春意漸濃,寧夏寧東能源化工基地,路邊的迎春花次第綻放。
國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司400萬噸/年煤間接液化示范項目裝置鋼架林立、塔器云集,如一座能源城市有序運轉(zhuǎn)。
“社會主義是干出來的!”
2016年7月19日,習近平總書記來到400萬噸/年煤間接液化示范項目現(xiàn)場,發(fā)出偉大號召。殷殷囑托激勵著廣大建設者迎難而上,在亙古荒原上奏響一曲曲奮斗的時代強音。
4月1日,“社會主義是干出來的”標志性工程——國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司400萬噸/年煤間接液化示范項目傳來捷報:今年一季度生產(chǎn)油化品106.66萬噸,突破100萬噸大關,實現(xiàn)2024年首季開門紅。該項目已連續(xù)三年突破400萬噸產(chǎn)量大關。
“自主攻關生產(chǎn)調(diào)和出-35#車用柴油,提升了低溫情況下的能源保供能力;《點火燒嘴結(jié)構優(yōu)化改造》課題將R6結(jié)構點火燒嘴的平均使用壽命由60—80天提高到220天以上;將單臺10kV電動機繼電保護裝置校驗時間由每次58.3分鐘降低至34.1分鐘,每年可節(jié)省約1200個人工時……”國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司煤制油分公司總工程師楊占奇向記者介紹今年一季度發(fā)布的科技創(chuàng)新成果。
從項目設計之初的3種產(chǎn)品,到投產(chǎn)之后陸續(xù)研發(fā)出20多種產(chǎn)品,寧夏煤制油產(chǎn)業(yè)從“零”起步,突破一系列“卡脖子”重大核心技術,成功建起世界上單體規(guī)模最大的煤間接液化項目,建成世界范圍內(nèi)獨具特色的煤制油產(chǎn)業(yè)鏈,對我國增強能源自主保障能力、推動煤炭清潔高效利用具有重大戰(zhàn)略意義。
“要以持續(xù)的科技創(chuàng)新,不斷攻克技術瓶頸,以新質(zhì)生產(chǎn)力實現(xiàn)煤制油產(chǎn)品的迭代升級。”楊占奇說。2007年,大學畢業(yè)的楊占奇來到寧夏煤業(yè)公司,見證了“一塊煤”的現(xiàn)代化變身“進度條”。2014年,剛滿30歲的他主動要求到煤制油分公司工作。“能夠參與到這一大國重器的工程設計和建設工作中,是我們這一批人的榮幸。”
在項目試車階段,楊占奇和團隊扛起了費托合成裝置的生產(chǎn)準備和投料試車的重任。因為是實驗裝置,沒有成熟的資料和經(jīng)驗可以借鑒,面對技術與人才短缺的情況,楊占奇與技術團隊成員,白天穿梭在裝置中進行“三查四定”,晚上一起攻關試車難題。大家對油品合成裝置21個單元的所有圖紙一張張會審,前后共梳理出2000余項涉及裝置安全穩(wěn)定運行問題,逐項提出解決方案,精密推演、試車……一點點啃下投料試車“硬骨頭”。
2016年,煤制油項目一次性投料試車成功,產(chǎn)出了合格油品。成功的背后,是“楊占奇?zhèn)儭睙o數(shù)個不眠不休日夜奮戰(zhàn)的身影凝結(jié)。
2021年11月3日,由寧夏煤業(yè)聯(lián)合國內(nèi)20余家單位協(xié)同攻關完成的400萬噸/年煤間接液化成套技術創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目被授予國家科學技術進步獎一等獎。
2024年1月19日,400萬噸/年煤間接液化成套技術創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目團隊被授予“國家卓越工程師團隊”稱號。
打破壟斷,“國家隊”實現(xiàn)核心技術自主可控
煤制油技術曾長期被國外壟斷。
其中,煤氣化裝置是煤制油項目的“龍頭”,寧夏煤業(yè)起初計劃與德國西門子公司進行技術合作。
2010年10月,日投煤2000噸的GSP氣化爐在寧夏煤業(yè)煤制烯烴項目投入試運行——“試”出了不少問題:因為是首次工業(yè)化應用GSP干煤粉氣化技術,試車期間先后出現(xiàn)燒嘴點火成功率低、氣化爐投煤不穩(wěn)定等問題,嚴重制約裝置穩(wěn)定運行。
為保障項目安全可靠,寧夏煤業(yè)建議與西門子公司共同研發(fā)新型氣化爐。然而,西門子公司堅持繼續(xù)使用烯烴項目改造升級版的GSP氣化爐。
幾輪談判后,雙方簽署備忘錄,由寧夏煤業(yè)自主設計研發(fā)新型氣化爐。
“我們聯(lián)系國內(nèi)相關科研單位、高等院校及企業(yè),共同攻克一道道技術難關。”煤制油分公司生產(chǎn)部副部長王峰介紹,項目集聚了包括中國寰球、中國五環(huán)、中國石化等“國字號”設計團隊和施工單位,各類供貨商多達800余家,高峰期參與建設人員達3萬余人。
2013年,擁有自主知識產(chǎn)權的日投煤2200噸干煤粉全套氣化技術問世,為國家節(jié)省資金約2億元。
當年9月28日,400萬噸/年煤間接液化示范項目在寧東能源化工基地正式啟動,這是世界煤化工行業(yè)一次性投資建設規(guī)模最大的項目。
項目工藝復雜,技術難度大。兩條200萬噸生產(chǎn)線,是由156個系統(tǒng)、1000余個子系統(tǒng)組成的復雜巨系統(tǒng)集成。在國內(nèi)外專家看來,如此龐大的項目至少需要60個月才能建成,而寧夏煤業(yè)僅僅用了39個月。
39個月,時間不算很長,卻讓參建人員終生難忘。“幾十項核心、關鍵技術掌握在國外公司手里,我們處處被‘卡脖子’。”作為全程參與項目建設的成員,王峰感慨頗深。
被“卡脖子”的滋味有多難受?
“用國外公司的技術和設備,不允許再改造、再提升,且費用高昂,條件極其苛刻,多輪談判下來,都無法達成共識。”王峰說。
只有把核心技術掌握在自己手中,才能真正掌握競爭和發(fā)展的主動權。
10萬立方米等級空分裝置用空氣壓縮機組是煤制油項目的關鍵部件,也是為煤化工等行業(yè)提供動力的“心臟”設備。但制造技術非常復雜,當時被國外少數(shù)幾家公司壟斷。
寧夏煤業(yè)對接國內(nèi)大型空氣壓縮機研制領軍企業(yè)沈陽鼓風機集團,提出自主研發(fā)制造需求。遼寧省批復5000萬元,支持沈陽鼓風機集團展開技術攻關。
2017年4月23日,由沈陽鼓風機集團承擔研制的中國首套國產(chǎn)自主化“10萬立方米等級大空分”裝置,在寧夏煤業(yè)400萬噸/年煤間接液化示范項目中一次試車成功,價格比進口設備低了4000多萬元。
煤制油項目體量大,主體設備不少都是“巨無霸”,在安裝過程中需要大型吊裝設備。然而,當時2000噸級的吊裝設備在國內(nèi)不具備生產(chǎn)能力,只能高價向國外公司租賃,而且需要提前一到兩年預訂。
寧夏煤業(yè)聯(lián)合中石化第十建設公司、徐工集團等國內(nèi)行業(yè)龍頭企業(yè)啟動自主研發(fā),相關技術團隊跳過2000噸級,直接攻關4000噸級吊裝設備。
2013年,4000噸級吊裝設備問世,并在寧夏煤業(yè)煤制油項目中投入使用。
這些國產(chǎn)大型吊裝設備同時應用到其他行業(yè),極大提升了國內(nèi)大型路橋建設的技術水平和工程效率。
首創(chuàng)高溫漿態(tài)床費托合成工藝,達到國際領先水平;
在3000噸級單噴嘴加壓氣化技術領域填補國際空白……
項目建設過程中,打破國外壟斷、擁有自主核心技術的科技創(chuàng)新事例不斷涌現(xiàn),催人奮進。
2016年12月21日,400萬噸/年煤間接液化示范項目試車成功;2017年11月,具有自主知識產(chǎn)權的28臺“神寧爐”全部試車成功,并逐步實現(xiàn)煤制油項目滿負荷運行。
“煤制油項目發(fā)揮了‘國家示范實驗室’作用,共承擔37項關鍵和重大技術、裝備及材料國產(chǎn)化攻關任務,國產(chǎn)化率達到98.5%,項目主要運行指標均處于國際領先水平。”寧夏煤業(yè)煤炭化學工業(yè)技術研究院院長李虎說。
四年連軸式技改,確保項目安全達產(chǎn)
400萬噸,項目“噸級”的放大,不僅僅是數(shù)字的放大,還是一系列全局統(tǒng)籌、精密運作、復雜反應的“化學放大”。如果將項目比作一個生命體,從第一次試車的“呼吸”,到如今成熟平穩(wěn)的運行,高聳的裝置、精密的管道,其間不僅流淌著各種原料,也流淌著創(chuàng)新的智慧和攻關的汗水。
“脫硫系統(tǒng)結(jié)晶異常!”2018年5月的一天夜里,中控室技術人員報告。
“重新結(jié)晶沒有效果,沒有顆粒,產(chǎn)生不出硫酸。”動力廠四車間女工程師段會敏說,當時采取了多項措施,都沒有明顯效果。
“人工加濃硫酸!穿防化服,跟我上!”班長趙祥一聲令下,與段會敏、袁曉麗、何園、劉景波一起輪流上陣,向反應器里加濃硫酸。
又厚又重的防化服不透氣,兩人一組,抬著25公斤重的桶,吃力地向反應器里加濃硫酸。加了整整48桶,相關指標才逐漸正常,這時大家才感到已精疲力竭。“全身濕透,防化服里汗水幾乎漫過了腳背,人都成了落湯雞。”段會敏說。
經(jīng)過攻關團隊兩個月的奮戰(zhàn),脫硫系統(tǒng)結(jié)晶異常等問題得到徹底解決。
煤制油項目首次大規(guī)模應用國產(chǎn)化技術,裝備及材料多,且沒有現(xiàn)成的技術資料和經(jīng)驗可以借鑒。項目投產(chǎn)后,經(jīng)常遇到設計數(shù)據(jù)和實際運行數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差的問題,給裝置平穩(wěn)安全運行帶來風險。
以氣化裝置為例,在試車階段出現(xiàn)有效運行時間不達標、正常生產(chǎn)與檢修長期交叉等問題,每三個月就要檢修一次,每臺氣化爐的檢修項目達200多項。
“燃燒室溫度高達1000攝氏度以上,如果耐高溫材料不過關,易發(fā)生燃燒室燒裂導致氣化爐中燃氣泄漏,后果嚴重。”工程師李懷瑞說。
針對體檢出的問題,煤制油分公司成立攻關團隊,對氣化爐三大核心部件進行技術改造。然而,起初的幾輪技術改造并沒有取得預期效果。
技術團隊連續(xù)幾天幾夜“釘”在現(xiàn)場:計算、推演、論證……尋找破解之策。
時任氣化廠副廠長的楊建榮提出,對氣化爐三大核心部件進行整體升級。這意味著材料、結(jié)構等都要進行改造,難度巨大。
攻關團隊聯(lián)合國內(nèi)相關科研單位及材料專家,研發(fā)耐高溫材料,一次次摸索、一遍遍試錯,耐高溫材料難題被攻克,燃燒室容易燒裂的問題得以破解。
針對工藝環(huán)節(jié)磨損、堵渣、泄漏等問題,技術團隊持續(xù)攻關,解決了下渣口磨穿、下降管燒損、洗滌塔帶水以及有時出現(xiàn)點不著火、掛不上渣、除不盡灰、投不進煤等一系列問題。
“2016年底項目開車成功后,工程師團隊連續(xù)4年進行優(yōu)化設計、技術改造、處理安全隱患,全力確保項目安全穩(wěn)定運行。”李虎說。
“特別是在2016年到2018年,廠長、工程師、技術員都集中在中控室和生產(chǎn)現(xiàn)場,連辦公室都很少回,累了就在車間椅子上躺一會兒,回宿舍的時間都沒有。”回憶起那段時間,楊占奇依然激情滿滿。
“試車期間常遇到突發(fā)情況,白班也常常在凌晨下班。工期緊張時,一個多月才回家一次,滿身油污,臉也黑黑的,進小區(qū)大門時,原本很熟悉的小區(qū)保安都瞪大眼,看了半天愣是沒認出我。”工程師蘇曉明說。
“項目投產(chǎn)以來,煤制油分公司累計開展600多項重要技術攻關,僅2020年的一次全裝置大檢修就完成了一萬多個檢修技改項目,項目在2021年首次達到并突破設計產(chǎn)能。”氣化二廠副廠長陳鵬程介紹,全裝置從“一年一大修”變?yōu)椤叭暌淮笮蕖保P鍵大機組、氣化爐實現(xiàn)全優(yōu)運行,檢、維修費用和生產(chǎn)成本大幅下降,產(chǎn)量、效益顯著提升。氣化爐穩(wěn)定運行天數(shù)從90多天穩(wěn)步提高到220多天,運行周期、指標合格率大幅提高,實現(xiàn)了裝置從開起來到穩(wěn)起來、優(yōu)起來的轉(zhuǎn)變。
創(chuàng)新沒有捷徑。從及格到優(yōu)秀,面對這一張自主創(chuàng)新的“試卷”,研發(fā)團隊懷報國之心,以科學家精神努力破解了一系列國內(nèi)同類裝置面臨的共性難題,氣化爐綜合性能躍居世界領先水平。
專注自主科技創(chuàng)新,引領產(chǎn)業(yè)鏈向高端邁進
創(chuàng)新從未止步。400萬噸/年煤間接液化示范項目設計之初只有3種產(chǎn)品。只有繼續(xù)打造和延伸煤制油產(chǎn)業(yè)鏈條,走產(chǎn)業(yè)化、高端化、集約化之路,才能確保這一全球單套規(guī)模最大煤制油項目可持續(xù)發(fā)展、高質(zhì)量發(fā)展。
為此,寧夏煤業(yè)組建自治區(qū)重點實驗室,設立煤化工上海研究院,強化產(chǎn)學研深度融合,α烯烴中試裝置成功產(chǎn)出C6、C8產(chǎn)品,并以此為原料研發(fā)出POE產(chǎn)品;重點發(fā)揮煤制油工藝和產(chǎn)品特性,開發(fā)出白油、費托蠟、單碳正構烷烴等七大類新產(chǎn)品。其中,利用裝置規(guī)模化優(yōu)勢,采用精餾法制備直鏈烷烴,同等規(guī)模下裝置投資下降60%,運行成本下降40%以上,產(chǎn)品精度達99%以上,廣泛應用于下游二元酸制備、高性能尼龍材料等領域,攻克了一系列難題。
煤制油分公司創(chuàng)造性地提出“發(fā)揮分子價值”的新產(chǎn)品開發(fā)思路,生產(chǎn)出C12、C14、高熔點蠟、輕白油等一批高附加值新產(chǎn)品,使企業(yè)年增加效益近5億元。在填補國內(nèi)空白的同時,還將設備投資費用由5億元降至1億元。
空分廠廠長助理李登桐深研深冷技術制取高純度氧氣和氫氣,深度參與10萬立方米等級空分壓縮機的研發(fā)及安裝、測試,使得空分壓縮機開車速度從126天降到56天,創(chuàng)造了同規(guī)模壓縮機開車紀錄,并為行業(yè)發(fā)展摸索出一套標準化操作規(guī)范,獲得19項國家專利……
近幾年來,煤制油分公司先后培養(yǎng)煤制油化工專業(yè)管理人才過百名,各級各類技能狀元、技術能手、技術標兵40余名,高技能操作人才400余名,其中“80后”“90后”占比近60%,為項目持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展提供了人才保障。
截至目前,項目工程師團隊取得專利170余件,獲中國專利金獎1項,省部級獎22項。牽頭和參與制定國家、行業(yè)標準7項,《400萬噸級煤間接液化成套技術》列入中央企業(yè)科技創(chuàng)新成果推薦目錄……
至2023年年底,400萬噸/年煤間接液化示范項目已累計生產(chǎn)油化品2300多萬噸。
“瞄準產(chǎn)業(yè)中高端,實現(xiàn)由單一油品向多元化高端產(chǎn)品的轉(zhuǎn)變。”楊占奇說,下一步,還將繼續(xù)分離C10產(chǎn)品,實施加氫精制石腦油提質(zhì)、費托尾氣制LNG等項目。
400萬噸/年煤間接液化成套技術創(chuàng)新開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化項目團隊歷時10余年,努力實現(xiàn)關鍵核心技術自主可控,把創(chuàng)新主動權、發(fā)展主動權牢牢掌握在自己手中,打贏了一場場關鍵核心技術攻堅戰(zhàn)。
征途漫漫,惟有奮斗。星空下,煤制油項目基地燈火璀璨,一個個忙碌的身影在持續(xù)書寫奮斗的故事。在寧東能源化工基地這片熱土上,煤制油產(chǎn)業(yè)鏈上下游的廣大建設者正以昂揚之姿,將地層深處的煤炭變成燃油、天然氣、甲醇、塑料、紡織品……走進各行各業(yè)、千家萬戶。(記者 龔其云 丁建峰)