航天工程： “航天方案”助力产业低碳前行

　　煤炭清洁高效利用是推动能源绿色低碳转型、实现碳达峰碳中和目标的重要途径。航天长征化学工程股份有限公司(以下简称航天工程)依托中国航天在运载火箭和液体火箭发动机研制、生产和试验方面积累的优势，研发出航天粉煤加压气化成套技术，在中国现代煤化工产业发展史上书写了自主创新的华章。

　　党的十八大以来的十年，航天粉煤加压气化技术成功应用于50余个项目，遍布28个省份，累计签约气化炉120余台，投产运行70台。航天工程研发的粉煤加压气化装置被工信部和中国工业经济联合会认定为制造业单项冠军产品，终端产品涵盖现代煤化工各个领域，带动上下游近千亿元的产值规模。

山东润银生物化工股份有限公司应用的3500吨级超大型航天炉示范装置

　　站在新的历史起点，在“双碳”目标指引下， 2021年底，航天工程提出了加快布局煤炭清洁高效利用、高端装备制造、环保运营产业、绿氢工程技术四大业务板块的全新战略。围绕绿色环保和新能源两大领域，航天工程完成了工业废盐无害化、资源化和减量化处理的完整技术方案，开展了电解水制氢及储能的成套技术攻关。2022年，航天环保工程技术研究院落户浙江台州，致力于解决环保领域“卡脖子”技术难题，并依托丰富多元的技术储备，进一步培育战略性新兴产业。航天工程将开辟全新赛道，开启高质量发展的新征程。

　　自主创新

　　“航天方案”攻克煤气化难题

　　煤气化技术是煤炭清洁高效利用的重要技术方式，也是煤化工发展的龙头。在本世纪初以前，先进粉煤加压气化技术一直被国外公司垄断。当时，这种技术在国内规模较大的氮肥和甲醇企业已经有一定数量的引进。但由于国外技术专利费用高昂、技术复杂、装置投资大、维修费用高，一般中小企业很难承受，严重制约了我国煤化工产业的发展。

　　从产业需求出发，航天工程依托中国航天在运载火箭和液体火箭发动机研制、生产和试验方面积累的优势，研发出拥有我国完全独立自主知识产权的航天粉煤加压气化技术，一举打破国外技术垄断。以航天粉煤加压气化技术为代表的煤气化技术的成功实践，推动了中国现代煤化工行业的快速发展。

　　为尽快将航天粉煤加压气化技术投入工程应用，2005年和2006年，航天工程分别与濮阳市甲醇厂和安徽临泉化工股份有限公司签订了合作协议，2项示范工程先后破土动工。历经2年的努力，2008年10月13日，河南濮阳化工年产15万吨甲醇项目航天粉煤加压气化炉一次投煤成功。同年10月31日，安徽临泉化工年产20万吨合成氨原料路线调整改造工程开车试运行，一次投料试车成功，并于同年11月3日生产出合格产品。

　　航天炉的成功问世，为我国煤化工产业开启了一片新天地，被誉为航天技术应用产业放飞的“神七”。2个示范项目的相继点火成功，为航天工程航天煤气化技术向产业化推广迈出了重要一步。

航天炉应用于中化长山项目

　　步步为营

　　核心设备标准化系列化

　　2012年10月，航天工程自主研发的国内首套2000吨级航天炉，在河南晋开化工投资控股集团有限公司百万吨总氨项目中一次点火投煤成功，并打通了全部气化装置流程。这是当时国内最大的国产煤粉加压气化装置。该装置的成功运行，标志着我国在大型粉煤加压气化技术研制和关键装备制造领域又向前迈进了一大步，其多项技术成果填补了国内空白，总体技术处于国际领先水平。

　　首台2000吨级航天炉投产后，成熟的航天粉煤气化技术取得了领先的市场优势。可以说，在我国有煤化工的地方就有航天炉的身影。与此同时，面对新技术竞争的挑战，航天工程开始了新一代气化技术的研究，向大型化、高压化、智能化进发，引领行业技术发展方向。

　　2017年，航天工程承担了国家重点研发计划项目——大规模干煤粉气流床气化技术开发及示范项目的研发。该项目形成了日处理煤3500吨级6.5兆帕大型废锅-激冷型干煤粉气化技术，开发了大型气化炉及关键部件，建立了大规模干煤粉气化积灰防控新方法及关键技术，并形成成套技术。日投煤量3500吨级航天炉具有产量更大、技术指标更优、一次性投资更省、运行成本更低、环保水平更高等优势，代表着现代煤化工先进的煤气化技术方向。

　　2017年8月，日处理煤量3500吨干煤粉气流床气化成套技术在山东润银生物化工股份有限公司开始工业示范。2021年9月25日，装置投料试车并打通全流程，产出合格的合成氨产品。截至2022年9月15日，装置累计运行327天，运行期间气化装置操作弹性大，综合能耗低，“三废”排放达标，实现了安全、稳定运行。装置每年可减少煤炭消耗折标煤5万吨，减少二氧化碳排放13万吨，有效降低了合成氨的生产成本，每年可为企业增加效益3亿元。

　　目前，除上述装置外，航天工程又签订了2个项目，多个项目也在洽谈中。航天炉将助力更多企业实现低碳发展。

　　2022年2月，作为绿色技术工艺，“大型先进煤气化、半/全废锅流程气化”被国家发改委和工信部列入《高耗能行业重点领域节能降碳改造升级实施指南(2022年版)》，满足了煤化工生产大型化发展的需要，促进了煤气化系统节能减排，推动煤化工行业可持续发展，为我国煤化工行业节能降耗低碳高效发展提供强力支撑。

　　目前，航天工程核心设备气化炉、燃烧器、特种阀门已经形成了系列型谱，实现产品标准化、系列化;拥有独立知识产权的气化炉和烧嘴，可按需要实现不同压力、规模和流程的自由组合，核心设备全部国产化。

2022年航天环保工程技术研究院落户浙江台州

　　臻于至善

　　解决劣质煤高效转化痛点

　　“航天炉最大的特点是先研究透原料煤，再进行炉型设计，这是取得成功的关键。”中国煤炭工业协会原会长王显政表示。

　　航天工程一直致力于适应我国煤炭资源特点的自主知识产权先进煤气化技术的研发，全面分析了我国煤炭资源构成及煤质特性，布局了以烟煤、褐煤、无烟煤为气化原料的技术发展规划。针对不同煤种的气化特性，航天工程进行了大量研究工作，充分掌握了煤灰灰熔融、灰黏度、可磨指数、热解特性、燃烧实验等数据以及反应动力学等参数，开发出适用于不同煤种的粉煤气化解决方案。同时根据各类煤种气化特性，成功开发出褐煤、无烟煤气化炉，烧嘴及其配套工艺技术，并在中化吉林长山项目、山西晋煤华昱甲醇项目中得到应用。

　　褐煤作为煤化程度最低的煤，碳含量低，氢和氧含量高，具有水分及挥发分含量高、灰熔融性变化范围大、热值低、热稳定性差、反应活性高等特点。与烟煤和无烟煤相比，无论是作动力煤还是作原料煤，褐煤在品质上都存在较大差距，对其进行清洁高效加工的技术难度也更大。正因如此，目前国内褐煤的开发利用还不够充分，褐煤资源被闲置或低质化利用的现象普遍存在。如何有效开发利用好褐煤资源，成为提高我国煤炭资源利用率、有效落实国家能源安全战略的重要抓手之一，也是煤炭及深加工工业供给侧结构性改革的重要补短板工程，近年来持续成为能源领域关注的焦点。

　　为了扫除这些“拦路虎”，多年来，航天工程深入研究蒙东褐煤煤质特性，吃透了褐煤的气化特性、熔渣特性及煤粉的物化性质，针对性开发出新型烧嘴、新型气化炉及褐煤预干燥和输送工艺路线，实现了褐煤气化装置的高效、清洁、安全、稳定运行。中化长山尿素改扩建项目是首个应用航天炉褐煤清洁高效转化技术的项目。由于航天工程对褐煤气化工艺的适应性开发，该项目实现了长周期稳定运行，技术指标亮眼。

　　2019年8月31日，航天炉褐煤清洁高效转化技术通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。专家认为，该项技术拥有自主知识产权，自主开发了国内首套适用褐煤加工的粉煤水冷壁加压气化技术，可实现褐煤的安全、清洁、高效转化，整体达到国际先进水平。

　　2020年9月10日，航天炉无烟粉煤清洁高效转化技术被中国石化联合会组织的专家鉴定为系国内首套自主研发的、适用无烟粉煤的大型化粉煤水冷壁加压气化技术。该技术在晋煤集团华昱高硫煤洁净利用化电热一体化示范项目一期年产百万吨甲醇工程中成功应用，单台日处理干煤粉1500吨。装置自2018年8月打通全流程以来，实现了无烟粉煤的安全、清洁、高效转化和装置长周期稳定运行。

　　航天炉接连攻克了以褐煤、无烟煤为原料的气化难关，可应用于合成氨、甲醇、烯烃、乙二醇等煤化工领域，为劣质煤的资源清洁高效利用提供了有效途径。

航天工程为福建液空项目操作员提供仿真培训

　　特色服务

　　保驾装置“安稳长满优”

　　据业内资料统计，气化炉如能连续运行天数超过330天，其连续运行能力就达到了国际领先水平，而航天炉满负荷下最长连续运行时间长达485天，已经连续5次打破世界纪录。

　　2012年，安徽临泉二期项目中，航天炉不间断连续运行215天，首创世界气流床气化技术连续运行(A级)世界纪录。

　　2016年，安徽昊源一期项目航天炉不间断连续运行320天。接着，新疆玛纳斯项目航天炉连续运行407天。然后，安徽昊源一期项目航天炉长周期连续运行467天。

　　截至目前，最长纪录是安徽昊源项目航天炉长周期连续运行485天。

　　项目长周期稳定运行的关键，不仅得益于先进的气化技术，还需要完备的全生命周期服务做保障。航天工程坚持以市场为导向，秉承为客户创造最大价值的理念，提供了全生命周期服务模式，创造了显著的社会效益和经济效益。

　　为满足化工园区项目开车的需要，航天工程专门建成了行业唯一的仿真培训系统。该公司给客户技术人员提供免费培训，至今共开办45期仿真培训，服务了25家业主单位。仿真培训中所有的控制系统和化工园区的项目现场一模一样，唯一不同的是，化工园区项目现场数据来自于现场测量，仿真培训的数据是计算出来的，二者差距非常小。每个项目在投产前半年，客户的技术人员要到仿真培训中心经过2个阶段培训。第一阶段是理论知识，有专门的培训老师教授气化知识工艺知识、设备知识、控制知识。第二阶段是实际操作和故障处理。培训后航天工程还要考试测验，通过后才让技术人员持证上岗。装置从投产到满负荷运行，原来需要2个月时间，开车费用一般要6000万~8000万元，现在最快7天就能实现。项目早投产、早盈利，为客户创造了巨大价值。

　　2012~2022年的十年，是航天工程技术进步最大、技术实力提升最快的时期。

　　看科技大势，跨越发展。技术创新是企业的生命力，作为行业首家国家粉煤气化技术工程研究中心、国家企业技术中心，航天工程持续打造“1个创新平台、5个研发基地”，即国家企业技术中心平台，北京、兰州、台州、沧州、德国联合实验室研发基地。

　　看科技投入，力度十足。航天工程研发投入从2012年的0.4亿元增加到2021年的1.8亿元，研究经费增至10年前的4.5倍。

　　看科技产出，量质齐升。航天工程参与制订国家标准6项、行业标准1项，已获授权专利253项、PCT海外专利45项，专利许可收入达9亿元，实现了“技术+产业”一体化发展。

　　看科技潜力，未来可期。航天工程建成了核心设备、化工工艺、非标装备及特种泵阀等专有技术体系，打造了基础研究、试验研发、工业示范、技术集成的一体化创新能力，建立了气化机理实验室和丰富的煤质特性数据库，构建了以机理研究、技术研发、工程应用为核心的技术创新体系。航天工程正在建设的沧州新技术试验基地，将打造全球领先、行业唯一的综合技术研究、试验、示范平台，成为促进产业升级、完善链条创新、加速成果转化、引领技术进步的新高地。

　　十年间，航天工程的创新成果在生机勃勃的中国大地上落地生根;十年间，航天工程从粉煤气化领域的“初生牛犊”成长为以技术创新见长的产业高手，正朝着高质量发展方向继续破浪前行。

　　(图片由企业提供)