6月18日,中煤陕西能源化工集团有限公司(以下简称中煤陕西公司)中煤榆林煤炭深加工基地项目主装置正式开工建设。这个被生态环境部列为环评典型案例的示范项目,在国内首次于设计阶段就制定了全生命周期的碳中和路线图,致力于打造煤化工行业绿色低碳精品示范工程。
近年来,中煤陕西公司秉承数字化转型、绿色低碳创新发展理念,成为“源动力”强劲、“智造范”十足、“科技感”满满的智能型化工企业,先后获得国家首批智能制造试点示范、“工业互联网+危化安全生产”试点建设单位、中国工业碳达峰领导者、陕西省“绿色工厂”等多项荣誉,成为现代煤化工产业高质量发展的标杆。
厚植“基因”绿色发展成色十足
作为中国中煤在陕西布局发展的全资子公司,中煤陕西公司主要负责煤炭、煤化工、电力、铁路、新能源等项目投资建设和生产经营,也是中国中煤在陕首个大型现代煤化工企业,拥有煤化工厂区、大海则煤矿、禾草沟煤矿、新能源公司等企业,主要产品产能包括205万吨/年甲醇、60万吨/年聚烯烃、2500万吨/年煤炭等。其中,煤化工项目一期工程205万吨/年煤制甲醇、30万吨/年聚乙烯、30万吨/年聚丙烯等装置2014年7月建成,是陕西首批投产的煤制烯烃项目之一。
项目建设伊始,中煤陕西公司就将打造“本质安全、稳产高效、绿色低碳、卓越运营”的智能绿色工厂作为目标,顺应煤炭清洁高效利用要求,坚持存量提效、增量转型发展思路,围绕绿色低碳和数字化升级开展全产业链、全生命周期顶层优化设计,推动数字技术与能源技术深度融合,在安全运行、节能降耗、科技创新、清洁生产、新产品开发等方面成效显著。
项目建成投产10年来,始终保持安稳长满优运行,气化炉、聚烯烃等装置刷新多项行业运行周期纪录,成为国内首套实现3年一大修的煤制烯烃装置。聚烯烃产量连续7年保持70万吨/年以上,产品综合能耗、单耗持续下降,为国内同行业领先水平。
中煤陕西公司在环保方面加大投入力度,以建设绿色环保型煤化工企业为目标,在项目规划、设计之处,将绿色环保作为先决条件考虑,积极采用治污、减排新工艺、新装备,确保“三废”排放优于国家及地方规定的排放标准。煤化工项目一期环保类设施投资7.4亿元,占总投资的3.4%。
近年来,中煤陕西公司积极引进先进环保治理技术,不断实施超低排放改造,推进低碳清洁发展。大海则煤矿产生的矿井水处理后,通过管道输送到煤化工厂区作为生产系统的主要水源,实现综合利用。生产废水、生活污水经SBR污水处理装置处理后,与循环水排污水、脱盐水排污水合并进入1400吨/小时回用水处理站,产水作为循环水补充水,浓盐水排入园区污水处理厂。锅炉烟气各项指标满足超低排放标准,含硫工艺废气引进国外技术,并通过改造进一步提高处理效率,二氧化硫平均排放浓度远低于国家标准。低温甲醇洗工艺尾气以及污水处理产生废气、甲醇装卸废气、水煤浆制备等含挥发性有机物废气,也采用先进技术得到有效回收治理。
固废治理方面,一般工业废渣优先考虑综合利用,生化污泥、烯烃分离废碱液送水煤浆制备系统处置,气化细渣脱水后送锅炉掺烧利用,锅炉渣委托榆横工业园区渣场进行处置。
“我们与中国科学院过程研究所合作,正在准备实施建设80万吨/年气化灰渣综合利用示范项目,采用分级选碳、活化铝硅分质、全固废凝胶材料制备等技术,通过碳灰分离,在回收气化粗渣中高品质可燃精碳的同时,低碳渣制备12万吨水玻璃联产聚合氧化铝、30万吨固废凝胶等材料,实现变废为宝。”中煤陕西公司煤化工事业部副总经理付来利介绍,该项目建成后,预计年新增产值2.33亿元、利润8000万元,形成固废综合循环利用产业链。
“慧”用煤炭 打造智能矿山样板
作为中煤陕西公司煤化工项目的主要配套资源、现代化矿井,大海则煤矿煤炭产能达2000万吨/年,是中国中煤打造蒙陕亿吨级煤炭基地的重要支撑。
“检查完毕,可以开工生产。”在大海则煤矿生产控制指挥中心,员工通过电脑及搭载5G网络技术的通讯设备,与置身650米深井下的智采中心党支部书记袁金星实时对话、传递生产指令。伴随泵站、破碎机、转载机、刮板运输机指示灯依次亮起,井下采煤机开始转动,完成了一次远程控制采煤机作业。
这是大海则煤矿每日“智”取乌金、慧“用”煤炭的一个缩影。作为世界最大立井煤矿,该矿率先应用“规划割煤+自动跟机+远程控制”的智能综采技术,通过融合5G技术、工业互联网、大数据、人工智能等“智慧大脑”,矿井生产、洗选全流程采用智能化控制联动,开创“工作面自动掘进+地面远程可视干预”的智能掘进模式。2024年3月,该矿井通过“国家首批智能化示范煤矿”验收。
通过全井一套体系、一张网络、一个中心建设,实现智能综采、智能掘进、智能洗选装车、智能主副井提升、智能监测监控等全流程智能化管控。选煤厂也在多场景应用智能机器人,多岗位实现无人远程集控,在行业内首次实现数字孪生全覆盖,煤炭洗选加工、采制化、装车全流程“无人化”。而且煤炭采样、制样、化验全流程自动化,从源头保障煤炭品质分析检测的准确性和时效性。
大海则煤矿生产的原煤通过栈桥皮带直接输送到3千米以外的选煤厂。据介绍,这是国内最长的成套式模块装配栈桥,该矿还拥有行业最大的智能定量装载皮带系统及10万吨原煤气膜储仓,装备国内载重能力最大的宽窄罐笼等。
作为新建矿井,大海则煤矿秉持智能化建设与矿井安全高效、绿色开采、低碳发展统一协调理念,采用智能化管控技术,实现“人机料法环”全覆盖监测监控,主运输、变电所、泵房、通风机房、压风制氮等固定场所无人值守,水、火、瓦斯、地压等灾害全面监测预警。
大海则煤矿以保护生态环境、降低资源消耗、提升经济效益为目标,将绿色矿山建设贯穿于主体工程、地质环境保护与恢复治理整个过程,在矿区环境、资源开采、资源综合利用、绿色低碳、生态修复与环境治理等方面成果显著,矿区裸露面积绿化、矸石离层注浆充填、“三废”得到绿色合规处置。
本着“宜林则林、宜耕则耕、宜景则景、宜建则建、宜水则水、宜草则草”的原则,大海则煤矿坚持矿山地质环境治理恢复与土地复垦聚焦绿色发展,积极探索煤炭、煤化工固废处置。2024年4月,该矿建成投运陕西省首个百万吨级煤矸石覆岩离层注浆充填示范项目,实现规模2000万吨的超大型矿井矸石零排放,使煤矸石全部在地下安全有效处置。
“智”护生命 提升本质安全水平
作为国家“工业互联网+危化安全生产”建设试点单位,中煤陕西公司始终坚持“安全为天、生命至尊”的安全文化理念,践行“以人为本、少人则安”的理念,经过十余年的探索实践,逐步形成了人本化、标准化、专业化、精细化、定置化、数字化“六化”强安管理模式,使安全管理在“面”上统筹推进,在“线”上细化措施,在“点”上抓实工作,保障化工装置安稳长满优运行。
中煤陕西公司通过认知升级、管理创新、服务模式变革和技术赋能,采用数字化、智能化手段,不断提高本质化安全水平,生动回答了“安全生产工作为了谁”的问题,为煤化工行业安全生产管理提出了有益探索与实践。
在中煤陕西公司,处处都有一个智慧“大脑”在呵护着员工的健康和安全。
员工进入厂区门口时,高清摄像头拍摄扫描每位员工面部表情,监测其精神状态,发现情绪异常后台实时提醒。中央控制室内设立的精神状态智能监测仪,采用非接触式智能检测的方式,对当班员工的血氧、血压、心率、精神状态、心理压力进行检测,片刻间各项指标便显示出来,确保人员精神状态良好才能上岗。
中央控制室内配套设立了状态恢复室,夜班员工每人可轮流休息2个小时。对于班中精神状态不佳或身体不适的员工,也可到状态康复室进行短暂休息;设立了咖啡屋、沙龙室等休闲区,免费供应咖啡和点心,为员工提供班中休息和放松空间,员工在音乐中闲聊、读书,还能通过大屏幕看到生产运行实时监控画面。
该公司还推行关键设备智能巡检、无人机巡检、人员定位、关键机泵和动静设备状态实时监测、受限空间作业和生产操作报警可视化、非接触式交接班等智能化管理模式,将外操室、本地集控室等人员密集场所撤离现场红线区域,逐步实现红线区域少人化、无人化管理,降低安全生产管理风险。
如今,中煤陕西公司煤化工厂区75%的核心生产单元实现了智能生产控制,操作人员由原来的操作者转变为监控者,员工可以通过手机端实现远程非接触式交接班。该公司在行业首创推行“五班两倒”管理新模式,员工劳动强度显著降低,幸福指数极大提升。
节能减碳 加快能效管控步伐
惟创新者进,惟创新者强。中煤陕西公司坚持存量提效、增量转型发展思路,通过科技创新、深挖内部潜力,实施节能减碳技术改造,实现源头控碳、过程降碳、末端减碳。
为改变水煤浆行业长久以来制浆能耗高、煤浆浓度低的局面,中煤陕西公司早在2017年就采用中煤科工清洁能源股份有限公司开发的第三代煤浆提浓技术进行系统改造,煤浆浓度提高了4.1个百分点,有效合成气含量提高3.02个百分点,每年可处理化工污泥12万吨、减少二氧化碳排放14.09万吨,经济和社会效益显著。
在此基础上,中煤陕西公司突破传统制浆观念,在级配理论、制浆工艺以及专用设备等方面不断创新,联合中煤科工开展第四代分形级配高浓度水煤浆制备技术研究,去年在该公司建成100吨/小时工业示范项目并开展运行试验。
付来利介绍,该技术以“以破代磨”和“整形研磨”为新型制浆理念,通过“破碎+整形”一体化替代传统的“破碎+棒磨机”制浆工艺,既解决了单棒磨机制浆浓度低的弊端,又显著降低了第三代制浆技术能耗偏高问题。该成套技术试验结果表明,煤浆浓度可提高至65%~66%的行业最高水平,在同等规模下制浆系统电耗可降低30%左右,煤浆黏度≤1000mPa·s。与三峰级配制浆工艺技术相比,投资降低20%~35%,运行成本降低15%~25%,大幅降低气化耗煤量,年可减少二氧化碳排放30万吨。
化工行业属设备使用重点领域。前不久,工业和信息化部、国家发展改革委等七部门联合印发《推动工业领域设备更新实施方案》,加快落后低效设备替代,更新升级高端先进设备。中煤陕西公司积极响应,对电动机进行能效对标核查梳理,筛查出低能效电动机335台,总功率达8040千瓦,尽管不属于淘汰落后电机,但更换为更加节能的1级能效电机。目前,已完成电机招标采购工作,计划今年7月逐步实施更换。
在过程控碳方面,中煤陕西公司建立了智慧电厂、蒸汽优化、循环水优化、能源评价和环境监测监控等平台,率先实现煤化工行业全过程用能优化和全过程污染物信息化控制,推行煤化工和电厂板块碳排放数字化管理。
同时,该公司还与榆林城投佰盛公司合作实施100万吨/年二氧化碳利用项目,实现末端减碳。该项目利用低温甲醇洗脱碳装置排放的工业二氧化碳尾气、变换冷凝液汽提尾气等为原料,年产100万吨液体二氧化碳、2万吨碳酸氢铵及1万吨工业氨水。目前,项目一期50万吨/年二氧化碳利用装置已建成投产,综合效益显著。
超前谋划 争当行业“碳”路先锋
占地面积超1000亩的中煤陕西公司中煤榆林煤炭深加工基地项目(即煤化工二期项目),施工现场彩旗猎猎,场地平整、地下管道等部分前期工程正在施工。该项目以煤为原料年产220万吨甲醇、90万吨烯烃装置及相关配套设施,同时建设25万吨/年LDPE/EVA延链增链及配套工程项目,是我国温室气体排放环境影响评价试点示范项目,承担了3000吨级气化半废锅流程及40MW超大功率电机两项应用示范任务。
中煤陕西公司副总经理、煤化工二期项目指挥部总指挥周永涛介绍,公司通过温室气体排放环境影响评价,实行了一系列减污降碳协同控制措施。比如气化炉采用节能的半废锅流程水煤浆加压气化先进工艺,副产的高压蒸汽全部利用发电,空分装置大型压缩机透平由蒸汽驱改为电驱,大幅提高电气化比例,彻底取消燃煤锅炉,使燃料煤归零,每年可减少二氧化碳排放量53.43万吨;建设52MWp分布式光伏项目,利用可再生能源电解水制备的“绿氢”和“绿氧”作为煤化工的氢源和氧源,每年减少二氧化碳排放6.61万吨。低温甲醇洗高浓度二氧化碳尾气实施捕集利用,年减排二氧化碳100万吨。
煤化工二期项目总投资238.88亿元,其中仅环保投入就超20亿元。该项目通过采用余气余热发电、多级热量回收、循环水闭式循环等工艺组合,以及工艺技术集成、多能互补耦合、能量梯级利用、一期二期互联互通等大幅降低物耗能耗,能源转换效率高达48.26%。项目建成投产后,预计单位烯烃产品综合能耗2090千克标煤/吨,单位烯烃产品新鲜水耗9.15吨/吨,单位烯烃产品二氧化碳排放强度6.83吨/吨烯烃,达到《现代煤化工行业碳排放基准》领先水平。
站在排头不让,揽住红旗不放。中煤陕西公司煤化工二期项目在国内首次于设计阶段就制定了全生命周期的碳中和路线图,在工艺技术方案、产品高端化和多元化、先进能效、绿色低碳等方面,进行全方位顶层优化设计,按照“两个联营+”新理念,统筹推进煤炭、煤电与可再生能源示范,利用“绿氢”和“绿氧”作为煤化工的氢源和氧源,捕集回收装置副产的高纯度二氧化碳,实现“发展煤、利用煤、超越煤”,打造全生命周期不落后的精品工程。
“我们高站位谋划、高标准推进煤化工二期项目,就是牢记‘国之大者’,主动顺应‘双碳’战略目标和煤炭清洁高效利用新要求,坚持煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展思路,厚植绿色低碳和数字化转型的制胜基因,在节能减排、低碳绿色、智能制造等方面‘碳’索不止,为行业转型发展提供全新的‘中煤案例’,构建共治、共享、共智、共赢的产业生态。”中煤陕西公司党委书记、董事长李俊杰说。