工藝指標(biāo)合格率保持在99%以上，一級聯(lián)鎖投用率連續(xù)3年100%，二級聯(lián)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(xù)穩(wěn)定運行周期保持在200天以上，從設(shè)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(xiàn)燒損情況……通過“神寧爐”自投產(chǎn)以來的運行情況，一斑窺豹，透視出寧煤人以問題為導(dǎo)向持續(xù)優(yōu)化升級，提升運行效率，優(yōu)化工藝指標(biāo)，在“神寧爐”自主創(chuàng)新的高地之上再攀高峰的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。
“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(quán)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)明專利金獎。因碳轉(zhuǎn)化率高、煤種適應(yīng)性廣、關(guān)鍵核心設(shè)備(氣化爐、燒嘴)運行穩(wěn)定等優(yōu)勢，深受市場認可，被國家能源局定為煤炭安全綠色開發(fā)清潔高效利用重點推廣技術(shù)，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(chuàng)造樹立了典范。
一項被逼出來的國產(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(zhuǎn)化的龍頭技術(shù)，是煤制油化工產(chǎn)業(yè)的“發(fā)動機”。
自上世紀(jì)70年代以來，大型煤氣化技術(shù)一直被外國壟斷。煤制油項目在設(shè)計之初擬采用國外技術(shù)，但在審查時發(fā)現(xiàn)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(shù)掌握在自己手里，才能不受制于人。”寧煤人在經(jīng)過“卡脖子”之苦后，開啟了自主研發(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(xiàn)場搭起簡易床，開始了夜以繼日的技術(shù)研發(fā)攻關(guān)。經(jīng)過反復(fù)模擬推算，重點實施了關(guān)鍵核心設(shè)備結(jié)構(gòu)開發(fā)、工藝參數(shù)模擬計算、工藝技術(shù)流程優(yōu)化和聯(lián)鎖控制程序開發(fā)，帶壓點火中試試驗，計算機高效仿真模擬計算等，最終實現(xiàn)“神寧爐”的成功開發(fā)，并在煤制油項目一次性建設(shè)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(zhuǎn)化率低、燒嘴壽命短等制約裝置長周期穩(wěn)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(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失去了競爭力，徹底改變了我國大型煤化工技術(shù)長期受制于人的局面。
一條一以貫之的持續(xù)優(yōu)化之路
從實驗室里的“創(chuàng)新之苗”成長為產(chǎn)業(yè)中的“參天大樹”，過程之艱辛可想而知。
由于裝置規(guī)模大，管網(wǎng)復(fù)雜，加之專業(yè)技術(shù)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(yán)重等問題，給安全穩(wěn)定生產(chǎn)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(yán)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(dǎo)向，探尋癥結(jié)所在。針對激冷水流量易波動的問題，技術(shù)人員歷時1年多時間，先后嘗試了3個版本的技術(shù)改造，最終有效避免了氣化爐因工藝氣竄入激冷水系統(tǒng)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(tǒng)運行介質(zhì)壓力高、流速快、含固量高，造成緩沖件沖蝕嚴(yán)重。針對此問題，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(shù)，還大幅降低了維修費用。
執(zhí)著攻堅，終于迸發(fā)智慧火花：通過下渣口、激冷環(huán)、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(yù)想，實現(xiàn)了裝置從“開起來”到“穩(wěn)起來”，再到“優(yōu)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(wěn)定、清潔運行奠定了堅實基礎(chǔ)。
為持續(xù)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(yīng)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，開展百余次專題技術(shù)交流，完成多項技術(shù)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(tǒng)造成的激冷水量波動跳車問題。同時，通過摻燒生物質(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(jié)能、節(jié)水難點環(huán)節(jié)，不斷優(yōu)化設(shè)計工藝和模型，反復(fù)核算數(shù)據(jù)、方案，經(jīng)過6年時間攻堅克難，解決了上百個技術(shù)難點，實現(xiàn)了“神寧爐”氣化技術(shù)由一代到二代過渡，研發(fā)出高效、節(jié)能、節(jié)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(guī)模激冷流程干煤粉氣化技術(shù)提高6%以上，實現(xiàn)節(jié)煤減排目的。
質(zhì)變，由量變而來。2023年，“神寧爐”應(yīng)用取得了巨大成功，連續(xù)運行天數(shù)提升到200天以上，工藝指標(biāo)合格率達99%以上，自控投用率達99%以上，實現(xiàn)了裝置安全穩(wěn)定長周期運行。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)子長化工公司100萬噸/年洗中煤多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)綜合利用示范項目中實現(xiàn)示范應(yīng)用。
“神寧爐”研發(fā)團隊還瞄準(zhǔn)煤化工產(chǎn)業(yè)高端化、多元化、低碳化發(fā)展方向持續(xù)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、帶來嚴(yán)重環(huán)境污染以及無法有效實施二次處理等問題，深入持續(xù)開展氣化固廢相關(guān)技術(shù)攻關(guān)與創(chuàng)新，研發(fā)出專有“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)過程中的氣化細渣含水率從55%降至28%，并實現(xiàn)氣化細渣自穩(wěn)定燃燒，產(chǎn)生高壓綠色蒸汽，生成白灰實現(xiàn)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(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(yīng)用21臺套，已取得良好的環(huán)保和經(jīng)濟效益，渭化三期通過細渣在循環(huán)流化床鍋爐摻燒，每天可節(jié)約精煤6萬余噸，預(yù)計每年增效2700萬元，可在一年內(nèi)收回投資成本。
以創(chuàng)新突破，用實力發(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，不僅暢銷全國，還走出國門遠銷美國，為中國制造走向中國創(chuàng)造樹立了典范。
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(yīng)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)
作者：李小紅、許祎敏
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