我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦，使得現(xiàn)代煤化工成為國家能源戰(zhàn)略的一部分。“十二五”期間，現(xiàn)代煤化工投資的集中暴發(fā)，給空分設(shè)備制造業(yè)帶來前所未有的市場前景。不過，業(yè)界普遍擔(dān)憂的是，如今幾乎所有現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目配套的大型和特大型空分設(shè)備仍依賴進(jìn)口。

　　如何實(shí)現(xiàn)這一重大技術(shù)裝備領(lǐng)域的國產(chǎn)化？在9月中旬由中國工業(yè)氣體協(xié)會(huì)和盈德氣體集團(tuán)共同主辦的第二屆煤化工配套大型空分設(shè)備技術(shù)交流會(huì)上，記者就此問題進(jìn)行了調(diào)研采訪。

　　中小型設(shè)備
　　國產(chǎn)化技術(shù)成熟

　　“空分裝置被廣泛應(yīng)用于煤化工、石油化工、冶金等諸多行業(yè)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，國內(nèi)空分設(shè)備制造業(yè)已形成杭州杭氧股份有限公司、開封空分設(shè)備集團(tuán)、四川空分設(shè)備有限公司三足鼎立的局面，還有一批中小企業(yè)后起之秀。另外，法液空、林德兩大跨國公司均在中國建立了合資或獨(dú)資空分設(shè)備制造企業(yè)，給中國空分設(shè)備制造業(yè)發(fā)展增添了新力量。目前，現(xiàn)代煤化工已成為空分設(shè)備制造業(yè)應(yīng)用市場的主力軍。”內(nèi)蒙古科技大學(xué)化工學(xué)院院長王亞雄這樣告訴記者。

杭州杭氧股份有限公司制造的大唐國際內(nèi)蒙古多倫煤制烯烴項(xiàng)目3套58000立方米/時(shí)空分裝置。（本報(bào)記者 呼躍軍 攝）

　　據(jù)王亞雄介紹，煤炭深加工包括煤的氣化、液化等，在這些工藝過程中，需要大量氧氣進(jìn)行反應(yīng)，同時(shí)需要大量氮?dú)猓@就需要空分設(shè)備。我國以煤為主的能源格局，給大型空分設(shè)備在煤化工領(lǐng)域的應(yīng)用帶來了廣闊市場。特別是自2000年以來，我國以煤制油、煤制烯烴、煤制天然氣、煤制二甲醚、煤制乙二醇為代表的現(xiàn)代煤化工發(fā)展迅猛，使得空分設(shè)備制造業(yè)不論是從技術(shù)水平還是產(chǎn)品規(guī)模、產(chǎn)品數(shù)量都得到飛速發(fā)展。

　　據(jù)記者了解，目前我國6萬立方米/時(shí)以下等級(jí)中小型空分成套裝備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化并成功投運(yùn)。

　　王亞雄表示，解放前，我國還沒有空分設(shè)備制造業(yè)。從1953年底哈爾濱制氧機(jī)廠試制成功2套30立方米/時(shí)制氧機(jī)，1955年杭州杭氧廠設(shè)計(jì)制成30立方米/時(shí)制氧機(jī)開始，到2003年底，我國已累計(jì)生產(chǎn)空分設(shè)備9000多套。2002年12月，杭氧公司自主開發(fā)的首套國產(chǎn)3萬立方米/時(shí)空分設(shè)備順利開車，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到同類型空分設(shè)備的國際先進(jìn)水平，首次實(shí)現(xiàn)了我國從“七五”就開始攻關(guān)的3萬等級(jí)大型空分設(shè)備的國產(chǎn)化。在之后的幾年，杭氧4萬立方米/時(shí)、5萬立方米/時(shí)、6萬立方米/時(shí)等級(jí)的空分設(shè)備也逐步成功投產(chǎn)，其中的標(biāo)志性事件是：2009年7月，杭氧提供給大唐國際多倫煤制烯烴項(xiàng)目的3套5.8萬立方米/時(shí)內(nèi)壓縮空分設(shè)備一次開車成功；2010年10月，杭氧研制的6萬等級(jí)內(nèi)壓縮空分裝置順利通過中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的鑒定，使得該企業(yè)成為國際上第5家可生產(chǎn)6萬等級(jí)煤化工空氣分離設(shè)備的企業(yè)。

開封空分集團(tuán)公司生產(chǎn)車間。（劉志勇 攝）

　　此外，王亞雄還指出，開封空分設(shè)備集團(tuán)、四川空分設(shè)備有限公司、開封開元、開封東京、開封黃河、開封迪爾等多個(gè)國內(nèi)廠家也相繼開發(fā)了2萬立方米/時(shí)、3萬立方米/時(shí)、4萬立方米/時(shí)、5萬立方米/時(shí)等級(jí)的成套空分設(shè)備。

　　記者在采訪中了解到，在6萬立方米/時(shí)以上大型和特大型空分設(shè)備領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)已獲得了不少項(xiàng)目訂單，比如，杭氧、開封空分、杭州福斯達(dá)都已承接了6萬立方米/時(shí)或以上空分裝置的訂單，正在生產(chǎn)制造中。但總的來說，國內(nèi)還缺乏相關(guān)的投產(chǎn)運(yùn)行業(yè)績。因此，目前國內(nèi)6萬立方米/時(shí)以上的空分設(shè)備還基本依賴進(jìn)口。

　　大型設(shè)備
　　應(yīng)滿足七個(gè)要求

　　中國工業(yè)氣體協(xié)會(huì)理事長杜軍在接受記者采訪時(shí)表示，現(xiàn)代煤化工是未來國內(nèi)空分設(shè)備制造業(yè)的主戰(zhàn)場。今后幾年，煤化工將迎來投資集中暴發(fā)的局面，其裝備需求也將超過5000億元，而空分設(shè)備業(yè)有望成為最大的受益行業(yè)。所以，推進(jìn)大型和特大型空分設(shè)備的國產(chǎn)化已是迫在眉睫。

陜鼓動(dòng)力股份有限公司為陜化化工集團(tuán)建設(shè)的2×4萬立方米/時(shí)空分裝置一角。（本報(bào)記者 李軍 攝）

　　針對(duì)煤化工用大型空分設(shè)備的特點(diǎn)及要求，中國通用機(jī)械工業(yè)協(xié)會(huì)氣體分離設(shè)備分會(huì)秘書長徐建平對(duì)記者表示，我國空分設(shè)備國產(chǎn)化須關(guān)注七個(gè)要求。

　　一是大型化要求，重點(diǎn)突破6萬立方米/時(shí)以上裝備的大型化。當(dāng)前，煤化工配套單機(jī)制氧規(guī)模已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過冶金、石油化工等任何一個(gè)行業(yè)。由于國家對(duì)煤化工裝置的規(guī)模設(shè)立了準(zhǔn)入門檻，現(xiàn)代煤化工裝置趨向大型化，一套裝置每小時(shí)需要氧氣數(shù)十萬立方米，對(duì)空分裝置的制氧能力也提出了大型化要求。當(dāng)前，煤化工單套設(shè)備制氧能力逐漸從原來的2萬立方米/時(shí)提高到了5萬～6萬立方米/時(shí)，近幾年又提出了8萬～10萬立方米/時(shí)的要求，最大達(dá)到12萬立方米/時(shí)，現(xiàn)在甚至出現(xiàn)了“空分島”的概念，制氧量大到每小時(shí)幾百萬立方米。

赤天化股份公司空分設(shè)備檢修現(xiàn)場。(熊洪全 攝)

　　二是不同項(xiàng)目對(duì)流程、產(chǎn)品壓力、產(chǎn)量的要求不同，需要差異化、多樣化設(shè)計(jì)制造。由于目前的煤化工裝置要求氧氣的壓力通常為4.0～9.0兆帕，所以煤化工型空分均采用內(nèi)壓縮流程。但是，由于采用的煤氣化技術(shù)不同（主要是氣化爐型不同），煤制油、煤制天然氣、煤制甲醇、煤制烯烴等工藝路線，對(duì)需要的氧氣和氮?dú)鈹?shù)量、壓力、規(guī)格會(huì)有所不同，從而形成空分流程的多樣化，必須進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)與開發(fā)。另外，煤化工的空分設(shè)備通常要求提供高壓氧氣、高壓氮?dú)狻⒅袎旱獨(dú)狻⒌蛪旱獨(dú)狻x表空氣、全化工廠用空氣、液氧、液氮等多種產(chǎn)品，尤其是對(duì)氮?dú)猱a(chǎn)品的需求較高，規(guī)格有的達(dá)6種之多。而且，煤化工用氣量會(huì)在大范圍內(nèi)變化，甚至當(dāng)后續(xù)工藝停機(jī)時(shí)，短時(shí)間內(nèi)用氮量也會(huì)增加幾倍。這些要求，對(duì)成套空分裝置的設(shè)計(jì)及運(yùn)行都是挑戰(zhàn)。

　　三是對(duì)配套壓縮機(jī)及驅(qū)動(dòng)方式的要求。大型空分設(shè)備配套的空氣壓縮機(jī)，特別是8萬立方米/時(shí)以上設(shè)備所配套的壓縮機(jī)，已不能采用單一的離心式，而應(yīng)為軸流加離心式，并無法采用電機(jī)拖動(dòng)，需要采用汽輪機(jī)拖動(dòng)，加之內(nèi)壓縮流程還需要增壓機(jī)，為了節(jié)能及簡化流程、減少投資，通常采用“一拖二”的模式。這樣的配置，對(duì)配套壓縮機(jī)的要求有較大變化，需要特別關(guān)注和考量。

　　四是對(duì)塔器等配套靜設(shè)備的要求。對(duì)于塔器來說，直徑有限制，并且高度不能太高，這就必須加強(qiáng)單元截面上的傳熱和傳質(zhì)，例如上下塔采用新型的規(guī)整填料，篩板塔加大開孔率等，此外，還有高效的氣、液分配方面的問題以及高壓繞管或板翅式換熱器的研制和塔內(nèi)配管問題等。

　　五是核心設(shè)備選型要求。核心機(jī)組配置對(duì)空分設(shè)備的正常運(yùn)行至關(guān)重要，在一定程度上也是國產(chǎn)空分設(shè)備可靠性的保障。但是，在一次性投資與運(yùn)行能耗這兩個(gè)至關(guān)重要的因素上，如何針對(duì)特定客戶合理選擇機(jī)組配置，對(duì)于空分設(shè)備的投資來說意義重大。在核心動(dòng)設(shè)備選型方面，例如：高效率中壓膨脹機(jī)、液體膨脹機(jī)、大型空氣壓縮機(jī)、增壓機(jī)、大型離心式液體泵，目前企業(yè)基本都選擇進(jìn)口設(shè)備，若想減少投資，唯一的途徑就是盡量國產(chǎn)化。但是，如何盡快、盡可能提高國產(chǎn)化核心部機(jī)的效率，降低能耗，縮小與進(jìn)口機(jī)組的差距，是擺在國內(nèi)企業(yè)面前的一個(gè)重大課題。

　　六是對(duì)安全性和快速反應(yīng)能力的要求。由于大型煤化工裝置投入巨大，配套的特大型空分設(shè)備投入也大，任何單位都無法采用備機(jī)的方式來確保安全穩(wěn)定運(yùn)行，這對(duì)空分設(shè)備的可靠性及后備系統(tǒng)提出了嚴(yán)格要求。要實(shí)現(xiàn)煤化工全流程的“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行，每個(gè)機(jī)組、每個(gè)部件均要可靠，要能長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，萬一出現(xiàn)故障，后備系統(tǒng)必須有足夠容量，還要能快速反應(yīng)，確保煤化工全流程的安全。

　　七是對(duì)制造、運(yùn)輸、安裝的要求。空分設(shè)備大型化后，在運(yùn)輸上，由于道路寬度限制，一些特大型的部件和容器必須考慮在現(xiàn)場制造、分段制造加現(xiàn)場組裝，由此帶來現(xiàn)場制造裝備、現(xiàn)場施工隊(duì)伍素質(zhì)、現(xiàn)場檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范等一系列問題。

　　三層面牽手
　　聯(lián)合形成長效機(jī)制

　　國內(nèi)幾家空分設(shè)備制造企業(yè)負(fù)責(zé)人向記者透露，近幾年，我國空分設(shè)備制造業(yè)國產(chǎn)化水平的快速提升，得益于國家、項(xiàng)目業(yè)主和空分行業(yè)三個(gè)層面牽手聯(lián)合形成的長效機(jī)制。

　　國家能源局裝備科技司副司長黃鸝表示，重大裝備國產(chǎn)化是國家戰(zhàn)略，國家發(fā)改委、能源局將繼續(xù)堅(jiān)定不移地組織推進(jìn)國產(chǎn)化工作。在現(xiàn)代煤化工重大配套裝備中，技術(shù)裝備的高端就是空分設(shè)備，每個(gè)項(xiàng)目都有若干套空分設(shè)施，給了企業(yè)很好的國產(chǎn)化的機(jī)會(huì)。“我國正在實(shí)施能源結(jié)構(gòu)調(diào)整戰(zhàn)略，煤炭深加工行業(yè)未來有很大的發(fā)展空間。目前，國家能源局已經(jīng)核發(fā)的現(xiàn)代煤化工‘路條’有七八家，都是國家能源局下一步推進(jìn)國產(chǎn)化的依托工程，對(duì)于空分設(shè)備制造業(yè)來說市場空間巨大。最近，神華寧煤400萬噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目剛剛獲得國務(wù)院批準(zhǔn)。該項(xiàng)目6套10等級(jí)空分裝置合同由杭氧公司獲得，成為大型空分設(shè)備自動(dòng)化成套系統(tǒng)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的國家示范工程。” 黃鸝說。

　　黃鸝還指出，國家能源局成立以來，對(duì)包括煤化工在內(nèi)的很多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域都組織了國產(chǎn)化工作，且卓有成效，已建立起完整的國產(chǎn)化運(yùn)行體系。具體措施包括：一是國家要求在核準(zhǔn)項(xiàng)目之前，必須上報(bào)國產(chǎn)化方案，要與國家能源局進(jìn)行對(duì)接。二是完善聯(lián)動(dòng)長效機(jī)制。國家能源局與項(xiàng)目業(yè)主及相關(guān)配套制造單位聯(lián)合參加推進(jìn)國產(chǎn)化工作，該機(jī)制已經(jīng)形成，并且有效運(yùn)轉(zhuǎn)多年，獲得了許多經(jīng)驗(yàn)。三是對(duì)于國家已經(jīng)給“路條”的煤化工項(xiàng)目，國產(chǎn)化方案中特別是在空分設(shè)備領(lǐng)域，要求技術(shù)裝備表現(xiàn)出高水平，而且要有標(biāo)志性國產(chǎn)化產(chǎn)品。

　　黃鸝說，今年4月國家能源局下發(fā)了《關(guān)于依托煤炭深加工示范項(xiàng)目開展技術(shù)裝備自主化工作的通知》，明確提出已列入國家煤炭深加工規(guī)劃的項(xiàng)目，均為國家能源科技示范項(xiàng)目，必須承擔(dān)裝備自主化的示范任務(wù)。通知要求，凡是國內(nèi)能夠設(shè)計(jì)制造的設(shè)備，應(yīng)積極推進(jìn)國產(chǎn)化；國內(nèi)空白或?qū)＠a(chǎn)品，必須引進(jìn)國外的，要做好消化吸收工作，而且鼓勵(lì)自主研發(fā)，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)示范。根據(jù)文件要求，目前大部分項(xiàng)目業(yè)主已開始前期工作，并編報(bào)了項(xiàng)目國產(chǎn)化方案。近期，國家能源局還要組織業(yè)主單位對(duì)當(dāng)前空分設(shè)備制造業(yè)國內(nèi)研發(fā)條件、制造條件、技術(shù)儲(chǔ)備等做一個(gè)調(diào)研，讓業(yè)主單位在充分保證產(chǎn)品水平、建設(shè)周期等前提下，建立對(duì)國產(chǎn)空分產(chǎn)品的信心。

　　業(yè)內(nèi)專家告訴記者，大型和特大型空分設(shè)備制造國產(chǎn)化，需要在空分行業(yè)加大自主創(chuàng)新力度的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加強(qiáng)三個(gè)層面聯(lián)動(dòng)的長效機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)空分設(shè)備自主化的全方位突破。