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    煤制油助力保障能源安全

    2024/6/4 19:25:15       

    寧夏煤業(yè)煤間接液化示范項目年轉化煤炭2400萬(wàn)噸——煤制油助力保障能源安全

     

      作為迄今世界上單套投資規模最大的煤間接液化示范項目,寧夏煤業(yè)400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目年轉化煤炭2400萬(wàn)噸。

      300多名專(zhuān)家組成10多個(gè)“創(chuàng )新工作室”和“攻關(guān)小組”,聯(lián)系國內29家大型裝備制造企業(yè)創(chuàng )新合作,開(kāi)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(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團隊榮獲“國家卓越工程師團隊”稱(chēng)號。

      烏黑發(fā)亮的煤炭,如何變?yōu)槿加、烯烴等石油制品?寧夏回族自治區寧東能源化工基地的一片6平方公里廠(chǎng)區內,鋼架林立,塔器云集。經(jīng)過(guò)1200多道復雜工序,便能實(shí)現“煤制油”的轉化,這里便是國家能源集團寧夏煤業(yè)有限責任公司煤制油廠(chǎng)區。

      立足我國富煤貧油少氣的能源資源結構現狀,為將儲量相對豐富的煤炭轉化為石油制品,寧煤400萬(wàn)噸/年煤間接液化示范項目應運而生。該項目是迄今世界上單套投資規模最大的煤間接液化示范項目,目前工藝設備國產(chǎn)化率達到99%,年轉化煤炭2400萬(wàn)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(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化團隊榮獲“國家卓越工程師團隊”稱(chēng)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(chǎng)區的氣化車(chē)間,一座20多米高的氣化爐,在管道密集、機械遍布的廠(chǎng)房中巍然聳立。

      “這臺設備重290噸,全廠(chǎng)共有28臺,每臺每天能轉化2000多噸煤!笨粗(zhù)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90年代末,寧夏煤企開(kāi)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的方式,確定由寧煤承建煤間接液化示范項目。2005年開(kāi)始,寧煤與相關(guān)國外企業(yè)展開(kāi)談判,希望引進(jìn)生產(chǎn)線(xiàn),但始終沒(méi)能就具體條款達成一致。

      既然買(mǎi)不來(lái)技術(shù),那就靠自己研發(fā)。

      簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),煤制油生產(chǎn)分為兩個(gè)環(huán)節:先用氣化爐將煤炭氣化,再通過(guò)費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(kāi)發(fā)的第一道坎。

      然而,從無(wú)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(gè)重大環(huán)節,研發(fā)難度可想而知。為了項目早日建成,300多名專(zhuān)家組成10多個(gè)“創(chuàng )新工作室”和“攻關(guān)小組”,吃住都在廠(chǎng)區,不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。

      “為了驗證技術(shù),有時(shí)候大家要連續幾十個(gè)小時(shí)盯著(zhù)一個(gè)數據!崩罨⒄f(shuō),經(jīng)過(guò)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,煤種適應性更廣,而且裝置規模大、氣化效率高,2017年相關(guān)專(zhuān)利榮獲國家專(zhuān)利金獎。

      “神寧爐”工藝宣告成功時(shí),寧煤自主研發(fā)的費托合成裝置工藝也日趨成熟。兩大關(guān)鍵設備的相繼成功,為煤制油項目的成功建成打下了基礎。

      聯(lián)合攻關(guān) 抱團發(fā)展

      工藝設備國產(chǎn)化率達到99%

      為了提高國產(chǎn)化水平,在項目立項之初,團隊便錨定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(dòng)聯(lián)系國內29家大型裝備制造企業(yè),開(kāi)始逐一攻克各項國產(chǎn)化難題:

      項目的動(dòng)力裝置——十萬(wàn)等級空分設備,由杭氧集團研制成功后,逐漸受到國內市場(chǎng)認可,目前設備已遠銷(xiāo)海外;

      煤制油液化環(huán)節所需的特種鋼材——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、內蒙古等地的煤化工項目;

      設備安裝過(guò)程中需要的大型吊裝機械,由徐工集團等企業(yè)研制成功——徐工集團等企業(yè)啟動(dòng)自主研發(fā)后,造出了4000噸級吊裝設備,國內大型路橋建設的技術(shù)水平和工程效率得到較大提升。

      一大批國內裝備制造企業(yè)在參與寧煤煤制油項目的過(guò)程中,通過(guò)研發(fā)創(chuàng )新,成功躋身國際一流行列,從此迅速打開(kāi)國內外市場(chǎng)。沈陽(yáng)鼓風(fēng)機集團負責研制特殊壓縮機組,雖然合同金額只有8000萬(wàn)元,但沈鼓集團卻籌集1億元科研經(jīng)費投入研發(fā)。由于自主研發(fā)的壓縮機成本更低,沈鼓集團獲得大批國內外訂單。

      截至目前,37項自主國產(chǎn)化任務(wù)全部完成,工藝設備國產(chǎn)化率達到99%……寧煤煤制油分公司相關(guān)負責人溫豹介紹:“憑著(zhù)面對困難不低頭的勇氣,設計工期為5年的寧煤煤制油工程,僅用了3年多就完成建設!2016年12月21日,項目一次性試車(chē)成功,正式投產(chǎn)。從此,我國成為世界上少數掌握煤制油全生產(chǎn)鏈技術(shù)的國家之一。

      優(yōu)化工藝 穩產(chǎn)達產(chǎn)

      連續三年達到并突破設計產(chǎn)能

      寧煤煤制油分公司的控制室里,總控屏幕占據了整面墻壁,屏幕上,車(chē)間投料、各裝置運行情況等數據一目了然。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據上。

      “狀況良好,本月的生產(chǎn)計劃又能提前完成了!备黜棓祿葘ν瓿珊,他對記者說(shuō)。2016年年底項目正式投產(chǎn)后,經(jīng)過(guò)連續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)入了穩產(chǎn)達產(chǎn)的穩定運行期,并從2021年開(kāi)始,連續三年達到并突破每年400萬(wàn)噸的設計產(chǎn)能。

      從正式投產(chǎn)到穩產(chǎn)達產(chǎn),數載光陰,飽含甘苦!盁o(wú)數的新設備、新材料在這里首次集成和使用!睏钫计娼榻B,整個(gè)廠(chǎng)區光是管道便長(cháng)達3700多公里,電氣和儀表的電纜鋪設達1.8萬(wàn)公里,工藝流程長(cháng)、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(shí),大家都憋著(zhù)一股勁兒,恨不得吃住都在生產(chǎn)現場(chǎng),讓國產(chǎn)煤制油裝置早日‘跑得快、跑得穩’!奔夹g(shù)員魏紅紅回憶,最初碳蠟過(guò)濾單元相關(guān)操作步驟高達上千項,繁多的步驟不僅影響了裝置運行的平穩性,能耗也高。

      為了精簡(jiǎn)操作步驟、提高效率,魏紅紅所在的合成油車(chē)間技術(shù)組反復下現場(chǎng)、做實(shí)驗,最終研發(fā)出新工序,將操作步驟減少到100多項。

      空分壓縮機開(kāi)車(chē)速度明顯提升,相關(guān)生產(chǎn)技術(shù)獲得三項專(zhuān)利,由此編成的兩本操作教材被多家化工院校采用;費托合成車(chē)間開(kāi)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(kāi)展了600多項重要技術(shù)攻關(guān),顯著(zhù)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)現穩產(chǎn)達產(chǎn),煤制油分公司組織技術(shù)員歷時(shí)40多天,完成上萬(wàn)項檢修任務(wù),使生產(chǎn)裝置首次實(shí)現滿(mǎn)負荷運行,日產(chǎn)、月產(chǎn)連創(chuàng )新高,單位成本大幅下降,主要運行指標均處于國際領(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(jià)值 綠色轉型

      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(jiàn)證著(zhù)寧煤煤制油分公司的發(fā)展腳步。

      “剛投產(chǎn)時(shí)只有液化石油氣、石腦油、普通柴油這三種初級石油產(chǎn)品,現在已形成五大類(lèi)21種產(chǎn)品,涉及航天燃料、家用日化等領(lǐng)域!睂幟好褐朴头止拒(chē)間主任陳鵬程說(shuō),煤制油項目要實(shí)現高質(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(jià)值”,開(kāi)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(kāi)始,公司效益每年增加近5億元,先后獲得367項專(zhuān)利。

      行走在寧煤煤制油分公司生產(chǎn)廠(chǎng)區,智能化車(chē)間通過(guò)管道連接物料,密閉式生產(chǎn)區域外,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(guān)了廠(chǎng)區內各處循環(huán)設施:脫硫智慧倉儲系統能使副產(chǎn)品硫酸銨從入庫到出庫全流程無(wú)人化,更加安全可靠;擴容改造后的灰庫能壓降粉塵;脫硫尾氣洗滌塔能進(jìn)行遠程沖洗……目前,寧煤煤制油項目的能耗、原料煤耗較設計值分別下降10.7%、7%,尤其是生產(chǎn)每噸石油制品水耗為5.31噸,比國家標準先進(jìn)值低24%。

      目前,寧煤煤制油項目持續改進(jìn)節能環(huán)保技術(shù),不斷實(shí)現經(jīng)濟、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用,而且每年可增加蠟產(chǎn)品6萬(wàn)噸,按一噸7000元計算,可增加精蠟產(chǎn)值4.2億元。

      “當時(shí),我們提出對蠟過(guò)濾工藝進(jìn)行改造,為實(shí)現邊生產(chǎn)邊技改,車(chē)間組織晝夜施工,同時(shí)針對技改風(fēng)險,小到一顆螺絲大到全系統,為應對可能發(fā)生的突發(fā)狀況制定預控方案!标慁i程介紹,數十名技術(shù)員夜以繼日地扎根現場(chǎng),每改造完一臺設備,就馬上進(jìn)入下一臺的改造程序,花了整整一個(gè)月才實(shí)現渣蠟回收的技術(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 )新能力增強的生動(dòng)縮影。未來(lái)我們將繼續努力,為保障國家能源安全貢獻一份力量!


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