工藝指標合格率保持在99%以上，一級聯(lián)鎖投用率連續3年100%，二級聯(lián)鎖及自控投用率超過(guò)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(kāi)4備降至23開(kāi)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(chē)至今8年未出現燒損情況……通過(guò)“神寧爐”自投產(chǎn)以來(lái)的運行情況，一斑窺豹，透視出寧煤人以問(wèn)題為導向持續優(yōu)化升級，提升運行效率，優(yōu)化工藝指標，在“神寧爐”自主創(chuàng )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(yè)具有獨立自主知識產(chǎn)權的氣化技術(shù)，在日投煤3000噸級單噴嘴干煤粉加壓氣化技術(shù)領(lǐng)域填補了國際空白，獲國家發(fā)明專(zhuān)利金獎。因碳轉化率高、煤種適應性廣、關(guān)鍵核心設備(氣化爐、燒嘴)運行穩定等優(yōu)勢，深受市場(chǎng)認可，被國家能源局定為煤炭安全綠色開(kāi)發(fā)清潔高效利用重點(diǎn)推廣技術(shù)，不僅暢銷(xiāo)全國，還走出國門(mén)、遠銷(xiāo)美國，為中國制造走向中國創(chuàng )造樹(shù)立了典范。
一項被逼出來(lái)的國產(chǎn)化技術(shù)攻關(guān)
立足我國“富煤、貧油、少氣”的資源稟賦，寧夏煤業(yè)胸懷“國之大者”，依托優(yōu)質(zhì)的煤炭資源，率先探索建成世界最大的400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化示范項目。而大型煤氣化技術(shù)就是煤炭清潔高效轉化的龍頭技術(shù)，是煤制油化工產(chǎn)業(yè)的“發(fā)動(dòng)機”。
自上世紀70年代以來(lái)，大型煤氣化技術(shù)一直被外國壟斷。煤制油項目在設計之初擬采用國外技術(shù)，但在審查時(shí)發(fā)現工藝方面存在諸多“水土不服”的問(wèn)題，修改需要高昂的費用。
“只有將技術(shù)掌握在自己手里，才能不受制于人。”寧煤人在經(jīng)過(guò)“卡脖子”之苦后，開(kāi)啟了自主研發(fā)氣化爐的攻堅之路。
“神寧爐”創(chuàng )新工作室成員們在氣化裝置現場(chǎng)搭起簡(jiǎn)易床，開(kāi)始了夜以繼日的技術(shù)研發(fā)攻關(guān)。經(jīng)過(guò)反復模擬推算，重點(diǎn)實(shí)施了關(guān)鍵核心設備結構開(kāi)發(fā)、工藝參數模擬計算、工藝技術(shù)流程優(yōu)化和聯(lián)鎖控制程序開(kāi)發(fā)，帶壓點(diǎn)火中試試驗，計算機高效仿真模擬計算等，最終實(shí)現“神寧爐”的成功開(kāi)發(fā)，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(mén)子氣化爐點(diǎn)不著(zhù)火、掛不上渣、除不盡灰、投不進(jìn)煤、碳轉化率低、燒嘴壽命短等制約裝置長(cháng)周期穩定運行的重點(diǎn)問(wèn)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(shù)領(lǐng)域填補了國際空白，為劣質(zhì)煤清潔利用提供了新的途徑，使國外氣化爐在我國市場(chǎng)失去了競爭力，徹底改變了我國大型煤化工技術(shù)長(cháng)期受制于人的局面。
一條一以貫之的持續優(yōu)化之路
從實(shí)驗室里的“創(chuàng )新之苗”成長(cháng)為產(chǎn)業(yè)中的“參天大樹(shù)”，過(guò)程之艱辛可想而知。
由于裝置規模大，管網(wǎng)復雜，加之專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員不足，熟練操作人員更少，氣化裝置試車(chē)之初，也存在著(zhù)跳車(chē)頻繁，磨損、堵塞嚴重等問(wèn)題，給安全穩定生產(chǎn)造成了困擾。
“最難的時(shí)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(shí)刻”，氣化一廠(chǎng)二車(chē)間主任國金華記憶猶新。
但不氣餒、不懈怠的寧煤人，以問(wèn)題為導向，探尋癥結所在。針對激冷水流量易波動(dòng)的問(wèn)題，技術(shù)人員歷時(shí)1年多時(shí)間，先后嘗試了3個(gè)版本的技術(shù)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(dòng)跳車(chē)問(wèn)題，使氣化爐A類(lèi)滿(mǎn)負荷運行突破200天。
每一項技改，都是對“卡脖子”堵點(diǎn)的突圍。黑水裝置中壓閃蒸系統運行介質(zhì)壓力高、流速快、含固量高，造成緩沖件沖蝕嚴重。針對此問(wèn)題，以全國煤炭行業(yè)技能大師為領(lǐng)軍的工作室團隊經(jīng)過(guò)不懈的技術(shù)攻關(guān)，不僅降低了磨損泄漏風(fēng)險，減少了氣化爐非停次數，還大幅降低了維修費用。
執著(zhù)攻堅，終于迸發(fā)智慧火花：通過(guò)下渣口、激冷環(huán)、下降管三大件的改造和裝置停車(chē)大修，滿(mǎn)足了23臺爐運行、3臺檢修2臺備用的計劃性檢修預想，實(shí)現了裝置從“開(kāi)起來(lái)”到“穩起來(lái)”，再到“優(yōu)起來(lái)”的蛻變，使磨煤機運行周期由6000小時(shí)提高至8000小時(shí)，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(shí)基礎。
為持續擦亮“神寧爐”品牌，寧夏煤業(yè)公司不僅在技術(shù)上創(chuàng )新，還在技術(shù)研發(fā)、推廣及應用體系上創(chuàng )新。2017年，由寧夏煤業(yè)公司發(fā)起，5家企業(yè)聯(lián)合組建神耀科技公司，與煤制油分公司一道在“神寧爐”技術(shù)升級優(yōu)化上深耕，開(kāi)展百余次專(zhuān)題技術(shù)交流，完成多項技術(shù)改造，先后解決了無(wú)高熱值燃料氣化爐無(wú)法開(kāi)車(chē)問(wèn)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(dòng)跳車(chē)問(wèn)題。同時(shí)，通過(guò)摻燒生物質(zhì)粉等，將“神寧爐”優(yōu)化升級，提升到綠色甲醇、綠色航油等新的領(lǐng)域。
一次向新向智向綠的不懈探索
只有堅持科技創(chuàng )新，才能讓企業(yè)始終走在行業(yè)前沿，“神寧爐”研發(fā)團隊從未停止創(chuàng )新的腳步。針對節能、節水難點(diǎn)環(huán)節，不斷優(yōu)化設計工藝和模型，反復核算數據、方案，經(jīng)過(guò)6年時(shí)間攻堅克難，解決了上百個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，實(shí)現了“神寧爐”氣化技術(shù)由一代到二代過(guò)渡，研發(fā)出高效、節能、節水的新型干煤粉廢鍋流程氣化技術(shù)“神寧爐II”，綜合能效較同等規模激冷流程干煤粉氣化技術(shù)提高6%以上，實(shí)現節煤減排目的。
質(zhì)變，由量變而來(lái)。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(shí)現了裝置安全穩定長(cháng)周期運行。自主研發(fā)的2000噸級“神寧爐Ⅱ”干煤粉半廢鍋技術(shù)，在延安能源化工(集團)子長(cháng)化工公司100萬(wàn)噸/年洗中煤多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)綜合利用示范項目中實(shí)現示范應用。
“神寧爐”研發(fā)團隊還瞄準煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展方向持續創(chuàng )新探索。針對煤氣化裝置產(chǎn)生的濾餅量大、濾餅含水率高(高達50%以上)、處理成本高、帶來(lái)嚴重環(huán)境污染以及無(wú)法有效實(shí)施二次處理等問(wèn)題，深入持續開(kāi)展氣化固廢相關(guān)技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng )新，研發(fā)出專(zhuān)有“氣化固廢資源化利用及低熱值焚燒技術(shù)”，將煤氣化生產(chǎn)過(guò)程中的氣化細渣含水率從55%降至28%，并實(shí)現氣化細渣自穩定燃燒，產(chǎn)生高壓綠色蒸汽，生成白灰實(shí)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(wú)害化利用。
自2022年以來(lái)，該技術(shù)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(yè)成功推廣應用21臺套，已取得良好的環(huán)保和經(jīng)濟效益，渭化三期通過(guò)細渣在循環(huán)流化床鍋爐摻燒，每天可節約精煤6萬(wàn)余噸，預計每年增效2700萬(wàn)元，可在一年內收回投資成本。
以創(chuàng )新突破，用實(shí)力發(fā)聲，“神寧爐”的品牌越擦越亮，躋身干煤粉氣化技術(shù)國際一流水平，不僅暢銷(xiāo)全國，還走出國門(mén)遠銷(xiāo)美國，為中國制造走向中國創(chuàng )造樹(shù)立了典范。
寧煤人的技術(shù)創(chuàng )新腳步從未停歇，技術(shù)人員正聚力研發(fā)，使“神寧爐”煤種適應更廣泛、生產(chǎn)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(yè)發(fā)展提供更加有力的技術(shù)支撐。(李小紅、許祎敏)
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