在廣袤的田野上,玉米秸、麥秸等農業廢棄物往往面臨焚燒或廢棄的困境;而在遙遠的國際航線上,巨型貨輪正因高昂的“碳稅”而尋求綠色的燃料替代。這兩幅看似毫無關聯的圖景,正被一項來自中國的創新技術緊密相連。
一場將秸稈、牛糞等生物質轉化為綠色航運燃料的工業革命,已悄然在寧夏神耀科技有限責任公司(簡稱神耀科技)由藍圖步入現實。憑借其核心的國寧爐氣化技術,神耀科技不僅實現了全球首例生物質氣流床氣化的滿負荷工業化運行,更成功斬獲商業訂單,在我國綠色能源化工領域實現一次從技術追隨到局部引領的重大跨越,具有重要的里程碑意義。
國寧爐筑基:以技術自強鑄就品牌自信
任何顛覆性創新的背后,都離不開堅實的技術基座。神耀科技的革命性突破,始于一個在煤化工領域幾乎無人不曉的名字——國寧爐(原名神寧爐)。國寧爐由寧煤集團自主研發,首臺裝置工業化投運至今也已近9年。
國寧爐的誕生和發展,是我國在能源技術領域實現突破的一個縮影。國寧爐的誕生具有劃時代意義:一是打破壟斷,使我國煤化工產業在關鍵裝備上不再受制于人;二是技術過硬,以其廣泛的煤種適應性、高氣化效率和長運行周期著稱;三是持續創新,技術團隊并未止步,持續開發能效更高的“國寧爐二代”技術,保持技術的先進性。
在氣化技術領域,原料適應性是衡量技術優劣的重要標準。傳統煤氣化技術往往對煤種“挑食”,極大限制了其應用范圍。而國寧爐從誕生之初,就將“不挑食”作為核心技術目標加以攻克。
國寧爐既可“吃粗糧”劣質煤,也可“吃細糧”精煤。據神耀科技總經理匡建平介紹,國寧爐具備極強的原料煤適應性,目前已成功應用于寧夏、新疆、安徽、陜西、內蒙古等產煤地區的煙煤、無煙煤及褐煤,在全球首次實現28臺大型氣化爐集群的長期協同運行,通過“智能調控+精益運維”雙核驅動,堅持數字賦能、標準化運維、安全管控、效益優先原則,將設備可靠性、系統靈活性及生產經濟性提升至行業新高度,成為煤化工高效清潔生產的典范案例。此外,這項突破性的干煤粉氣化技術,不僅榮獲中國專利金獎,更成為國家科學技術進步獎一等獎的核心組成部分。
國寧爐的技術突破不僅體現在原料兼容性上,還在氣化效率上實現顯著提升,為生物質集成提供無縫過渡。“原料適應性強的特點,為我們后續處理生物質這類成分復雜的固體燃料,提供了強大的技術信心和工程基礎。”匡建平表示,通過優化研磨、輸送和氣化等近百次技術優化與改進,國寧爐不但降低了能耗和排放,對于多種固體原料的處理方面,更展現出強大的通用性和穩定性。因此,神耀科技才具備了將農業廢棄物作為氣化原料進行工業化探索的底氣。
點“草”成金:從農業廢棄物到綠色能源
從高效處理煤炭到成功駕馭生物質,國寧爐憑借其廣泛的原料適應性與技術通用性,完成了一次從傳統能源裝備向綠色技術平臺的成功躍遷,最終實現點“草”成金,將農業廢棄物變成綠色甲醇。
什么是綠色甲醇?綠色甲醇是一種利用可再生生物質生產的低碳燃料。其綠色特性體現在原料來源上,即使用蘆葦、秸稈、牛糞等生物質。盡管燃燒過程同樣會釋放二氧化碳,但由于這些生物質在生長過程中通過光合作用吸收了大氣中的二氧化碳,因此實現了碳循環的平衡,成為一種低碳燃料。相關專家指出,綠色甲醇作為一種潔凈燃料,用它進行燃燒能顯著降低硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)以及微塵顆粒等污染物的排放。
去年9月,國家能源集團寧夏煤業公司實現生物質氣化技術工業示范運行的重大突破。寧夏煤業烯烴一分公司聯合神耀科技,吉電股份提供生物質碳化料,首次開創性地開展生物質氣流床氣化連續進料的試燒任務。試燒持續了5天,成功在5#氣化爐實現滿負荷運行。
“真正在工業裝置上100%試燒的,只有我們。”匡建平表示,這次試燒的任務,是在工業級的氣流床氣化爐中,實現100%生物質原料的連續進料和滿負荷穩定運行。在全國范圍內,尚無成功先例。“很多企業和專利商都說能做生物質氣化,但實驗室小試與工業運行還有很大的距離。”匡建平說。
雙重身份賦予神耀科技跨越行業界限的能力。“我們既是專利商,又是用戶。”匡建平認為,這種獨特的雙重身份是神耀科技能夠實現工業化首試并快速產業化的關鍵。作為專利商,神耀科技具備持續的技術創新能力;作為用戶,企業能深刻理解工業化應用的痛點與需求,并能依托國家能源集團的產業背景進行工程驗證。這種“研產用”的深度融合,極大地加速了技術從實驗室走向市場的進程。
“點草成金”的第一步,是讓爐能適應“草”。據介紹,生物質需經過碳化處理才能實現高效氣化。因為蘆葦、秸稈這類生物質,含有纖維素和木質素,很軟,切碎后一擠就抱團,容易堵塞設備,同時,未經處理的生物質原料能量密度較低,直接氣化效率差且用量巨大。因此,神耀科技采用了兩段式分級烘焙技術。
匡建平介紹說:“我們在200℃~260℃的溫度下把它烘焙成碳化料,將纖維素脆化,同時提高堆積密度和能量密度。這樣磨的時候它就不抱團了,氣化轉化時有效氣成分也會較高。”
與此同時,通過預處理如粉碎、壓縮和碳化轉化為可再生能源燃料的生物質,還具備高效燃燒特性。數據顯示,農業廢棄物處理后可提供生物質氣體產率1.0~2.2立方米/千克,混合氣富含氫氣與一氧化碳,支持甲醇合成需求。
破冰之戰:從5%到100%的工業化驗證
當前,我國綠色甲醇市場尚處于發展階段,技術和市場培育程度有待提升,現有產量相對較小且生產要素未實現規模化,導致成本較高,與傳統甲醇的成本差異明顯。神耀科技作為綠色甲醇領域的先行者,面臨的挑戰不言而喻。
神耀科技如何一步步走到今天?“這一路上不乏質疑與挑戰,我們選擇用實實在在的工業試驗數據作為回應。”匡建平說。
新的原料適應性問題是氣化轉化的關鍵,為了充分了解生物質料的特性,了解粉碎白料和碳化料的優劣勢,神耀科技采用了實驗室分析和中試相結合的方法,建設了生物質低溫烘焙的試驗平臺,將碳化料在國寧爐上進行低比例試燒。
匡建平回憶道:“在技術評審階段,起初專家認為5%的生物質摻燒比例太低,難以說明問題。于是我們決定在工業裝置上做示范。”
據他介紹,他們先從5%的摻燒比例開始,雖然運行穩定,但專家認為這更多是因為摻燒量少,而非生物質本身質量可靠。于是他們又收集了800多噸生物質碳化料,在日投煤2000噸級氣化爐中開展系統試燒,將摻燒比例從20%逐步提升至100%,運行結果顯示一切正常。
“這時,專家又提出了新要求:不能只燒2小時或3天,而應持續運行200天。”匡建平說,對于這個要求,企業的現有裝置難以實現長周期驗證。為了不影響已有生產線,唯有新建一座工廠。他表示:“我們工業試燒的成功雖然稱得上是一次‘革命’,但這也只是‘長征’的第一步,后面還有更長的路要走,也需要行業同行一起去開展更多的試驗。”
匡建平說,從生產到工業化全過程都要符合嚴苛的國際綠色認證。要生產歐盟認可的綠色甲醇,必須通過國際綠色甲醇認證,從可研階段國際權威認證機構就必須介入。他舉例道,“其中一個條件就是必須使用綠電,煤發的灰電不被認可。這意味著項目從一開始就必須與風電、光伏等綠色能源深度耦合,利用綠電制取綠氫,再補充到甲醇合成環節中,以精確調整氫碳比。”
乘風而起:綠色甲醇商業藍圖徐徐鋪開
成功的工業化試燒,如同為行業點亮了一座燈塔。市場,以其最敏銳的嗅覺,迅速做出了回應。
2025年8月16日,從東北吉林傳來捷報。吉電股份梨樹風光制綠氫生物質耦合綠色甲醇項目公布中標結果,神耀科技以4696萬元報價,成功中標該項目的生物質氣化工藝包設計服務及專利專有設備采購。這個總投資超過49億元、規劃年產近20萬噸綠色甲醇的項目,成為神耀科技技術從示范走向商業推廣的里程碑。
同時,為了應對國際政治和市場風險,神耀科技與吉電股份、中遠航運攜手合作,為構建未來的閉環產業鏈奠定基礎。匡建平強調:“使用甲醇作為燃料的船只與使用重油的船只,在發動機設計上存在本質差異,無法簡單地在現有船只上進行改造,因此必須進行定制生產,這也為市場推廣帶來阻力。”
“盡管目前中遠航運的訂單量尚不能完全滿足我們的需求,但這僅僅是一個起點,隨著國內外對綠色發展的需求日益增長,以及我們持續的創新,實現成本降低和效率提升的目標指日可待。”他說。
全球運輸行業所承受的減排壓力持續上升,推動了綠色甲醇市場的增長。以歐盟碳邊境調節機制(CBAM)及海運納入歐盟碳排放交易體系(EU ETS)為代表的政策,正倒逼全球航運巨頭尋找化石燃料的替代品。在此背景下,綠色甲醇則因其在常溫常壓下為液體,儲運基礎設施與現有燃油系統兼容性高,將逐漸成為最受關注的船用綠色燃料之一。
匡建平指出:“綠色甲醇已被應用于國際航運領域。若船只未使用綠色甲醇,一旦進入歐盟港口或領空,將面臨高額的碳稅。”
據國際海事組織預測,甲醇有望成為全球第四大航運燃料,2050年航運業對綠色甲醇需求量有望達1.9億噸,為實現2040年減排70%目標,大量船舶需使用替代燃料,傳統化石燃料市場份額將減少,綠色甲醇使用率將持續上升。
縱深拓展:謀篇布局綠色能源新生態
神耀科技的雄心并不止于單一技術的突破。圍繞綠色甲醇和固廢循環綜合利用產業,該公司正在構建一個覆蓋技術推廣、市場運營及循環經濟的生態鏈,其業務板塊呈現出清晰的齊頭并進的格局。
一是核心技術的持續進化與輸出。國寧爐氣化技術的許可和推廣,是神耀科技的立業之本。匡建平表示,未來,神耀科技將努力實現戰略目標:營業收入每年持續增長;打造“煤氣化技術研發與推廣、化工新材料開發、煤氣化固廢運營”三大業務板塊;力爭科創板上市。
二是綠色甲醇與綠色航油的氣化技術推動。這一板塊也是當前的重中之重,以此為抓手,神耀科技正展現出其作為新質生產力的典型特征。匡建平表示,實現“制產銷”自主可控是穩健發展的必要因素。他說:“在向國外銷售時,外國買家有時會因為產品來自中國而選擇放棄,或者壓低價格。因此神耀科技未來將致力于構建更加自主可控的綠色甲醇“制產銷”一體化產業鏈,通過技術優勢和產業鏈合作,推動綠色甲醇的規模化應用。”
三是建設氣化固廢資源化利用項目,構建一個集生物質資源化利用、煤化工固廢協同處置、綠色能源/材料產出于一體的閉環循環經濟系統。項目核心在于創新性地將寧夏地區生物質燃料,與煤化工產生的氣化細渣進行耦合焚燒,產生綠色蒸汽,輸出綠色電力。焚燒產生的飛灰通過與二氧化碳耦合礦化,生產綠色預拌混凝土,實現全流程可再生資源與固廢的資源化利用,同時達到碳減排的目的。該項目高度契合國家“雙碳”目標與零碳園區建設要求,對推動寧東基地乃至全國工業園區的綠色低碳轉型具有極強的示范引領作用。
中華人民共和國國家發展和改革委員會 中華人民共和國工業和信息化部 中華人民共和國應急管理部 中華人民共和國生態環境部 中華人民共和國科學技術部 中華人民共和國財政部 中華人民共和國商務部 中國石油和化學工業聯合會
江蘇省發展和改革委員會 江蘇省工業和信息化廳 江蘇省財政廳 江蘇省生態環境廳 江蘇省科學技術廳 江蘇省商務廳 江蘇省應急管理廳 江蘇省市場監督管理局 江蘇省統計局
北京市化學工業協會 天津市石油和化工協會 遼寧省石油和化學工業協會 內蒙古石油和化學工業協會 重慶市石油與天然氣學會 河北省石油和化學工業協會 山西省化學工業協會 吉林省能源協會 黑龍江省石化行業協會 浙江省石油和化學工業行業協會 安徽省石油和化學工業協會 福建省石油和化學工業協會 江西省石油和化學工業協會 河南省石油和化學工業協會 湖北省石化行業協會 湖南省石油化學工業協會 廣東省石油和化學工業協會 海南省石油和化學工業行業協會 四川省化工行業協會 貴州省化學工業協會 云南省化工行業協會 陜西省經濟聯合會 甘肅省石化工業協會 青海省化工協會
電話:協會:025-8799064 學會:025-86799482
會員服務部:025-86918841
信息部:025-86910067
傳真:025-83755381
郵箱:jshghyxh@163.com
郵編:210019
地址:南京市夢都大街50號東樓(省科技工作者活動中心)5樓
增值電信業務經營許可證:蘇B2-20110130