兰石重装:在CCUS领域再写新篇章

  近年来,“碳”之一字成为各大石化企业反复思考的一件大事,“降碳”一词更是频繁出现在企业的公开财报、募资计划当中——低碳环保的发展路线有助于推动企业技术升级、履行社会责任。但是,“降碳”到底应该怎么做?什么是最适合企业的方式和路线?相关领域的重型装备又该怎么定做?

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兰石重装兰州新区高端能源装备设计制造基地

  “CCUS(碳捕集、利用与封存技术)行业面临新的化工工艺技术及设备的大型化两大挑战。我公司拥有超限设备制造的丰富业绩及经验,因此在设备制造方面拥有一定的优势。”兰州兰石重型装备股份有限公司(下称兰石重装)党委书记、总经理郭富永表示。

  作为一家拥有70年发展历史的能源化工装备制造企业,兰石重装在CCUS这一新领域的设备制造方面,勇立潮头,抢占了技术创新与经营理念的制高点。

  敢为人先,做勇立潮头的“挑战者”

  兰石重装,前身是国家“一五”期间156个重点建设项目之一——兰州炼油化工设备厂,被誉为“中国石化机械摇篮和脊梁”。

  在过去70年的辉煌历程中,兰石重装曾获得过多个“第一”的头衔——国内首家获得一、二、三类压力容器设计制造许可证的企业、首家取得美国ASME压力容器U、U2证书和钢印的企业、首家取得NBBI R证书与欧盟PED认证证书的企业……如今,在逐渐火热的降碳节能领域,兰石重装仍然冲进“第一批次”,在承接CCUS重型装备制造上快速发力,收获一众好评。

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  兰石重装承制的新疆广汇能源碳科技公司1000m³液体CO₂球罐

  “据国家发改委统计,近年来我国节能环保产业产值年均增长10%以上,清洁能源设备生产规模位居世界首位,节能环保装备市场需求旺盛。”郭富永表示,“在国家积极稳妥推进‘双碳’目标实现的背景下,节能环保装备制造前景广阔。”

  他介绍说,其实早在2021年,兰石重装就产生了开拓CCUS、生物制药、绿氢等新兴市场的想法。在承接首个项目后,公司的研发销售中心在将近一年的时间内广泛搜集国内外相关项目的经验,并在新冠肺炎疫情期间克服困难与清能院进行视频交流,最终取得了让业主满意的设计方案。2022年以来,兰石重装又接连中标了华能陇东能源有限责任公司、胜帮科技股份有限公司等多个CCUS项目设备订单,将“兰石重装”的名号再次在CCUS领域打响。

  恰在今年6月,国家发改委等五部门发布《工业重点领域能效标杆水平和基准水平(2023年版)》。兰石重装紧跟政策步伐,敢为人先,依托在传统能源装备和新兴能源装备设计、制造上的优势,攻克CCUS装备领域核心技术,证明了方向选择的正确性,也为国家实现“双碳”目标贡献了力量,对此,郭富永表示,CCUS领域是兰石重装正在大力拓展的新兴市场,目前兰石重装可以为客户提供从研发、设计、制造、安装到售后技术服务等全过程解决方案。

  紧跟政策,做环保生产的“助推者”

  随着国内碳减排目标由相对减排量向绝对减排量转变,减排策略也由能源双控向碳排放双控过渡,CCUS技术应运而生,且已经成为我国碳中和技术体系的重要组成部分,是化石能源近零排放的唯一技术选择。

  据悉,我国已投运和规划建设中的CCUS示范项目规模明显扩大。其中,10万吨级及以上项目超40个,50万吨级及以上项目超过10个,多个百万吨级以上项目正在规划中。2022年8月,中国首个百万吨级CCUS项目“齐鲁石化—胜利油田项目”正式建成投产,仅该项目每年就可减排二氧化碳100万吨,相当于植树近900万棵、近60万辆经济型轿车停开一年。

  此外,中石油集团正在建设包括大庆油田140万吨/年和吉林油田100万吨/年示范工程在内的多个CCUS示范项目,其与油气行业气候倡议组织(OGCI)共同策划的新疆CCUS产业集群也在积极筹备中,预计2030年驱油利用与封存规模可达千万吨。陕西延长石油集团规划建设500万吨/年CCUS项目。广东省发展改革委、中国海油、壳牌集团和埃克森美孚于2022年6月共同签署大亚湾区CCUS 集群项目谅解备忘录,预计年捕集和封存二氧化碳(CO₂)规模将达到千万吨级以上。2022年11月,中国石化与壳牌、中国宝武、巴斯夫签署合作备忘录,将在华东地区共同启动中国首个开放式千万吨级CCUS项目。该项目将收集来自长江线工业企业的CO₂,通过槽船集中运输至CO₂接收站,再通过管线输送至陆上或海上封存点,为临近工业企业提供第三方一体化CO₂减排方案。

  值得一提的是,华能集团也正在建设煤电百万吨级CCUS全流程示范工程,兰石重装作为装备制造企业正参与其中,负责吸收塔、再生塔、再生气分离器的建设,该项目预计建成后每年可捕集并封存CO₂超过150万吨。

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  兰石重装承制的新疆八一钢铁股份有限公司2500m³富氢碳循环氧气高炉(HyCROF)商业化示范项目CO₂脱除系统吸收塔、再生塔

  “低成本、低能耗的新一代捕集技术正呈现快速发展态势,正由中试逐渐向工业示范过渡,CCUS技术新思路不断涌现并得到验证。”兰石重装副总经理马涛表示,“CCUS示范项目正逐步从单一环节的技术应用过渡到全流程多环节的综合性集成应用,示范规模持续扩大、应用场景明显增多。随着CO₂利用技术种类的增加,CO₂工业应用逐渐形成产业新业态,CCUS技术与社会经济发展的联系越来越紧密,市场发展前景十分广阔。”

  目前,CO₂捕集技术正在从第一代向第二代过渡,第三代技术也开始崭露头角。第一代捕集技术是指现阶段已完成工程示范并投入商业运行的技术,如传统的燃烧后化学吸收技术、燃烧前物理吸收技术等。第二代捕集技术是指能够在2025年进行商业部署的捕集技术,如基于新型吸收剂的化学吸收技术、化学吸附技术等。第三代捕集技术又称变革性技术,是指能够在2035年开始投入商业运行的技术,如化学链燃烧技术等。兰石重装也在设备方面发力攻关,积极配合技术的更新迭代,服务行业、引领行业。

  厚积薄发,做稳扎稳打的“实干者”

  兰石重装为何总是敢做“第一个吃螃蟹的人”?归根结底还是因为拥有雄厚的硬实力和敏锐的市场感知度。

  迄今为止,兰石重装仍然是中国炼油化工企业使用的四合一连续重整反应器设备的独家生产者,至今已完成60余台四合一连续重整反应器的制造。

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  兰石重装承制的伊吾氢能环保科技有限公司绿电耦合焦炉煤气资源综合利用项目变换炉

  CCUS作为碳中和必不可少的技术路径,减排潜力巨大,可推动化石能源行业低碳转型,工业利用前景广阔。我国未来有10亿多吨碳排放量要依靠CCUS来实现中和,可有力推进化石能源洁净化、洁净能源规模化、生产过程低碳化。据介绍,兰石重装承制的CCUS设备主要应用在二氧化碳捕集阶段及合成利用阶段,如二氧化碳捕集阶段的吸收塔、再生塔、再生气分离器等设备;二氧化碳合成利用阶段的反应器、换热器及塔器设备等等。

  “我们公司承制设备属于二氧化碳捕集利用的核心设备,如捕集装置设备、化工项目二氧化碳再利用装置设备这类设备。”马涛介绍,“化工装置设备属于常规压力容器设备,但是在捕集方面由于工艺包不同,设备结构异样,如本次中标华能陇东能源有限责任公司百万吨级二氧化碳捕集利用与封存研究及示范项目,其中吸收塔属于方形塔器设备,外部由钢结构支撑。”

  随着实现“双碳”目标愈加紧迫的节奏,各大化企也在发展低碳、降碳方面提速,紧跟政策脚步。兰石重装积极参与其中,2022年10月,兰石重装中标江苏斯尔邦石化有限公司的斯尔邦CO₂制绿色甲醇项目,承接了包括热介质冷却器、中压精馏塔蒸汽再沸器、中压精馏塔热水再沸器、塔顶回收器、低压精馏塔再沸器、开工蒸汽加热器、甲醇冷凝器、循环气冷却器、甲醇循环换热器、多套EC反应器等设备制造。2023年,兰石重装又接连中标了胜帮科技股份有限公司的伊吾氢能环保科技绿电耦合二氧化碳捕集(CCUS)制高值化学品项目,以及华能陇东能源有限责任公司的百万吨级CCUS研究及示范项目,中标总金额超过7000万元,累计参与捕集与封存CO166万吨。

  多个“大单”的签署,不仅证实了兰石重装在CCUS重型设备制造上的实力,也进一步扩大行业重点领域节能降碳改造升级范围,鼓励加强绿色低碳工艺技术装备应用,有效带动全行业加大节能降碳改造力度,提升整体能效水平。

  “我们接洽的CCUS项目不仅能够提升公司碳减排能力,而且能够为我国大规模开展CCUS项目建设提供更丰富的设备制造经验和技术数据,促进二氧化碳在更广领域、更深层次的工业利用。”马涛表示,近年来重装公司还着力于企业数字化转型,先后建设完成了以压力容器制造过程为典型应用场景的焊接数字化系统,下料数字化系统;以设计工艺为业务场景的PLM系统等应用,并实现了全面集成。通过以上系统的全面应用,改进了二氧化碳捕集设备的设计工艺水平,提高了焊接质量和材料利用率,有效控制了制造成本,实现了产品的全生命周期管理。

  坚定前行,做创造奇迹的“造梦者”

  马涛介绍说,本次兰石重装中标的华能清能院碳捕集工程塔器及附属设备项目是能源领域首台(套)重大技术装备示范项目。该项目依托华能正宁2×1000兆瓦调峰煤电工程,采用燃烧后化学吸收二氧化碳捕集工艺路线,设计年利用小时8000小时,年捕集二氧化碳150万吨,捕集率大于90%,CO₂纯度大于99.5%,建成后将成为全球最大的CCUS项目。

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  兰石重装承制的开阳同辉气体有限公司年产20万吨食品级二氧化碳项目07MnNiMoDR钢制3000m³液态CO₂球罐

  “而且我们的客户华能还计划与石油企业合作,将未来捕集到的CO₂作为油田采油区的驱油剂,注入井下采油区,实现控水、增油。”他说,“这与我们公司的理念完全一致,都是为了将二氧化碳‘上天为害’转变为‘入地为宝’,实现低成本二氧化碳捕集、高效利用和煤电低碳超净排放,助力实现‘双碳’目标。”

  据了解,在国家有利政策推动下,新型碳产业发展前景十分广阔。预计到2035年,我国CCUS-EOR产业年注入CO₂规模将达3000万吨级,年产油规模将达1000万吨级。“这相当于新建设了一个辽河油田,可以消纳减排20余个大型炼化企业的年碳排放量。”他解释道。到2050年,我国驱油埋存CCUS-EOR和咸水层埋存CCS协同发展,年注入CO规模还将达亿吨级。同时,数个千万吨级大型CCUS产业化基地和产业集群将形成,经济规模将达万亿元级。基于此,兰石重装也将CCUS领域重型装备的开发和制造作为一项重要的未来市场进行规划。

  “下一步,我们公司还将在完善CCUS产业链上持续发力。”郭富永说,“第一,我们要朝着‘高端’二字进军,合力破解CCUS科学技术难题,打造高端设备产品的技术体系,勇当CCUS科技创新的开拓者。重点攻关低浓度CO₂低成本捕集技术,加强CO₂地质利用、化工利用、生物利用技术的研发。第二,我们还将持续参与CCUS示范工程,满足我国CO₂规模化利用设备需求。第三,为合力构建CCUS高质量发展良好环境,建立新型能源国际合作运行及投资体系,我们也将持续发挥头部企业的责任。第四,持续加强与上下游企业的交流与合作,共建石油、炼化、煤电、煤化工等碳排放企业命运共同体,与国际大公司、研究机构在‘一带一路’沿线国家共同建设一批CCS/CCUS项目,拓展CCUS产业国际合作朋友圈。”

  据2023年上半年财报显示,兰石重装营收和利润分别同比增长7.68%和7%,在严峻的行业市场形势下,可谓是提交了一份高分答卷。“我们就是始终坚持跟着政策走,哪里最需要我们,我们就在哪里顶上。”郭富永表示,核、氢、光储等新能源产业已成为该公司重要的业务支撑板块之一。下一步,兰石重装还将围绕现有产业布局,重点发展光伏、核能、氢能、储能等装备,着力提升科技研发和系统集成能力。通过打造新的核心产品实现国内市场领域的放大,国际市场在做精核心产品业务的同时,以“一带一路”沿线国家和新兴经济体为重点市场,多渠道加快推进国际化进程,力争到2025年,形成较为完备的新能源产业发展体系。

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