时至九月,塞上榆林天朗气清。这座坐落于黄土高原腹地、黄河“几”字弯中心的能源重镇,正悄然掀起一场深刻的能源产业变革。
为期三天的第二十届榆林国际煤炭暨高端能源化工产业博览会、第四届西部氢能博览会近期在陕西榆林落下帷幕。本届展会以“低碳能化 氢创未来”为主题,9万多平方米的展馆内,856家国内参展企业集中展示新技术、新装备。透过这场国内能源行业的重要展会,既能触摸到技术迭代的前沿脉搏,也能清晰窥见我国煤化工产业向着高端化、多元化、低碳化迭代升级的坚实步伐。
“井下现有多少作业人员?”“带班领导身处哪个作业点位?”“综采作业有没有安全隐患?”……煤博会交互展台前,面对一连串井下安全问询,参观者通过人机交互提问,煤矿企业自主研发的“巴煤小智”AI智能体短短数秒就能给出精准答复,解决过去耗时数小时才能处理的难题。
据陕西延长石油矿业有限责任公司信息管理部负责人陈立明介绍,公司研发的这款智能体深度融合了矿井现有的业务系统,为矿井安全管理提供从井上到井下的全链条智能化支撑。
本届煤博会上,一批煤化工产业新技术、新装备集体亮相。智能液压支架、井下皮带巡检机器人、5G工业路由器等硬件装备整齐陈列;矿山数字孪生、设备全生命周期管理平台、井下人员精确定位系统同步演示,全方位展现煤炭开采智能化、高端化转型成果。
展会上,一套“智能分选机器人系统”硬件设备吸引不少年轻人排队体验。这套设备现场演示煤矸石分拣作业,趣味十足的操作如同“抓娃娃”游戏。来自山东的客商王飞龙向记者介绍,和传统人工分拣相比,这套机器人的作业效率提升3倍以上。
榆林中科洁净能源创新研究院相关负责人介绍,煤化工、炼油化工生产排放的二氧化碳、硫化氢等废气,可转化为生产原料,重新纳入工业生产链条。以石脑油二氧化碳耦合制芳烃技术为例,这一技术将二氧化碳作为生产原料,在加工石脑油的同时消耗二氧化碳,产出化工产品,“建成一套年处理100万吨石脑油的生产装置,每年大约可减少15万吨碳排放”。
氢是煤化工产业所需的重要原料之一,产业降碳必须从制氢入手。在陕西氢能产业发展有限公司展台,展出了多个朝着零碳方向探索的项目。
陕蒙百万吨级绿氢基地及输氢管道项目就是其中之一。记者了解到,项目建成后,每年可制造和运输绿氢96.79万吨,减少二氧化碳排放4800万吨以上。
从“挖煤卖煤”到“卖煤制品”、从单一燃料到高端材料、从高碳排放到绿色低碳……榆林煤博会上,一条鲜明的产业升级脉络清晰可见,直观映照出我国现代煤化工产业向高端化、多元化、低碳化前行的足迹。
产业实践:井下地面齐发力 一块煤的价值越挖越深
煤博会上集中亮相的创新成果,并非停留在纸面的概念产品,而是在矿区井下反复打磨、落地验证的实用技术。为直观感受智能绿色矿山的真实变革,记者走进位于榆林的陕西延长石油矿业巴拉素煤矿。
乘坐罐笼下行不到两分钟,记者便抵达地下500米的井下。眼前所见,彻底颠覆了人们对传统煤矿漆黑、尘土飞扬的固有印象:井下大巷灯火通明,通风系统全天候稳定运转,5G网络实现全域覆盖,巷道两侧密布的传感器,不间断采集井下安全数据。
行至采掘作业区附近,10余座井下“幸福驿站”格外暖心。针对矿区区位偏远、煤矿工人劳动强度大的现实,企业将民生保障阵地延伸至采矿现场。驿站配备移动式就餐服务台、环保移动卫生间、井下超市等,一线工人结束作业后,便能在这里吃上热乎饭菜,短暂歇脚休整。
继续向前行进,记者来到了综采作业面,井下设备轰鸣、有序作业。
“煤炭是不可再生资源,为提高资源回收率,我们取消了‘留煤柱’的传统做法。”陕西延长石油矿业有限责任公司党委书记、董事长魏东说。
过去井下开采煤炭,相邻两条巷道之间,会特意留下一大块厚厚的煤炭不进行开采,这块留下来的煤就叫煤柱,相当于一堵“煤炭承重墙”,用来顶住岩层压力、保护巷道不垮塌。但代价是,这部分煤炭就被永久埋在地下,再也采不出来,造成巨大的资源浪费。
沿空留巷无煤柱开采技术,就是改用加强支护的手段留住巷道,提高煤炭采出率。“如果在延长石油矿业公司全系统推广,预计可回收煤炭资源5亿多吨,相当于一座大型煤田。”魏东说。
井下掘进环节同样实现技术迭代。过去巷道掘进支护工序繁杂、耗时长,是制约产能释放的瓶颈。新一代掘锚一体机投入使用,把多道人工工序整合为自动化连续作业,作业效率大幅提升,也缩短了工人直面高危作业环境的时长。
在延长石油矿业公司魏墙煤矿的调度指挥中心,大屏实时回传井下画面,450米超长智能化综采工作面内,采煤机割煤、液压支架支护、刮板输送机运煤整套设备自动协同运转。
“450米超长智能化综采工作面通过‘长工作面+智能化’的组合模式,实现了效能跃升,不仅解决了生产接续难题,还大大降低了工程建设成本。”魏墙煤业公司党委书记、董事长罗民智介绍,工作面集成5G通信及AI感知技术,可实现一键启停、远程操控,单班产量可达12000吨,生产效率较改造前提升150%。
“智能化改造不是花架子,关键要实用、管用。我们打造超长智能工作面,核心就是‘减人、提效、增安’。”魏东说。目前该工作面单班作业仅需8人左右,年产能可达700万吨。依托陕北厚煤层资源,当地一批大产能智能化工作面相继建成投用。
地下把煤炭高效开采出来,地面化工装置则推动煤炭完成从“燃料”向“材料”的价值跃迁。黑乎乎的原煤经过精细化工转化,变身煤基航天煤油、高端精细化学品、可降解新材料,小到新能源汽车方向盘、可降解医用骨钉,大到航空特种油品、电池电解液溶剂,都有煤基产品的身影。
在陕煤集团榆林化学有限责任公司展台,1500万吨/年煤炭分质清洁高效转化示范项目正吸引着参会者的目光。项目打通煤制烯烃、煤制芳烃两条生产路线,经过热解、分馏、深加工等工序,一块煤就能加工出45种产品,覆盖基础化工、精细化工、新能源材料、特种燃料等多个品类,实现现代煤化工、石油化工、高分子材料产业链既深度融合又错位发展。
据了解,未来,这个项目还将进一步拓展和延伸产业链,生产聚乙烯、聚丙烯、高吸水性树脂等8类别新材料产品。
专家声音:把脉产业走向 探寻高质量发展路径
煤博会期间,煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展交流活动如期举行。院士、专家、企业代表齐聚榆林,结合当地产业实践,分析我国煤化工产业面临的机遇和难题,给出接地气、可落地的发展建议。
中国工程院院士、中国煤炭科工集团首席科学家王国法谈到,面对能源转型,煤炭产业不能简单做“减法”,而是要拉长做全煤炭上下游产业链,推动煤炭不再只当“燃料烧”,实现“燃料与材料并重”的转型。
“把煤炭开采、煤电生产、精细化工和新能源统筹搭配起来,上下游协同发力,打造煤电、化工相互融合的产业新格局。”王国法说。
如今煤制油、煤制气、煤制烯烃这些技术已经发展成熟。依托国内稳定的市场需求和产业政策引导,现代煤化工产业稳步发展,煤炭变身各类工业原料、材料,为各行各业供给基础化工产品,是保障我国能源安全重要的一环。
在王国法看来,想要把煤炭的材料价值充分挖掘出来,就要推进煤炭分质分级利用,最大限度发挥各类煤种的利用效率,同时要按照“煤炭-煤化工-新能源”一体化集约化布局,实现融合发展。
煤化工如何补齐国内高端新材料短板,是会场讨论的另一大热点。
中国工程院院士、大连理工大学教授蹇锡高表示,我们国家高分子材料产量很大,但不少高性能的特种材料还存在缺口。煤化工拥有原料成本优势,有望进一步降低高端工程塑料的生产成本,为破解国外技术制约提供新路径。
“推动煤化工产业链向高端新材料领域延伸,将不断满足国家发展重大需求,不仅在航天航空、车辆船舶、核能、石油等领域可以突破传统技术壁垒,也必将在能源、医用、电子、人工智能等领域催生新技术发展。”蹇锡高说。
想要实现煤化工降碳,氢能是很重要的抓手。中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授彭苏萍在交流活动中提出,除了氢气之外,绿氨、绿色甲醇这类广义的氢能产品,也是全球能源变革的重要方向,对我国建设新型能源体系意义重大。
他表示,国内已经初步搭建起氢能全产业链体系,但制氢设备、储存运输装备、核心零部件等方面还存在明显短板。“未来十到二十年将是我国氢技术与产业发展重要机遇期。”
与会专家达成共识:煤化工走向高端化、多元化、低碳化,绝不只是改造生产工序这么简单,而是从煤炭开采、化工加工,再到和新能源互相融合的全方位、系统性变革。
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