夏煤炭年產(chǎn)量的1/4。今年1月,該項(xiàng)目技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)榮獲“國(guó)家卓越工程師團(tuán)隊(duì)”稱號(hào)。
自主創(chuàng)新改進(jìn)技術(shù)
5年探索成功研發(fā)“神寧爐”
走進(jìn)寧煤煤制油分公司廠區(qū)的氣化車間,一座20多米高的氣化爐,在管道密集、機(jī)械遍布的廠房中巍然聳立。
“這臺(tái)設(shè)備重290噸,全廠共有28臺(tái),每臺(tái)每天能轉(zhuǎn)化2000多噸煤。”看著高大的爐體,分公司總工程師李虎介紹:“這就是我們自主研發(fā)的‘神寧爐’。”
20世紀(jì)90年代末,寧夏煤企開(kāi)始探索煤制油項(xiàng)目可行性。2004年,國(guó)家發(fā)展改革委以項(xiàng)目招投標(biāo)的方式,確定由寧煤承建煤間接液化示范項(xiàng)目。2005年開(kāi)始,寧煤與相關(guān)國(guó)外企業(yè)展開(kāi)談判,希望引進(jìn)生產(chǎn)線,但始終沒(méi)能就具體條款達(dá)成一致。
既然買不來(lái)技術(shù),那就靠自己研發(fā)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),煤制油生產(chǎn)分為兩個(gè)環(huán)節(jié):先用氣化爐將煤炭氣化,再通過(guò)費(fèi)托合成裝置將氣體合成為石油制品。因此,氣化爐研發(fā)是煤制油技術(shù)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)的第一道坎。
然而,從無(wú)到有自主研發(fā)氣化爐的道路并不輕松。氣化爐工藝流程涉及400多個(gè)重大環(huán)節(jié),研發(fā)難度可想而知。為了項(xiàng)目早日建成,300多名專家組成10多個(gè)“創(chuàng)新工作室”和“攻關(guān)小組”,吃住都在廠區(qū),不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。
“為了驗(yàn)證技術(shù),有時(shí)候大家要連續(xù)幾十個(gè)小時(shí)盯著一個(gè)數(shù)據(jù)。”李虎說(shuō),經(jīng)過(guò)5年艱苦攻關(guān),2012年終于成功研發(fā)出“神寧爐”,不僅技術(shù)更加優(yōu)化,煤種適應(yīng)性更廣,而且裝置規(guī)模大、氣化效率高,2017年相關(guān)專利榮獲國(guó)家專利金獎(jiǎng)。
“神寧爐”工藝宣告成功時(shí),寧煤自主研發(fā)的費(fèi)托合成裝置工藝也日趨成熟。兩大關(guān)鍵設(shè)備的相繼成功,為煤制油項(xiàng)目的成功建成打下了基礎(chǔ)。
聯(lián)合攻關(guān)抱團(tuán)發(fā)展
工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到99%
為了提高國(guó)產(chǎn)化水平,在項(xiàng)目立項(xiàng)之初,團(tuán)隊(duì)便錨定37項(xiàng)自主國(guó)產(chǎn)化任務(wù),推進(jìn)產(chǎn)業(yè)裝備制造水平提升。寧煤主動(dòng)聯(lián)系國(guó)內(nèi)29家大型裝備制造企業(yè),開(kāi)始逐一攻克各項(xiàng)國(guó)產(chǎn)化難題:
項(xiàng)目的動(dòng)力裝置——十萬(wàn)等級(jí)空分設(shè)備,由杭氧集團(tuán)研制成功后,逐漸受到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)認(rèn)可,目前設(shè)備已遠(yuǎn)銷海外;
煤制油液化環(huán)節(jié)所需的特種鋼材——超厚臨氫鋼板,由舞鋼公司研制成功,并于此后相繼用于山西、內(nèi)蒙古等地的煤化工項(xiàng)目;
設(shè)備安裝過(guò)程中需要的大型吊裝機(jī)械,由徐工集團(tuán)等企業(yè)研制成功——徐工集團(tuán)等企業(yè)啟動(dòng)自主研發(fā)后,造出了4000噸級(jí)吊裝設(shè)備,國(guó)內(nèi)大型路橋建設(shè)的技術(shù)水平和工程效率得到較大提升。
…………
一大批國(guó)內(nèi)裝備制造企業(yè)在參與寧煤煤制油項(xiàng)目的過(guò)程中,通過(guò)研發(fā)創(chuàng)新,成功躋身國(guó)際一流行列,從此迅速打開(kāi)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)負(fù)責(zé)研制特殊壓縮機(jī)組,雖然合同金額只有8000萬(wàn)元,但沈鼓集團(tuán)卻籌集1億元科研經(jīng)費(fèi)投入研發(fā)。由于自主研發(fā)的壓縮機(jī)成本更低,沈鼓集團(tuán)獲得大批國(guó)內(nèi)外訂單。
截至目前,37項(xiàng)自主國(guó)產(chǎn)化任務(wù)全部完成,工藝設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到99%……寧煤煤制油分公司相關(guān)負(fù)責(zé)人溫豹介紹:“憑著面對(duì)困難不低頭的勇氣,設(shè)計(jì)工期為5年的寧煤煤制油工程,僅用了3年多就完成建設(shè)。”2016年12月21日,項(xiàng)目一次性試車成功,正式投產(chǎn)。從此,我國(guó)成為世界上少數(shù)掌握煤制油全生產(chǎn)鏈技術(shù)的國(guó)家之一。
優(yōu)化工藝穩(wěn)產(chǎn)達(dá)產(chǎn)
連續(xù)三年達(dá)到并突破設(shè)計(jì)產(chǎn)能
寧煤煤制油分公司的控制室里,總控屏幕占據(jù)了整面墻壁,屏幕上,車間投料、各裝置運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)一目了然。公司化工部總經(jīng)理?xiàng)钫计婷碱^緊鎖,眼光始終停留在不斷變化的各項(xiàng)數(shù)據(jù)上。
“狀況良好,本月的生產(chǎn)計(jì)劃又能提前完成了。”各項(xiàng)數(shù)據(jù)比對(duì)完成后,他對(duì)記者說(shuō)。2016年年底項(xiàng)目正式投產(chǎn)后,經(jīng)過(guò)連續(xù)4年的優(yōu)化、技改和隱患排查,2020年,寧煤煤制油項(xiàng)目終于進(jìn)入了穩(wěn)產(chǎn)達(dá)產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行期,并從2021年開(kāi)始,連續(xù)三年達(dá)到并突破每年400萬(wàn)噸的設(shè)計(jì)產(chǎn)能。
從正式投產(chǎn)到穩(wěn)產(chǎn)達(dá)產(chǎn),數(shù)載光陰,飽含甘苦。“無(wú)數(shù)的新設(shè)備、新材料在這里首次集成和使用。”楊占奇介紹,整個(gè)廠區(qū)光是管道便長(zhǎng)達(dá)3700多公里,電氣和儀表的電纜鋪設(shè)達(dá)1.8萬(wàn)公里,工藝流程長(zhǎng)、裝置多、技術(shù)新、集成難度大,生產(chǎn)遇到諸多難題。
“剛投產(chǎn)時(shí),大家都憋著一股勁兒,恨不得吃住都在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),讓國(guó)產(chǎn)煤制油裝置早日‘跑得快、跑得穩(wěn)’。”技術(shù)員魏紅紅回憶,最初碳蠟過(guò)濾單元相關(guān)操作步驟高達(dá)上千項(xiàng),繁多的步驟不僅影響了裝置運(yùn)行的平穩(wěn)性,能耗也高。
為了精簡(jiǎn)操作步驟、提高效率,魏紅紅所在的合成油車間技術(shù)組反復(fù)下現(xiàn)場(chǎng)、做實(shí)驗(yàn),最終研發(fā)出新工序,將操作步驟減少到100多項(xiàng)。
空分壓縮機(jī)開(kāi)車速度明顯提升,相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)獲得三項(xiàng)專利,由此編成的兩本操作教材被多家化工院校采用;費(fèi)托合成車間開(kāi)發(fā)出新型催化劑,各項(xiàng)性能均優(yōu)于進(jìn)口催化劑……一批批技術(shù)員在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷摸索前進(jìn),開(kāi)展了600多項(xiàng)重要技術(shù)攻關(guān),顯著提升國(guó)產(chǎn)煤制油的技術(shù)水平。
2020年初,為了對(duì)生產(chǎn)裝置完成全面大檢修,順利實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)達(dá)產(chǎn),煤制油分公司組織技術(shù)員歷時(shí)40多天,完成上萬(wàn)項(xiàng)檢修任務(wù),使生產(chǎn)裝置首次實(shí)現(xiàn)滿負(fù)荷運(yùn)行,日產(chǎn)、月產(chǎn)連創(chuàng)新高,單位成本大幅下降,主要運(yùn)行指標(biāo)均處于國(guó)際領(lǐng)先水平。2021年,項(xiàng)目被授予國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。
挖掘價(jià)值綠色轉(zhuǎn)型
污水回用率和工藝尾氣硫回收率均接近99%
能在零下20多攝氏度條件下正常使用的“極寒柴油”、貼身舒適的氨綸面料原材料……一系列創(chuàng)新產(chǎn)品,見(jiàn)證著寧煤煤制油分公司的發(fā)展腳步。
“剛投產(chǎn)時(shí)只有液化石油氣、石腦油、普通柴油這三種初級(jí)石油產(chǎn)品,現(xiàn)在已形成五大類21種產(chǎn)品,涉及航天燃料、家用日化等領(lǐng)域。”寧煤煤制油分公司車間主任陳鵬程說(shuō),煤制油項(xiàng)目要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,必須走高端化道路。為此,分公司提出“從碳分子層面挖掘產(chǎn)品價(jià)值”,開(kāi)發(fā)出高熔點(diǎn)蠟、輕質(zhì)白油等一批高附加值新產(chǎn)品,從2022年開(kāi)始,公司效益每年增加近5億元,先后獲得367項(xiàng)專利。
行走在寧煤煤制油分公司生產(chǎn)廠區(qū),智能化車間通過(guò)管道連接物料,密閉式生產(chǎn)區(qū)域外,難尋一絲煤或石油的氣味。在這里,污水回用率和工藝尾氣硫回收率均接近99%。
在陳鵬程的指引下,記者參觀了廠區(qū)內(nèi)各處循環(huán)設(shè)施:脫硫智慧倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)能使副產(chǎn)品硫酸銨從入庫(kù)到出庫(kù)全流程無(wú)人化,更加安全可靠;擴(kuò)容改造后的灰?guī)炷軌航捣蹓m;脫硫尾氣洗滌塔能進(jìn)行遠(yuǎn)程沖洗……目前,寧煤煤制油項(xiàng)目的能耗、原料煤耗較設(shè)計(jì)值分別下降10.7%、7%,尤其是生產(chǎn)每噸石油制品水耗為5.31噸,比國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值低24%。
目前,寧煤煤制油項(xiàng)目持續(xù)改進(jìn)節(jié)能環(huán)保技術(shù),不斷實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益的雙向提升。以曾經(jīng)的生產(chǎn)廢料渣蠟為例,回收為精蠟后,不僅減少了固體廢棄物的處理費(fèi)用,而且每年可增加蠟產(chǎn)品6萬(wàn)噸,按一噸7000元計(jì)算,可增加精蠟產(chǎn)值4.2億元。
“當(dāng)時(shí),我們提出對(duì)蠟過(guò)濾工藝進(jìn)行改造,為實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊技改,車間組織晝夜施工,同時(shí)針對(duì)技改風(fēng)險(xiǎn),小到一顆螺絲大到全系統(tǒng),為應(yīng)對(duì)可能發(fā)生的突發(fā)狀況制定預(yù)控方案。”陳鵬程介紹,數(shù)十名技術(shù)員夜以繼日地扎根現(xiàn)場(chǎng),每改造完一臺(tái)設(shè)備,就馬上進(jìn)入下一臺(tái)的改造程序,花了整整一個(gè)月才實(shí)現(xiàn)渣蠟回收的技術(shù)創(chuàng)新。
對(duì)這股“拼勁”,陳鵬程感慨很多:“從跟跑到領(lǐng)跑,煤制油技術(shù)是我們自主創(chuàng)新能力增強(qiáng)的生動(dòng)縮影。未來(lái)我們將繼續(xù)努力,為保障國(guó)家能源安全貢獻(xiàn)一份力量。”