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11年研发 800次试验 鄂尔多斯煤终圆“飞天梦”
发布时间:2024-12-18 09:49:00      作者:牛淑娟 杜亚儒 麻志强      来源:《鄂尔多斯日报》      【  保存
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  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。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航天煤油,这也是我国首次将其应用于“长征”系列运载火箭。
  航天与煤炭,一个“天上”、一个“地下”。然而,这一刻,它们完美融合,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”。
  破茧之志:小煤块的大心愿
  “这一路,我们走了10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经理贾振斌感慨万千。18年前,他从西安交通大学毕业,满怀憧憬来到鄂尔多斯,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,这标志着我国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。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?
  作为一个富煤贫油少气的国家,我国的航天煤油资源十分稀缺。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。而鄂尔多斯这片煤海,或许可以破解这一难题。
  “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。”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。
  蝶变之路: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研发,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。
  科研人员夜以继日奋战在实验室和生产现场,一次次进行尝试,失败了再推翻重来,从未放弃过。
  “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。”贾振斌继续讲述,“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全方位的科技合作,加快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。”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,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,成为摆在面前的又一道难题。航天煤油需要从煤液化油品的特定组份中提取,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。”鄂尔多斯煤制油分公司煤液化生产中心副经理马翔介绍说,“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。这也是整个生产操作环节中比较困难的部分。”
  星际之旅:煤火映照的“天路”
  面对困难,科研人员迎难而上。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10批次的煤基航天煤油工业化生产,累计超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。“这次的飞天之旅,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,鄂尔多斯煤制油产能有望完成每年500万吨,鄂尔多斯煤的“朋友圈”也将向着“深空、深海、深地、深蓝”持续延伸,追寻更广阔的星辰大海! 

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