打破煤炭就地转化的技术瓶颈

    在前不久举行的2014年度国家科学技术奖励大会上，神华宁夏煤业集团“宁东特大型整装煤田高效开发利用及深加工关键技术”项目获得了国家科学技术进步奖二等奖。

    这项技术使神宁人实现了科技引领产业发展转型升级三级跳，走出了一条科技引领产业发展的创新驱动之路。

    技术研发缘于煤炭就地转化

    宁东主要指宁夏第一镇——宁东镇，位于宁夏灵武市东部。307国道、银青高速公路、磁马公路、大古铁路横穿而过，是宁夏与东部地区的重要经济通道。宁东镇资源丰富，目前已探明煤炭储量近300亿吨，煤炭远景储量2029亿吨，是全国14个大型煤炭基地之一。

    宁夏虽富煤，但地域狭小，自身消耗量有限；地处内陆深处，宁夏处在多个富煤省份的环抱中，东有 山西 和 陕西 ，北有 内蒙 古，东南有甘肃的华亭，向缺煤的沿海省份销售煤炭，地理位置比陕西、山西和内蒙古这些产煤省份远，竞争处于劣势。因此，如何开发好宁东，把大量煤炭就地转化，成为宁夏经济发展的关键所在。

    这一课题落到了宁煤集团的头上。

    周光华，现任宁煤集团总工程师，曾任宁东第一个千万吨级煤矿——羊场湾煤矿的建设总工程师。作为宁东开发的见证者，周光华说，新中国成立后，宁东发现煤炭，后被作为国家后备储备。直到上世纪80年代中期，国家才首开矿区，批了3个矿，年产量为1040万吨。建成灵新煤矿后， 煤炭市场 开始低迷，宁东煤矿开发建设停了下来。2002年，宁夏回族自治区政府提出开发宁东。

    作为特大型煤田，宁东煤田地质条件并不好。技术上，煤田倾角大，平均在20度左右；采高大，最厚的煤层12米，平均煤层厚度8.5米。

    为此，宁煤集团与高等院校合作，逐个解决问题。在 煤炭开采 方面，宁煤集团研发了大倾角复杂特厚煤层6.2米大采高新工艺及其国产化装备的配套技术，形成了宁东煤炭基地4米至6.2米大倾角大采高国产综采装备系列化，解决了宁东煤田4.5米至6.2米大倾角大采高的高效开采问题，打破了国外公司长期垄断国内高端煤机产品市场的局面。

    在宁东基地开发过程中，针对不同井型、不同煤层赋存条件，宁煤集团相继研发出多方位分区域可控顶煤弱化技术，解决了宁东煤田6米以上高韧性难冒放煤层的高效、高回收率开采技术难题；创新了折返式缓坡斜井开拓方式，解决了大埋深倾斜煤层辅助运输无轨胶轮化问题，实现了重型设备地面—井下工作面一站式整体长距离（7000米以上）快速便捷运输；结合宁东 煤化工 基地液氮副产品，在国内外首次研发出大规模液氮高效立体化防灭火成套技术，破解了宁东煤田易自燃煤层防灭火难题；建立了基于千米定向钻进探放水技术的工作面顶板离层水防突技术体系，解决了工作面顶板离层水突水灾害防治难题，保障了千万吨级矿井群的安全高效生产。

    同时，枣泉煤矿、梅花井煤矿、红柳煤矿、石槽村煤矿等特大型现代化矿井相继建成投产，宁东千万吨级煤矿群初具雏形。

    “仅在煤田开采技术研发及首套设备购买方面，宁煤集团花费就不下50亿元。”周光华说，但效益是可观的。按照规划，到2020年，宁煤集团在宁东的原煤年产量可达1.2亿吨。经过10多年的大规模开发建设，宁煤集团羊场湾等14个高产高效大型煤矿相继建成投产，原煤年产量由基地建设之初的1574万吨增长到目前的8000多万吨。

    将资源优势转化为经济优势的根本途径

    宁煤集团副总工程师焦洪桥算过这样一笔账：以当前价格来计算，宁东动力煤1吨卖300元，宁东一年产煤1.2亿吨，年销售收入约为400亿元。如果转化成煤化工产品，年销售收入为1000亿元。

    实施煤炭转化战略，宁夏不仅有煤炭资源保障，还有多方面的优越条件。通过农业节水灌溉，进行黄河水权转换，能够满足大规模发展能源化工用水之需。宁东地广人稀，工业用地成本较低，环境承载能力比较强。宁夏铁路、公路、航空等交通运输网络已经形成，交通运输十分便利。发展煤化工，走煤炭转化、煤炭深加工之路，是发展优势产业，提高自我发展能力，将煤炭资源优势转化为经济优势的必然选择和根本途径。因此，早在决定开发宁东时，国家和宁夏回族自治区政府就决定走煤化工之路。

    “2004年5月，我在北京大学进修。一天，时任宁煤集团副总裁王俭找我谈话，让我担任甲醇项目筹建处处长，负责基地第一个煤化工项目的筹建。同时，他送给我两本书，一本是《甲醇操作问答》，另一本是《炭—化工产品生产技术》。”宁煤集团副总经理兼煤化工分公司总经理姚敏回忆。

    宁煤集团利用首钢闲置了10年的一套城市 煤制气 进口设备，2004年开工建设了第一个煤化工项目——25万吨/年煤基甲醇项目，拉开了宁东煤化工基地建设的序幕，迈出了基地建设艰难的第一步。“那套设备闲置了10年，图纸、配件等都不全，开不了车、点不着火、除不尽渣。”焦洪桥对往事记忆犹新。

    此后的几年里，一个个大型煤化工项目陆续开工建设。2007年3月，60万吨/年煤基甲醇项目全面开工建设。2010年3月，一次投料试车成功，实现了项目当年建成、当年达产。

    2009年8月，宁东煤炭基地首个精细化工项目——6万吨/年聚甲醛项目开工建设，这是当时国内最大的聚甲醛生产装置。该项目于2011年9月打通全厂工艺流程，并产出合格聚甲醛产品，拓宽了宁煤集团煤化工探索发展的领域。

    2007年，投资178亿元的50万吨/年煤基烯烃项目正式开工建设，这是宁夏的“一号工程”，是宁夏历史上投资最大的项目。2010年10月8日，甲醇制丙烯（MTP）装置试车成功，年底打通全厂工艺流程。2011年4月28日，该项目产出终端合格聚丙烯产品。该项目集成了世界上最先进的新型煤化工技术，成功实现了MTP和干煤粉加压气化（GSP）等核心技术的首次工业化应用，开启了一条以煤炭为原料生产聚丙烯的全新技术路线；项目单项工程近万个，铺设电缆1780公里、各类管道596公里，安装设备5380台（套）；MTP装置C3分离塔直径8米、总高100.3米、重2024吨。该项目创造了当时煤化工产业发展的多个“第一”，其成功运营开启了世界煤化工产业发展的新纪元。

    宁煤集团的煤化工“土专家”对25万吨/年甲醇这套“洋装置”实施了近千项改造，装置连续运行时间从最初的不足6天到现在的150天。在烯烃项目建设、试车和试生产期间，煤化工的“土专家”实施了3个阶段5200余项技改，逐步解决了制约装置安全稳定长周期满负荷运行的问题，成功攻克了GSP、MTP技术首次工业化应用中的难题，打破了国外对核心技术的垄断局面。

    曾有专家断言，这样的煤化工项目打通全流程、实现稳定运行至少需要2年时间，而神宁人仅花费了半年时间。

    基地建设过程中，上演了一个又一个感人的故事。

    勇挑重任的张玉柱，带领一个平均年龄不足30岁的年轻团队，在没有任何经验可以借鉴的情况下，成功使50万吨/年烯烃项目进入高质、高效商业化运营的轨道。

    烯烃公司气化总工程师黄斌，每天连续工作十几个小时，有一次在控制室竟然站着睡着了。

    上世纪60年代毕业于北京化工学院的梅占魁，花甲之年，放弃了大都市的舒适生活，和老伴将家安到烯烃施工现场。

    被称为“白求恩”的外国专家、烯烃项目副总监盖瑞·穆可森，为了保证试车质量与安全，体重90公斤的他，在十几层的框架上下跑，来回近4公里的施工现场走了无数回。

    煤炭深加工项目瓜熟蒂落

    如今，宁煤集团初步建成了煤化工产业发展的人才高地，建成了国家批准的院士工作站、博士后工作站。几年来，宁煤集团承担国家、宁夏、神华集团重大科技支撑计划及国际合作项目17项，申报发明专利51项、实用新型专利55项，获得中国煤炭工业协会特等奖1项、宁夏回族自治区科技进步奖二等奖1项，投产和在建的煤化工项目达8个。

    当宁煤集团年产400万吨煤炭间接液化示范项目获得核准的消息从北京传来时，神宁人创业的激情再次被点燃。这一标志性项目的开工建设，开启了国家 煤制油 产业示范项目发展的新篇章。

    为了这一刻，神宁人追寻了整整10年。早在2002年，宁煤集团就启动了煤制油项目，在其后的9年，与掌握煤炭间接液化核心技术的 南非 沙索公司进行了数十轮的艰苦谈判。

    2011年，我国拥有自主知识产权的煤制油技术研制成功，有力推动了重大装备国产化进程。

    如今，宁煤集团的煤制油项目已到了瓜熟蒂落的时候。到目前，作为国家批准建设的唯一煤炭间接液化示范项目，估算总投资550亿元，年产柴油273万吨、年产石脑油98万吨、年产液化石油气33万吨、年产硫黄12.8万吨。煤气化采用GSP干煤粉加压气化技术，油品合成采用中科费托合成油技术。该项目于2013年开工建设，计划于2016年建成投产。

    按照规划，到2020年，宁煤集团宁东煤化工基地完成总投资2600亿元，主要产品产能将分别达到：煤基二甲醚21万吨、聚甲醛6万吨、煤基烯烃500万吨、煤制油800万吨、煤制天然气40亿立方米，每年就地转化原煤7000多万吨，总产值突破1000亿元。