煉油企業(yè)的人們常說，煉油就是煉設(shè)備，設(shè)備的重要性不言而喻。對于煤制油企業(yè)來說，復(fù)雜的工藝技術(shù)流程對設(shè)備的要求更高。十多年前，國家能源集團(tuán)化工公司建成的世界首套百萬噸級煤直接液化生產(chǎn)裝置，曾經(jīng)好多設(shè)備來自進(jìn)口。為解決設(shè)備卡脖子問題并降低建設(shè)和運(yùn)營成本，煤制油化工人始終堅(jiān)信“中國人一定能，中國設(shè)備一定行”，勇闖設(shè)備國產(chǎn)化難關(guān)，走出了一條設(shè)備國產(chǎn)化的自主創(chuàng)新之路。
2021年，化工公司在把握機(jī)遇中實(shí)干前行，在攻堅(jiān)克難中開拓進(jìn)取，開展設(shè)備技術(shù)攻關(guān)、國產(chǎn)化應(yīng)用改造及修舊利廢工作112項(xiàng)，節(jié)約費(fèi)用約6000萬元，推動煤直接液化裝備技術(shù)水平不斷進(jìn)步，裝置運(yùn)行效率不斷提升，交出了一份厚重提氣的成績單。
打破封鎖，探索反應(yīng)器循環(huán)泵自主維修
如果將煤液化裝置比作一個鋼鐵巨人，那么反應(yīng)器循環(huán)泵就是這個巨人的心臟。由于煤直接液化工藝具有高溫高壓、介質(zhì)復(fù)雜且流速快等特性，對循環(huán)泵的泵殼和泵體密封面及密封墊片會有不同程度損傷。
反應(yīng)器循環(huán)泵采用進(jìn)口的電機(jī)油浸式離心泵，出于技術(shù)保護(hù)原因，廠商提供的技術(shù)資料寥寥無幾且不包含設(shè)備核心數(shù)據(jù)。同時該型反應(yīng)器循環(huán)泵在國內(nèi)應(yīng)用屈指可數(shù)，無任何維修經(jīng)驗(yàn)可循，設(shè)備維護(hù)只能依托外方專家親自到現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)，維護(hù)費(fèi)用居高不下。
受新冠疫情影響，在2021年度大檢修期間，外方專家不能按期入境到場，而循環(huán)泵泵殼密封面的維修工作在鄂爾多斯煤制油尚屬首次。如何解決密封面磨損問題成為擺在煤制油人面前的一個大難題，從零開始、自主維修、自主攻關(guān)成為了他們執(zhí)著前進(jìn)的方向。
知之非艱，行之惟艱。困難再次激發(fā)了煤制油化工人敢為人先、主動而為的秉性。他們以問題為導(dǎo)向成立了由機(jī)械、電氣、儀表等專業(yè)組成的技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，通過召開專題會進(jìn)行論證、評估，參考已有的圖紙資料和歷次檢修數(shù)據(jù)，充分利用現(xiàn)場加工、精密測繪相關(guān)資源，嚴(yán)格控制現(xiàn)場測繪和加工精度，經(jīng)過10個晝夜的奮戰(zhàn)，高效完成了反應(yīng)器循環(huán)泵殼體、泵體密封面的自主修復(fù)工作。通過對修復(fù)后的密封面各部尺寸進(jìn)行研究推演，創(chuàng)造性的對原密封墊片進(jìn)行了升級，和對循環(huán)泵安裝的原墊片間隙值進(jìn)行模擬和修正，優(yōu)化了螺栓受力和密封性能。煤液化兩臺反應(yīng)器循環(huán)泵安裝投用后，密封面零泄漏，達(dá)到歷次開車最佳狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了一次開車成功并安穩(wěn)運(yùn)行。
此外，在檢修期間，公司技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)還利用現(xiàn)有技術(shù)資料，在充分分析反應(yīng)器循環(huán)泵雙變頻控制系統(tǒng)歷年運(yùn)行和檢修數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對控制系統(tǒng)內(nèi)49種關(guān)鍵電器元件和533個單體元件進(jìn)行了自主更新調(diào)試，優(yōu)化了雙變頻控制系統(tǒng)設(shè)置，并自主完成了后臺監(jiān)控功能的組態(tài)調(diào)試和雙變頻控制系統(tǒng)二次控制回路修改完善相關(guān)工作，大幅提升了系統(tǒng)運(yùn)行的安穩(wěn)性。
此次探索嘗試，使化工公司掌握了反應(yīng)器循環(huán)泵密封面修復(fù)和雙變頻控制系統(tǒng)改造技術(shù)，填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白，大幅降低了維修費(fèi)用，也成為煤制油化工人勇于挑戰(zhàn)進(jìn)口設(shè)備檢修技術(shù)難題的經(jīng)典案例，意義深遠(yuǎn)。
圖為煤液化四聯(lián)合裝置
創(chuàng)新改造，實(shí)現(xiàn)膜分離壓縮機(jī)節(jié)能新突破
經(jīng)過多年努力，煤直接液化領(lǐng)域的重要裝備國產(chǎn)化攻關(guān)不斷取得突破。但是與國外同行相比，重大裝備及關(guān)鍵部件技術(shù)攻關(guān)工作依然任重道遠(yuǎn)。
膜分離壓縮機(jī)是煤液化裝置的核心設(shè)備之一，屬于兩列對稱雙缸雙作用往復(fù)式壓縮機(jī)，生產(chǎn)中執(zhí)行兩開一備，其主要作用是將膜分離系統(tǒng)提純后的氫氣經(jīng)過壓縮加壓送至反應(yīng)系統(tǒng)，提供煤液化反應(yīng)所需氫氣。在正常生產(chǎn)期間，始終有一臺壓縮機(jī)處于低負(fù)荷狀態(tài)，存在“大馬拉小車”現(xiàn)象，一方面易造成曲軸受力不均，總排氣量只能通過出口返入口的調(diào)節(jié)閥來控制，不利于調(diào)節(jié)閥的長周期運(yùn)行；另一方面，壓縮后多余的氣體又返回入口重復(fù)壓縮，消耗大量無用功。
設(shè)計(jì)不合理、工藝有瑕疵、能耗高居不下……面對一個接一個的難題，煤制油化工人毅然選擇對壓縮機(jī)進(jìn)行無級氣量調(diào)節(jié)改造，以此實(shí)現(xiàn)膜分離壓縮機(jī)的安全、節(jié)能、可控運(yùn)行。
對于往復(fù)式壓縮機(jī)而言，傳統(tǒng)的氣量調(diào)節(jié)方式雖然能有效調(diào)節(jié)所需氣量，但都是在壓縮機(jī)耗能做功之后來實(shí)現(xiàn)氣量控制，屬于“勞而無功”的調(diào)節(jié)。無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)屬于新型調(diào)節(jié)方式，可實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)從30%至100%的無級氣量調(diào)節(jié)，按需輸送定量壓縮氣體，避免驅(qū)動電機(jī)做無用功，節(jié)約電能。
此項(xiàng)改造前后的差距有多大？在大多數(shù)人眼里僅僅是應(yīng)用新設(shè)備的細(xì)微差異，但在專業(yè)人員眼里，它代表著膜分離壓縮機(jī)運(yùn)行質(zhì)的變化，可減少能耗、大幅降低故障率，助力壓縮機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。
而每項(xiàng)技術(shù)改造都會面臨“水土不服”的風(fēng)險。無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)在化工公司煤制油為首次應(yīng)用，沒有任何運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可借鑒，在試運(yùn)行階段中曾出現(xiàn)吸氣閥工作異常、液壓執(zhí)行器控制電路板運(yùn)行異常、控制油壓異常等問題。明知山有虎偏向虎山行，遭遇挫折的煤制油人并沒有退縮，積聚力量繼續(xù)攻關(guān)，結(jié)合圖紙不斷改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，強(qiáng)化生產(chǎn)過程的精心監(jiān)控，拿著“放大鏡”尋找設(shè)備瑕疵，積極分析原因、查找對策，通過細(xì)致排查整改，實(shí)現(xiàn)了從壓縮機(jī)機(jī)組零部件到整機(jī)試車檢驗(yàn)的全過程質(zhì)量管理。
自煤直接液化裝置本周期開工運(yùn)行以來，膜分離壓縮機(jī)無級氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)就像馴服的野獸，脾氣變得柔和穩(wěn)定，相關(guān)參數(shù)符合工況要求，調(diào)節(jié)閥故障問題得以有效解決，機(jī)組節(jié)能運(yùn)行效果明顯，同時提高了操作自控率，為裝置長周期穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要保障。
潛心攻關(guān)，穩(wěn)步推動氣化核心設(shè)備國產(chǎn)化
對于煤制油化工人來說，設(shè)備國產(chǎn)化攻關(guān)就像是釘釘子，需要一錘一錘接著敲，一顆一顆牢牢釘，堅(jiān)持下去，必然會讓裝置安穩(wěn)運(yùn)行的基礎(chǔ)更加牢固。
煤直接液化裝置所需的大部分氫氣來自煤制氫裝置，而煤制氫裝置的核心——?dú)饣b置采用了激冷流程，其激冷氣壓縮機(jī)K1301自然是流程中的關(guān)鍵機(jī)組，可謂重中之重。過去它采用的是進(jìn)口離心壓縮機(jī)，2020年，經(jīng)過設(shè)備專業(yè)技術(shù)攻關(guān)，自主完成了壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子部分的國產(chǎn)化擴(kuò)能改造。而激冷氣壓縮機(jī)驅(qū)動側(cè)的高壓變頻設(shè)備已運(yùn)行十余年，在機(jī)組擴(kuò)能后更是出現(xiàn)了整流變壓器容量不足、長期高溫告警運(yùn)行、內(nèi)部繞組絕緣效能下降等一系列問題。
尤其是整體封裝進(jìn)口自國外的整流變壓器需要維修，如果要進(jìn)行原品牌購置替換，面臨高額的采購費(fèi)用、漫長的供貨周期、狹小的安裝空間等諸多制約因素。為了打破僵局，2021年化工公司煤制油的機(jī)電儀專業(yè)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)決定開辟整流變壓器國產(chǎn)化新路。
國產(chǎn)化之路必然是困難重重，首先，原機(jī)配套整流變壓器重約7噸，且空間占位大，建設(shè)期未設(shè)計(jì)吊離通道，怎么布置？如何吊運(yùn)？其次，原機(jī)整流變壓器封裝并柜布置，國產(chǎn)化之后分體設(shè)計(jì)如何連接？是否可靠？同時，國產(chǎn)化后的整流變壓器溫控系統(tǒng)、接線觸點(diǎn)、散熱系統(tǒng)、輔助電源配置都需要與原機(jī)封裝整流變功能一致，能否匹配？是否兼容？
為了在時間緊、任務(wù)重的情況下交出滿意答卷，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)早早籌劃土建改造、承重核算、吊裝模擬，反復(fù)推敲施工過程，盯住檢修期，以增容改造為出發(fā)點(diǎn)，以國產(chǎn)化應(yīng)用為切入點(diǎn)，以穩(wěn)定可靠為落腳點(diǎn)，多專業(yè)多方面對接，通過多途徑比選，擇優(yōu)敲定國產(chǎn)化方案，多措并舉最終按期完成機(jī)電儀聯(lián)調(diào)并安全交付，實(shí)現(xiàn)了整流變壓器全部主材、輔材、配件、溫控、散熱系統(tǒng)的國產(chǎn)化。
機(jī)組投用的那一刻，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)人員的喜悅、感慨之情奔涌而出。國產(chǎn)化整流變壓器運(yùn)行平穩(wěn)，各項(xiàng)電氣指標(biāo)無一異常，溫控系統(tǒng)工作正常，負(fù)載轉(zhuǎn)速提升至額定后，整流變壓器的監(jiān)測溫度指示由高溫告警時期的110℃大幅下降到了50℃左右，機(jī)組可以完全發(fā)揮擴(kuò)能效果，為裝置的安穩(wěn)運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)保障。同時，此項(xiàng)改造為重要電氣裝備的國產(chǎn)化攻關(guān)錘煉了隊(duì)伍、積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。
惟創(chuàng)新者進(jìn)，惟創(chuàng)新者強(qiáng)，惟創(chuàng)新者勝。這里的創(chuàng)新步伐從未停止?；す痉e極貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記視察榆林化工重要講話精神，把加強(qiáng)科技創(chuàng)新作為最緊迫任務(wù)，加快關(guān)鍵核心技術(shù)創(chuàng)新，通過對關(guān)鍵設(shè)備運(yùn)行難題進(jìn)行攻堅(jiān)，強(qiáng)化創(chuàng)新管理，加大研發(fā)深度，尋求大型機(jī)組性能新突破，逐步推動裝置整體增效升級，將創(chuàng)新工作不折不扣落到了實(shí)處，為煤化工產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展積蓄強(qiáng)勁動能。
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