突围之路

——包头化工成功完成高压煤浆泵曲轴工业化应用试验

神华包头煤化工有限责任公司   张晓刚

煤化工装备国产化是一项重大的科技攻关课题，现阶段我国在该领域的大部分装备已实现国产化，但还有少量装置需要进口，高压煤浆泵就是其中之一。

4月8日，随着1号高压煤浆泵负荷在88立方煤浆下运行达96小时，包头化工成功完成高压煤浆泵国产化科研项目核心部件曲轴的工业化应用试验。此举标志着由包头化工与陕西航天动力公司合作开发的高压煤浆泵国产化创新项目成功突围国外技术垄断，取得阶段性重要进展。

问题突显 解决“卡脖子”问题势在必行

“富煤、贫油、少气”是我国能源发展面临的现状，发展煤化工对能源结构调整和能源安全保障具有重要意义。然而，如何摆脱国外技术垄断和受制于人的被动局面，走出一条自主研发之路，是煤化工人长期思考和探索的命题。

“煤化工行业需要高可靠性、长周期运行的水煤浆输送设备，双软管隔膜泵便应运而生。而高压煤浆泵作为双软管隔膜泵设备中的一种，占领了煤化工行业80%以上的份额。”包头化工质量技术部技术管理主管孙高攀在介绍高压煤浆泵国产化项目时告诉笔者。

据介绍，高压煤浆泵在现代煤化工产业的应用比较广泛，是气化系统中较为关键的设备之一，气化装置能否安全、稳定、长周期高效运行，一定程度取决于高压煤浆泵的运行状态。

包头化工气化工艺采用美国GE公司的水煤浆加压气化技术，设计7台气化炉，采取5开2备的运行模式，单炉日投煤量1500吨。每台气化炉所使用的水煤浆输送设备为高压煤浆泵系统，采用双软管隔膜泵技术，而双软管隔膜泵技术和市场长期被国外公司垄断。

2018年，包头化工在提升气化装置1号高压煤浆泵运行负荷时，发现电机震动较大的问题。在与国外专家进行多次沟通，并对曲轴连杆轴承进行重新安装，更换了电机支架减震套后，但始终未能解决电机震动较大这一问题。

国外设备不仅采购价格高、易损件消耗大，并且作为进口产品和零备件存在供货周期长、付款条件要求苛刻、售后服务不及时等诸多问题，导致国内煤化工企业备件库存占用资金量大、生产成本高等被动局面，成为了影响国内新型煤化工企业高效发展的“卡脖子”问题。

展开合作 设备国产化项目攻关突围

走关键核心装备的国产化替代路线，是我国煤化工项目发展的必由之路。

为摆脱受制于人的被动局面，包头化工借助国家能源集团和中国航天科技集团开展战略合作，着力进行技术创新的良好时机，于2019年元月和陕西航天动力高科技股份有限公司达成共识，发挥在各自领域的技术优势，坚持走“军民结合、寓军于民、协调发展”的道路，以振兴民族工业为己任，共同开展高压煤浆泵国产化项目研发。

高压煤浆泵系统由高压变频电机、变频器、大速比减速机、动力端总成、传动总成、液力端总成、机电液控制系统、进出口稳压系统及泵组控制系统组成，属于不易磨损件。但作为水煤浆气化装置的关键设备，其运行质量好坏直接影响到系统的运行周期。

此次高压煤浆泵国产化项目共包含高压煤浆泵整机、关键部件及控制系统等研发内容，项目采取分步实施的思路将各部件逐步国产化，最终实现高压煤浆泵整机国产化目标。

“为确保高压煤浆泵国产化一次成功，我们联合陕西航天动力高科技股份有限公司，通过研究决定先从关键部件进行改造，然后再对泵整机及控制系统进行研发攻关，逐步实现整泵国产化。”孙高攀介绍说。

曲轴是高压煤浆泵最关键的设备，并且采购成本较高。从曲轴入手进行国产化改造，成了包头化工确定的破题之选。在研发前，技术人员根据高压煤浆泵实际运行过程中出现的问题，从曲轴受力关键点、性能、材质以及有利于检修施工等方面提出优化意见，争取实现“缩短设备检修更换时间，提高运行效率”的目标。

2019年12月，经过双方技术人员刻苦攻关，国产高压煤浆泵曲轴的研制工作顺利完成。“重器”从陕西航天动力运送到包头化工厂区的那一天，在场人员发出了热烈经久的掌声，因为曲轴的成功研制，标志着向打破国外技术垄断、实现整泵国产化迈出了坚实的一步。

成功试验 迎来设备国产化攻关曙光

今年2月份，正值举国上下全力抗击疫情的关键时刻，包头化工甲醇中心的全体员工又迎来一场“硬仗”——借助气化装置1号线停工检修时机，对1号高压煤浆泵进行“换芯”。国产曲轴的更换，将为解决高压煤浆泵电机震动问题，同时给整机国产化提供有效的运行数据。

为确保顺利完成曲轴更换及设备检修，实现气化炉一次开车成功，甲醇中心在做好疫情防控的同时，从检修项目停工计划、技术措施落实、安全作业保障、检修质量标准、检修进度把握等方面进行全面部署，配备7名员工专职负责曲轴更换工作，安全、优质、高效地完成了任务。

贾磊是甲醇中心气化装置设备工程师，全程参与了此次国产曲轴的更换工作。他说：“这是近十年来，我们第一次在没有外方技术人员指导的情况下，全程自主完成的关键设备安装工作。从对曲轴的测量、安装尺寸的控制以及轴承安装完以后的盘车试车等工作，完全由我们自己完成。”

经过96个小时的高压煤浆泵曲轴工业化应用试验，国产曲轴运行性能与进口曲轴基本相同，有些运行参数甚至优于进口设备，有效解决了高压煤浆泵高负荷运行过程中电机震动较大问题。

据了解，高压煤浆泵曲轴是水煤浆气化工艺关键设备的核心部件，该部件最终实现国产化，将打破高压煤浆泵曲轴被国外公司垄断现状，每根曲轴的采购费用可减少约300万元。由此带来的经济效益不言而喻，更为重要的是，藉此可有效带动民族工业的技术提升。

高压煤浆泵曲轴工业化应用试验的完成，不仅标志着包头化工在高压煤浆泵国产化创新项目方面迈进了一大步，同时也为同类煤化工项目更加安全稳定运行提供了有益的借鉴和并带来新的曙光。