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由国家能源集团宁夏煤业公司联合20余家单位协同攻关完成的“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”项目，建设了全球单体规模最大的400万吨/年煤间接液化装置，实现百万吨级煤间接液化重大装备及材料国产化，在3000吨级单喷嘴加压气化技术领域填补国际空白，处于国际领先水平。该项目近日被授予2020年度国家科技进步一等奖。
神宁炉作为该项目的重要组成部分，打破了国外技术垄断。为快速推广“神宁炉”，研发新一代干煤粉辐射废锅流程气化技术(国能炉)，2017年5月，宁夏煤业、上海齐耀科技、中国五环、中科合成油、宁夏天健丰融股权投资合伙企业(有限合伙)联合成立合资公司——宁夏神耀科技有限责任公司。神耀科技联合股东方开发出了新型、高效、节能、节水的大型干煤粉半废锅气化技术“国能炉”，实现了“神宁炉”气化技术升级。此外，针对气化细渣利用难题，神耀科技开发出了专有煤气化灰水处理系统细渣脱水干化和资源利用化技术，并全力推广应用。
打破国外技术垄断
400万吨/年煤炭间接液化示范项目是全球单体规模最大的煤制油项目，采用国家能源集团宁夏煤业公司研发的“神宁炉”干煤粉加压气化技术和中科合成油技术有限公司的铁基高温浆态床费托合成集成技术，实现了工业大型化和集成化示范，形成了具有完全自主知识产权的煤基合成油成套技术。该项目承担着37项重大技术、装备及材料的国产化任务，项目国产化率达98.5%，其中“神宁炉”干煤粉气化技术作为37项重大装备技术国产化中最重要的一项，一举打破国外技术垄断。
2016年10月，首台“神宁炉”投料成功;12月，项目一次性试车成功，产出合格油品。2019年12月，以“神宁炉”为核心技术的“400万吨/年煤间接液化成套技术创新开发及产业化”通过中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。
“神宁炉”的国产化研发和示范，正是煤制油项目37项重大技术、装备及材料的国产化任务之一。
国家能源集团400万吨/年煤炭间接液化示范项目由28台“神宁炉”核心装置助力打造。2012年，国家能源集团宁夏煤业公司成立联合研发团队，开发出具有自主知识产权的日投煤量3000吨级的干煤粉加压气化技术——“神宁炉”，获专利授权38项。“神宁炉”的成功开发，标志着国家能源集团占领了中国煤气化技术制高点。2017年，“神宁炉”核心专利技术获得第十九届中国专利金奖。2018年，经石化联合会组织的院士专家鉴定委员会认为，“神宁炉”在日投煤3000吨级单喷嘴干煤粉加压气化技术领域填补了国际空白，处于国际领先水平。”目前，“神宁炉”应用及推广已47台套。
“神宁炉”具有煤种选择范围广、碳转化率高、有效气产率高、运行稳定、运行周期长、投资低、自动化程度高等特点。自2016年投运以来，28台神宁炉运行状态良好，气化炉燃烧室挂渣均匀稳固，从未检修过，全年运行渣灰比(干基)6.5:3.5以上(含开停车)，高负荷运行渣灰比(干基)7:3，灰中残炭小于17%，碳转化率达到98.5%以上，主烧嘴未出现烧损，使用寿命已达3年以上。截至2020年底，28台神宁炉连续运行天数均在200天以上，其中连续运行最长周期392天，自控率99%以上，一二级联锁投用率均达到100%。
谈及拥有自主知识产权的“神宁炉”技术，宁夏煤业相关负责人介绍说：“我们反复模拟推算，重点实施了工艺参数模拟、设备结构开发、技术流程和联锁控制程序开发等工作，设计了带压点火、高压投煤技术，开展了气化炉非稳态燃烧的中试试验，进行了近百次试验，创新性研发出组合嵌套式燃烧器，实现了单喷嘴组合式燃烧器和气化炉燃烧室的高效耦合，有效解决了碳转化率低、燃烧室挂渣差、烧嘴寿命短等制约设备运行的瓶颈问题，最终研发出具有独立知识产权的“神宁炉”。”
参与煤制油项目神宁炉研发工作的核心成员、宁夏神耀科技有限责任公司总经理匡建平说，历经4年时间、对气化关键路径和环节进行多次革新自主研发的神宁炉，终于走向国内外市场，开启从技术引入向技术输出的华丽逆袭。
技术创新再升级
宁夏神耀科技有限责任公司作为国家能源集团“国有控股员工持股试点”企业，抢抓机遇，充分发挥创新孵化器作用，科研创新成效显著。
神耀科技研发出新型、高效、节能、节水的干煤粉辐射废锅流程气化技术—国能炉。相比于“神宁炉”，“国能炉”技术可提高气化炉能效近6%，实现节煤增效;一台2000吨投煤量的“国能炉”可副产10.0MPa高压饱和蒸汽90t/h，按照蒸汽100元/吨计算，较同规模 “神宁炉”年增效达6500万元。
在“神宁炉”科技创新过程中，神耀科技逐步形成以“煤粉加压气化+合成气辐射废锅冷却技术”和气化固废综合利用等知识产权集群。截止目前，累计申请专利108项，其中，授权专利50项，包括45项实用新型，5项发明，进入实质审查阶段发明专利50项。
试点四年，神耀科技获得宁夏回族自治区“科学技术重大贡献奖”和石化联合会“科技进步特等奖”，取得“知识产权管理体系认证”，通过“国家高新技术企业”认定，并被认定为“干煤粉废锅气化及配套技术开发人才小高地”“宁夏回族自治区煤气化技术与装备制造业创新中心(试点)”“宁夏回族自治区煤化工废水处理工程技术研究中心”“宁夏回族自治区煤化工资源循环利用创新中心”等。2019年，神耀科技气/热/电联产气流床气化技术气化炉项目获得“第八届中国创新创业大赛”新能源及节能环保行业总冠军，提升了国家能源集团和宁夏煤业煤炭清洁高效利用的市场影响力，“神宁炉”的市场地位显著提升。
此外，针对气化细渣如何绿色、低碳化利用的难题，神耀科技联合上海复洁环保科技股份有限公司持续开展技术攻关4年，开发出了专有煤气化灰水处理系统细渣脱水干化和资源利用化技术，并全力推广应用。该技术解决气化细渣脱水难的问题，一次性将含水70%~90%的气化细渣深度脱水至25%左右，干燥后的细渣直接进入锅炉掺烧或焚烧炉燃烧；实现气化固废的减量化(60%)和资源化利用，1吨细渣可产2吨左右高品质蒸汽，节能、经济效果显著。
据了解，我国气化细渣每年约有6000万吨到1亿吨的排放量，现有的气化细渣处理方法均为直接在渣场进行物理填埋，严重污染生态环境。同时，气化细渣中含有大量的残炭未被完全利用，造成了能源的浪费。
2021年9月，神耀科技与陕西渭河彬州化工有限公司、渭南高新区渭河洁能有限公司、陕西渭河重化工有限责任公司、浙江石油化工有限公司分别签订了气化细渣脱水改造项目成套设备采购技术服务合同。
研发迈向新征程
神耀科技牢固树立科技创新驱动发展理念，坚持科技研发与投资运营、市场主导与企业引导相结合，构建“煤气化技术推广、化工新材料开发、煤化工资源循环利用”三大业务板块。同时，围绕煤气化及产业链的技术研发和工业化生产的主营业务，结合董事会制定的战略目标，深入建设绿色智能化气化技术及新材料研发中心(包括智能化气化技术与固废资源化利用创新中心、化工新材料改性研究中心、煤化工废水处理工程技术中心)，打造核心技术自主创新研发，行业共性难点问题共同开发的发展模式。
作为全国首批员工持股试点企业和国家能源集团改革试点企业，神耀科技始终立足科技创新，实现了国家能源集团“神宁炉”气化技术的华丽升级，并对固废资源化利用提供了低碳、绿色的解决方案。
创新一直在路上。神耀科技相关负责人表示，公司将继续研发气化固废综合利用技术，为煤化工、煤泥和工业污泥处理等行业的固废资源化利用提供低碳、绿色的解决方案。
