煤制油助力保障能源安全

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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目，寧夏煤業(yè)400萬噸/年煤間接液化示范項目年轉(zhuǎn)化煤炭2400萬噸。

　　300多名專家組成10多個“創(chuàng)新工作室”和“攻關小組”，聯(lián)系國內(nèi)29家大型裝備制造企業(yè)創(chuàng)新合作，開展600多項重要技術攻關……今年1月，該項目技術創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團隊榮獲“國家卓越工程師團隊”稱號。

　　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1200多道復雜工序，便能實現(xiàn)“煤制油”的轉(zhuǎn)化，這里便是國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司煤制油廠區(qū)。

　　立足我國富煤貧油少氣的能源資源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，為將儲量相對豐富的煤炭轉(zhuǎn)化為石油制品，寧煤400萬噸/年煤間接液化示范項目應運而生。該項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目，目前工藝設備國產(chǎn)化率達到99%，年轉(zhuǎn)化煤炭2400萬噸，占寧夏煤炭年產(chǎn)量的1/4。今年1月，該項目技術創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團隊榮獲“國家卓越工程師團隊”稱號。

　　自主創(chuàng)新 改進技術

　　5年探索成功研發(fā)“神寧爐”

　　走進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、機械遍布的廠房中巍然聳立。

　　“這臺設備重290噸，全廠共有28臺，每臺每天能轉(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90年代末，寧夏煤企開始探索煤制油項目可行性。2004年，國家發(fā)展改革委以項目招投標的方式，確定由寧煤承建煤間接液化示范項目。2005年開始，寧煤與相關國外企業(yè)展開談判，希望引進生產(chǎn)線，但始終沒能就具體條款達成一致。

　　既然買不來技術，那就靠自己研發(fā)。

　　簡單來說，煤制油生產(chǎn)分為兩個環(huán)節(jié)：先用氣化爐將煤炭氣化，再通過費托合成裝置將氣體合成為石油制品。因此，氣化爐研發(fā)是煤制油技術創(chuàng)新開發(fā)的第一道坎。

　　然而，從無到有自主研發(fā)氣化爐的道路并不輕松。氣化爐工藝流程涉及400多個重大環(huán)節(jié)，研發(fā)難度可想而知。為了項目早日建成，300多名專家組成10多個“創(chuàng)新工作室”和“攻關小組”，吃住都在廠區(qū)，不斷進行技術改進。

　　“為了驗證技術，有時候大家要連續(xù)幾十個小時盯著一個數(shù)據(jù)。”李虎說，經(jīng)過5年艱苦攻關，2012年終于成功研發(fā)出“神寧爐”，不僅技術更加優(yōu)化，煤種適應性更廣，而且裝置規(guī)模大、氣化效率高，2017年相關專利榮獲國家專利金獎。

　　“神寧爐”工藝宣告成功時，寧煤自主研發(fā)的費托合成裝置工藝也日趨成熟。兩大關鍵設備的相繼成功，為煤制油項目的成功建成打下了基礎。

　　聯(lián)合攻關 抱團發(fā)展

　　工藝設備國產(chǎn)化率達到99%

　　為了提高國產(chǎn)化水平，在項目立項之初，團隊便錨定37項自主國產(chǎn)化任務，推進產(chǎn)業(yè)裝備制造水平提升。寧煤主動聯(lián)系國內(nèi)29家大型裝備制造企業(yè)，開始逐一攻克各項國產(chǎn)化難題：

　　項目的動力裝置——十萬等級空分設備，由杭氧集團研制成功后，逐漸受到國內(nèi)市場認可，目前設備已遠銷海外;

　　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目;

　　設備安裝過程中需要的大型吊裝機械，由徐工集團等企業(yè)研制成功——徐工集團等企業(yè)啟動自主研發(fā)后，造出了4000噸級吊裝設備，國內(nèi)大型路橋建設的技術水平和工程效率得到較大提升。

　　…………

　　一大批國內(nèi)裝備制造企業(yè)在參與寧煤煤制油項目的過程中，通過研發(fā)創(chuàng)新，成功躋身國際一流行列，從此迅速打開國內(nèi)外市場。沈陽鼓風機集團負責研制特殊壓縮機組，雖然合同金額只有8000萬元，但沈鼓集團卻籌集1億元科研經(jīng)費投入研發(fā)。由于自主研發(fā)的壓縮機成本更低，沈鼓集團獲得大批國內(nèi)外訂單。

　　截至目前，37項自主國產(chǎn)化任務全部完成，工藝設備國產(chǎn)化率達到99%……寧煤煤制油分公司相關負責人溫豹介紹：“憑著面對困難不低頭的勇氣，設計工期為5年的寧煤煤制油工程，僅用了3年多就完成建設。”2016年12月21日，項目一次性試車成功，正式投產(chǎn)。從此，我國成為世界上少數(shù)掌握煤制油全生產(chǎn)鏈技術的國家之一。

　　優(yōu)化工藝 穩(wěn)產(chǎn)達產(chǎn)

　　連續(xù)三年達到并突破設計產(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、各裝置運行情況等數(shù)據(jù)一目了然。公司化工部總經(jīng)理楊占奇眉頭緊鎖，眼光始終停留在不斷變化的各項數(shù)據(jù)上。

　　“狀況良好，本月的生產(chǎn)計劃又能提前完成了。”各項數(shù)據(jù)比對完成后，他對記者說。2016年年底項目正式投產(chǎn)后，經(jīng)過連續(xù)4年的優(yōu)化、技改和隱患排查，2020年，寧煤煤制油項目終于進入了穩(wěn)產(chǎn)達產(chǎn)的穩(wěn)定運行期，并從2021年開始，連續(xù)三年達到并突破每年400萬噸的設計產(chǎn)能。

　　從正式投產(chǎn)到穩(wěn)產(chǎn)達產(chǎn)，數(shù)載光陰，飽含甘苦。“無數(shù)的新設備、新材料在這里首次集成和使用。”楊占奇介紹，整個廠區(qū)光是管道便長達3700多公里，電氣和儀表的電纜鋪設達1.8萬公里，工藝流程長、裝置多、技術新、集成難度大，生產(chǎn)遇到諸多難題。

　　“剛投產(chǎn)時，大家都憋著一股勁兒，恨不得吃住都在生產(chǎn)現(xiàn)場，讓國產(chǎn)煤制油裝置早日‘跑得快、跑得穩(wěn)’。”技術員魏紅紅回憶，最初碳蠟過濾單元相關操作步驟高達上千項，繁多的步驟不僅影響了裝置運行的平穩(wěn)性，能耗也高。

　　為了精簡操作步驟、提高效率，魏紅紅所在的合成油車間技術組反復下現(xiàn)場、做實驗，最終研發(fā)出新工序，將操作步驟減少到100多項。

　　空分壓縮機開車速度明顯提升，相關生產(chǎn)技術獲得三項專利，由此編成的兩本操作教材被多家化工院校采用;費托合成車間開發(fā)出新型催化劑，各項性能均優(yōu)于進口催化劑……一批批技術員在生產(chǎn)實踐中不斷摸索前進，開展了600多項重要技術攻關，顯著提升國產(chǎn)煤制油的技術水平。

　　2020年初，為了對生產(chǎn)裝置完成全面大檢修，順利實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)達產(chǎn)，煤制油分公司組織技術員歷時40多天，完成上萬項檢修任務，使生產(chǎn)裝置首次實現(xiàn)滿負荷運行，日產(chǎn)、月產(chǎn)連創(chuàng)新高，單位成本大幅下降，主要運行指標均處于國際領先水平。2021年，項目被授予國家科學技術進步獎一等獎。

　　挖掘價值 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，見證著寧煤煤制油分公司的發(fā)展腳步。

　　“剛投產(chǎn)時只有液化石油氣、石腦油、普通柴油這三種初級石油產(chǎn)品，現(xiàn)在已形成五大類21種產(chǎn)品，涉及航天燃料、家用日化等領域。”寧煤煤制油分公司車間主任陳鵬程說，煤制油項目要實現(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)品價值”，開發(fā)出高熔點蠟、輕質(zhì)白油等一批高附加值新產(chǎn)品，從2022年開始，公司效益每年增加近5億元，先后獲得367項專利。

　　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)設施：脫硫智慧倉儲系統(tǒng)能使副產(chǎn)品硫酸銨從入庫到出庫全流程無人化，更加安全可靠;擴容改造后的灰?guī)炷軌航捣蹓m;脫硫尾氣洗滌塔能進行遠程沖洗……目前，寧煤煤制油項目的能耗、原料煤耗較設計值分別下降10.7%、7%，尤其是生產(chǎn)每噸石油制品水耗為5.31噸，比國家標準先進值低24%。

　　目前，寧煤煤制油項目持續(xù)改進節(jié)能環(huán)保技術，不斷實現(xiàn)經(jīng)濟、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用，而且每年可增加蠟產(chǎn)品6萬噸，按一噸7000元計算，可增加精蠟產(chǎn)值4.2億元。

　　“當時，我們提出對蠟過濾工藝進行改造，為實現(xiàn)邊生產(chǎn)邊技改，車間組織晝夜施工，同時針對技改風險，小到一顆螺絲大到全系統(tǒng)，為應對可能發(fā)生的突發(fā)狀況制定預控方案。”陳鵬程介紹，數(shù)十名技術員夜以繼日地扎根現(xiàn)場，每改造完一臺設備，就馬上進入下一臺的改造程序，花了整整一個月才實現(xiàn)渣蠟回收的技術創(chuàng)新。

　　對這股“拼勁”，陳鵬程感慨很多：“從跟跑到領跑，煤制油技術是我們自主創(chuàng)新能力增強的生動縮影。未來我們將繼續(xù)努力，為保障國家能源安全貢獻一份力量。”