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        國家能源集團寧夏煤業:從“開起來”到“優起來”

        中國電力網發布時間:2024-07-02 13:05:10  作者:李小紅、許祎敏

          工藝指標合格率保持在99%以上,一級聯鎖投用率連續3年100%,二級聯鎖及自控投用率超過98%,裝置整體運行負荷提升至105%以上,氣化爐連續穩定運行周期保持在200天以上,從設計的24開4備降至23開5備,主燒嘴向火冷卻水端面運行周期達2至5年,燃燒室自試車至今8年未出現燒損情況……通過“神寧爐”自投產以來的運行情況,一斑窺豹,透視出寧煤人以問題為導向持續優化升級,提升運行效率,優化工藝指標,在“神寧爐”自主創新的高地之上再攀高峰的責任與擔當。

          “神寧爐”是國家能源集團寧夏煤業具有獨立自主知識產權的氣化技術,在日投煤3000噸級單噴嘴干煤粉加壓氣化技術領域填補了國際空白,獲國家發明專利金獎。因碳轉化率高、煤種適應性廣、關鍵核心設備(氣化爐、燒嘴)運行穩定等優勢,深受市場認可,被國家能源局定為煤炭安全綠色開發清潔高效利用重點推廣技術,不僅暢銷全國,還走出國門、遠銷美國,為中國制造走向中國創造樹立了典范。

          一項被逼出來的國產化技術攻關

          立足我國“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦,寧夏煤業胸懷“國之大者”,依托優質的煤炭資源,率先探索建成世界最大的400萬噸/年煤炭間接液化示范項目。而大型煤氣化技術就是煤炭清潔高效轉化的龍頭技術,是煤制油化工產業的“發動機”。

          自上世紀70年代以來,大型煤氣化技術一直被外國壟斷。煤制油項目在設計之初擬采用國外技術,但在審查時發現工藝方面存在諸多“水土不服”的問題,修改需要高昂的費用。

          “只有將技術掌握在自己手里,才能不受制于人。”寧煤人在經過“卡脖子”之苦后,開啟了自主研發氣化爐的攻堅之路。

          “神寧爐”創新工作室成員們在氣化裝置現場搭起簡易床,開始了夜以繼日的技術研發攻關。經過反復模擬推算,重點實施了關鍵核心設備結構開發、工藝參數模擬計算、工藝技術流程優化和聯鎖控制程序開發,帶壓點火中試試驗,計算機高效仿真模擬計算等,最終實現“神寧爐”的成功開發,并在煤制油項目一次性建設28臺“神寧爐”,徹底從根本上解決了西門子氣化爐點不著火、掛不上渣、除不盡灰、投不進煤、碳轉化率低、燒嘴壽命短等制約裝置長周期穩定運行的重點問題。

          首臺“神寧爐”于2016年10月投料成功,在日投煤3000噸級單噴嘴干煤粉加壓氣化技術領域填補了國際空白,為劣質煤清潔利用提供了新的途徑,使國外氣化爐在我國市場失去了競爭力,徹底改變了我國大型煤化工技術長期受制于人的局面。

          一條一以貫之的持續優化之路

          從實驗室里的“創新之苗”成長為產業中的“參天大樹”,過程之艱辛可想而知。

          由于裝置規模大,管網復雜,加之專業技術人員不足,熟練操作人員更少,氣化裝置試車之初,也存在著跳車頻繁,磨損、堵塞嚴重等問題,給安全穩定生產造成了困擾。

          “最難的時候,28臺爐有一半在維修,裝置跑冒滴漏嚴重。”回憶起那段“至暗時刻”,氣化一廠二車間主任國金華記憶猶新。

          但不氣餒、不懈怠的寧煤人,以問題為導向,探尋癥結所在。針對激冷水流量易波動的問題,技術人員歷時1年多時間,先后嘗試了3個版本的技術改造,最終有效避免了氣化爐因工藝氣竄入激冷水系統造成的激冷水量波動跳車問題,使氣化爐A類滿負荷運行突破200天。

          每一項技改,都是對“卡脖子”堵點的突圍。黑水裝置中壓閃蒸系統運行介質壓力高、流速快、含固量高,造成緩沖件沖蝕嚴重。針對此問題,以全國煤炭行業技能大師為領軍的工作室團隊經過不懈的技術攻關,不僅降低了磨損泄漏風險,減少了氣化爐非停次數,還大幅降低了維修費用。

          執著攻堅,終于迸發智慧火花:通過下渣口、激冷環、下降管三大件的改造和裝置停車大修,滿足了23臺爐運行、3臺檢修2臺備用的計劃性檢修預想,實現了裝置從“開起來”到“穩起來”,再到“優起來”的蛻變,使磨煤機運行周期由6000小時提高至8000小時,氣化爐運行周期由150天提高到230天,為裝置安全、穩定、清潔運行奠定了堅實基礎。

          為持續擦亮“神寧爐”品牌,寧夏煤業公司不僅在技術上創新,還在技術研發、推廣及應用體系上創新。2017年,由寧夏煤業公司發起,5家企業聯合組建神耀科技公司,與煤制油分公司一道在“神寧爐”技術升級優化上深耕,開展百余次專題技術交流,完成多項技術改造,先后解決了無高熱值燃料氣化爐無法開車問題,避免了氣化爐因工藝氣竄入激冷水系統造成的激冷水量波動跳車問題。同時,通過摻燒生物質粉等,將“神寧爐”優化升級,提升到綠色甲醇、綠色航油等新的領域。

          一次向新向智向綠的不懈探索

          只有堅持科技創新,才能讓企業始終走在行業前沿,“神寧爐”研發團隊從未停止創新的腳步。針對節能、節水難點環節,不斷優化設計工藝和模型,反復核算數據、方案,經過6年時間攻堅克難,解決了上百個技術難點,實現了“神寧爐”氣化技術由一代到二代過渡,研發出高效、節能、節水的新型干煤粉廢鍋流程氣化技術“神寧爐II”,綜合能效較同等規模激冷流程干煤粉氣化技術提高6%以上,實現節煤減排目的。

          質變,由量變而來。2023年,“神寧爐”應用取得了巨大成功,連續運行天數提升到200天以上,工藝指標合格率達99%以上,自控投用率達99%以上,實現了裝置安全穩定長周期運行。自主研發的2000噸級“神寧爐Ⅱ”干煤粉半廢鍋技術,在延安能源化工(集團)子長化工公司100萬噸/年洗中煤多聯產循環綜合利用示范項目中實現示范應用。

          “神寧爐”研發團隊還瞄準煤化工產業高端化、多元化、低碳化發展方向持續創新探索。針對煤氣化裝置產生的濾餅量大、濾餅含水率高(高達50%以上)、處理成本高、帶來嚴重環境污染以及無法有效實施二次處理等問題,深入持續開展氣化固廢相關技術攻關與創新,研發出專有“氣化固廢資源化利用及低熱值焚燒技術”,將煤氣化生產過程中的氣化細渣含水率從55%降至28%,并實現氣化細渣自穩定燃燒,產生高壓綠色蒸汽,生成白灰實現二氧化碳耦合等高附加值利用和氣化固廢減量化、資源化、無害化利用。

          自2022年以來,該技術先后在浙江石油化工公司、陜西渭河重化工公司、安徽碳鑫科技公司等企業成功推廣應用21臺套,已取得良好的環保和經濟效益,渭化三期通過細渣在循環流化床鍋爐摻燒,每天可節約精煤6萬余噸,預計每年增效2700萬元,可在一年內收回投資成本。

          以創新突破,用實力發聲,“神寧爐”的品牌越擦越亮,躋身干煤粉氣化技術國際一流水平,不僅暢銷全國,還走出國門遠銷美國,為中國制造走向中國創造樹立了典范。

          寧煤人的技術創新腳步從未停歇,技術人員正聚力研發,使“神寧爐”煤種適應更廣泛、生產效率更高,努力將“神寧爐”升級為“國寧爐”,為國家能源集團煤化工、煤制油事業發展提供更加有力的技術支撐。(李小紅、許祎敏)


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