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煤炭行业

11年 800次,暖城煤的“飞天记”

日期:2024-12-20 来源:央广网 责任编辑:白雪文

11年,这是国家能源集团煤基航天领域特种燃料研究与开发项目从立项到研发成功的时间。

800次,这是这项技术应用于地面试验锤炼的次数。

2024年11月30日,在海南商业航天发射场,长征十二号运载火箭在万众瞩目中轰鸣升空,如同一道耀眼的流星划破长空,直指浩瀚星河。而推动这枚火箭腾空而起的,并非普通的燃料,而是源自国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司研发的煤油。这也是我国首次将煤油应用于“长征”系列运载火箭。

破晓,一块煤的万千可能

在人们的传统认知中,煤炭与高科技的航天领域似乎遥不可及。然而,这一刻,地心深处的烈焰与星际间的长征完美融合,将这看似不可能的组合变成了现实,也让鄂尔多斯煤实现了“飞天梦”。

“这一路,我们走了十多年,真是太不容易了”。回首往昔,国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司科信部负责人贾振斌感慨万千。十八年前,他从西安交通大学毕业,满怀憧憬来到了鄂尔多斯,从此便与煤直接液化技术结下了不解之缘。

时光回溯到2008年12月,世界首个百万吨级煤直接液化项目在鄂尔多斯成功投产,这标志着中国人将煤变成油的梦想终于变成了现实。依托这一项目,贾振斌和他的同事们惊喜地发现,煤直接液化油品中的一些组份竟然可以作为航天煤油的主要原料,其性能与石油基航天煤油不相上下,且更加稳定。于是,一个大胆的想法在他们心中悄然萌芽:能否通过科学技术,将煤炭转化为航天煤油,为国家的航天事业注入新的活力?

“你知道吗?我国现在使用的航天煤油,主要依赖环烷基原油炼制而成,环烷基原油储量仅占原油总储量的2%左右,适用于火箭燃料的油源更加稀少。”贾振斌向记者解释道,“而煤直接液化油品中的环烷烃含量却高达85%以上,具有‘一大三高四低’(即比重大、高体积热值、高体积比热容、高热安定性、硫含量低、氮含量低、芳烃含量低、凝点低)的显著优势。”

作为一个富煤贫油少气的国家,我国的航天煤油资源更是稀缺。如果能够用煤炭替代石油作为航天燃料,无疑将为国家航天能源战略提供有力的保障。

这一重大发现,让贾振斌和他的同事们兴奋不已。2013年3月,国家能源集团正式立项实施煤基航天领域特种燃料研究与开发工作,一场科技攻关的战役就此打响。

裂变,点煤成油的攻坚

然而,梦想的实现从来都不是一帆风顺的。这个项目完全依托我国自主开发技术建设,当时没有任何工业化经验可供借鉴。从最初的可行性研究到发射飞天,从实验室配方研究到工业化量产,每一步都充满了未知和挑战。科研人员们夜以继日地奋战在实验室和生产现场,一次次尝试,一次次失败,但从未放弃。

“中国航天科技集团第六研究院一直在寻找和论证航天煤油的新油源,但一直没有找到。”贾振斌继续说道,“直到2014年7月,我们鄂尔多斯煤制油分公司与航天六院开始了全方位的科技合作,这才加快了煤基航天煤油研发和工程应用的进程。”

“传热特性是煤油能否应用于航天领域火箭发动机的关键所在。”为了验证煤油和火箭发动机的适配性,他们四处奔波,最终找到了西安交通大学多相流国家重点实验室。经过两个多月的艰苦实验,他们终于验证成功,煤油可应用于火箭发动机。

但这只是万里长征的第一步,如何将这一科技成果应用于实践并实现量产,成为了摆在他们面前的又一道难题。航天煤油需要从煤液化油品的特定组分中提取,最大的难点就是工艺操作参数的控制。

“减压塔的真空度对产品质量影响很大,而且控制要求非常精准。”鄂尔多斯煤制油公司煤液化生产中心分管生产的副经理马翔介绍说,“因为减压塔的真空度会受到气温、进料量等多种因素的影响,所以在调整过程中稍有不慎,就会直接影响到产品的质量。这也是我们整个生产操作环节中比较困难的部分。”

蝶变,闪耀星河的璀璨

面对困难,科研人员们没有退缩。他们一次次试验,一次次优化,经过部件试验、台架试验等一系列研究和实装应用考核,完成数十个批次的煤基航天煤油工业化化生产,累计生产煤基航天煤油超过8000吨。

在承担本次发射任务之前,煤基航天煤油已经参与了多个型号火箭发动机的热试车800余次,点火时长超过13万秒。作为新一代大推力运载火箭发动机的主动力燃料,煤油具有推力大、绿色环保、储运方便、经济性高等诸多优点。

“这块煤炭的飞天之旅,不仅是我们技术实力的体现,更是对鄂尔多斯煤炭产业转型升级的鼓舞。”贾振斌满怀信心地说,“我们将继续加大科技创新力度,为国家的航天事业和能源安全贡献更多力量。”

如今,走进鄂尔多斯煤制油分公司的厂区,只见百米高塔比肩而立,球形储罐星罗棋布,望不到头的管道纵横交错。这个世界首个百万吨级煤直接液化项目正在进行二代技术工程化升级改造,预计到2028年,年产300万吨煤液化升级示范项目将在此建成投产。届时鄂尔多斯煤制油产业有望完成每年500万吨年产量,“朋友圈”也将向着“深空、深海、深地、深蓝”持续探索延伸,“星辰大海”就是“暖城煤”的未来,越来越现实的梦想。(牛淑娟 杜亚儒 麻志强)

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