煤制油助力保障能源安全

寧夏煤業(yè)煤間接液化示范項目年轉(zhuǎn)化煤炭2400萬噸——煤制油助力保障能源安全

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(guān)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(shù)攻關(guān)……今年1月，該項目技術(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊榮獲“國家卓越工程師團(tuán)隊”稱號。

烏黑發(fā)亮的煤炭，如何變?yōu)槿加汀⑾N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(fù)雜工序，便能實(shí)現(xiàn)“煤制油”的轉(zhuǎn)化，這里便是國家能源集團(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(yīng)運(yùn)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(shè)備國產(chǎn)化率達(dá)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(shù)創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊榮獲“國家卓越工程師團(tuán)隊”稱號。

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。

“這臺設(shè)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(jì)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(biāo)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(guān)國外企業(yè)展開談判，希望引進(jìn)生產(chǎn)線，但始終沒能就具體條款達(dá)成一致。

既然買不來技術(shù)，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(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(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(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)專利榮獲國家專利金獎。

“神寧爐”工藝宣告成功時，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)備國產(chǎn)化率達(dá)到99%

為了提高國產(chǎn)化水平，在項目立項之初，團(tuán)隊便錨定37項自主國產(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(shè)備，由杭氧集團(tuán)研制成功后，逐漸受到國內(nèi)市場認(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目;

設(shè)備安裝過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)啟動自主研發(fā)后，造出了4000噸級吊裝設(shè)備，國內(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(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)獲得大批國內(nèi)外訂單。

截至目前，37項自主國產(chǎn)化任務(wù)全部完成，工藝設(shè)備國產(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：“憑著面對困難不低頭的勇氣，設(shè)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(shè)。”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(shù)的國家之一。

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(jìn)入了穩(wěn)產(chǎn)達(dá)產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行期，并從2021年開始，連續(xù)三年達(dá)到并突破每年400萬噸的設(shè)計產(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，整個廠區(qū)光是管道便長達(dá)3700多公里，電氣和儀表的電纜鋪設(shè)達(dá)1.8萬公里，工藝流程長、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，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(shù)員魏紅紅回憶，最初碳蠟過濾單元相關(guān)操作步驟高達(dá)上千項，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、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。

空分壓縮機(jī)開車速度明顯提升，相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)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(fèi)托合成車間開發(fā)出新型催化劑，各項性能均優(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)，開展了600多項重要技術(shù)攻關(guān)，顯著提升國產(chǎn)煤制油的技術(shù)水平。

2020年初，為了對生產(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40多天，完成上萬項檢修任務(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)均處于國際領(lǐng)先水平。2021年，項目被授予國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)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(lǐng)域。”寧煤煤制油分公司車間主任陳鵬程說，煤制油項目要實(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)品價值”，開發(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(shè)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(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，寧煤煤制油項目的能耗、原料煤耗較設(shè)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(biāo)準(zhǔn)先進(jìn)值低24%。

目前，寧煤煤制油項目持續(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6萬噸，按一噸7000元計算，可增加精蠟產(chǎn)值4.2億元。

“當(dāng)時，我們提出對蠟過濾工藝進(jìn)行改造，為實(shí)現(xiàn)邊生產(chǎn)邊技改，車間組織晝夜施工，同時針對技改風(fēng)險，小到一顆螺絲大到全系統(tǒng)，為應(yīng)對可能發(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，每改造完一臺設(shè)備，就馬上進(jìn)入下一臺的改造程序，花了整整一個月才實(shí)現(xiàn)渣蠟回收的技術(shù)創(chuàng)新。

對這股“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)的生動縮影。未來我們將繼續(xù)努力，為保障國家能源安全貢獻(xiàn)一份力量。”