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煤炭工业现代化之基:煤机装备大发展

来源:中国煤炭报日期:2018-11-05


2005年,中煤装备公司与英国戴维布朗工程公司、英国帕森斯链条公司、波兰扎布热集团公司签署合资合作协议。

中煤装备公司所属企业生产现场。

1964年,中国第一台使用圆环链的SEW-44型可弯曲刮板输送机研制成功,实现了煤炭的连续运输。

新中国成立初期,我国煤矿生产基本靠原始落后的人力或畜力。“拿镐挖、用筐背,甚至还在矿井下用骡子来运输煤炭。”原煤炭工业部副部长濮洪九在回忆文章中如此表述。
  从上世纪60年代的炮采工艺,到上世纪70年代引进综采综掘设备、上世纪80年代推行综合机械化开采,再到“七五”期间大规模消化吸收先进技术、国家“八五”一条龙项目实现创新提升,我国煤机装备基本实现了国产化。
  特别是改革开放以来,我国煤机装备制造业持续快速发展,产业规模逐年扩大,自主创新能力显著提升,形成了规模化、专业化和集群化协调发展的煤机装备制造产业体系。
  近年来,随着煤矿工作面智能化开采技术的日益成熟,如今我国的煤机装备制造整体实力已位于世界先列,引领了国际煤炭智能化开采发展方向。
  目前,我国已成为世界上生产制造和使用煤炭机械装备的第一大国,肩负着为煤炭生产提供安全、高效、集约、经济的技术装备的重任,为加快推进煤炭工业现代化、实现安全高效生产发挥着重要作用。
  从无到有引进煤机设备
  上世纪70年代,我国最先进的煤炭开采方式尚停留在经济型综采阶段,采煤设备没有支架,由链子拽着来回跑,出煤量小、工作效率低下,井下煤矿工人辛苦不堪。
  同期,一批从英国、德国等国家考察回国的人员,见识到了国外综合机械化开采安全程度高、效率高、产量高的状况。1977年,煤炭工业部党组向邓小平汇报工作,提出国外综采设备的巨大优势。在外汇紧缺、1套设备价格高达一两千万美元的情况下,邓小平果断拍板——从国外引进100套设备。
  100套设备从德国、法国、英国、日本、澳大利亚等十多个国家引进后,邓小平提出,要根据引进的100套设备,国内再制造500套出来。
  中国煤炭机械装备有限公司总工程师宋秋爽,1982年大学毕业后,和其他3名毕业生一起,被分配到煤炭工业部机械制造局技术处。踩在国内煤机设备发展史的节点上,宋秋爽亲历了我国综采设备“从无到有”的引进与制造的全过程。
  “‘吸收消化再创造’这都是今天的新词,当时我们的叫法很简单,就叫‘仿造’。”宋秋爽被分配到抚顺煤矿电机厂,主要从事电机部分的国产化工作。
  在100套装备中,以“4.5/3.5米一次采全高综采成套装备”为起点,中国开始了第一台模仿制作国外煤机设备的工作。
  据介绍,当时的4.5米综采成套装备主要从欧洲进口,大到整台设备,小到螺纹、齿轮,主要部件全部采用“英制”标准。然而,我国在工业制造领域一直采用“公制”标准,小到螺丝钉、齿轮加工,大到电压等级390V、660V、1140V的大型装备等。由于我国几乎没有英制单位的加工设备,设备仿制难度可想而知。
  从1982年画好图纸到1984年6月制造工作完成,两年多的时间,宋秋爽在这个过程中看到了国内外技术实实在在的差距。
  “要说聪明,中国人真的聪明。两年多的时间,从外表上看,我们制作出来的设备和进口的一模一样。”宋秋爽说。但由于我国基础工业薄弱,所使用的材料强度上不去,热处理技术不过关,设备制造出来之后,在运转过程中“把所有问题都出了一遍”。
  即便设备有了,会操作的人也没有。“当时的机械坏掉,大部分是因人员不会使用而导致的人为损坏。”宋秋爽说。与此同时,开滦、西山、大同等矿务局派出一批人出国学习采矿技术,开始逐步积累我国的综采技术人才。
  大量的基础攻关、队伍培训和制度建设,为上世纪80年代综合机械化开采技术的推广应用奠定了坚实基础。我国开始逐渐掌握综合机械化开采技术,一定程度上提高了采煤效率。
  宋秋爽直言,对于国外设备的引进与再制造,让我国煤机制造业的发展有了方向,也让当时的人们真正认识到了国内外在煤机制造方面存在的巨大差距,在失败与摸索中,终于知道了“未来的路要怎么走”。
  实现高水平、集中式发展
  煤机产品不是社会通用产品,煤机产品专业性强,其发展受制于煤矿的发展。
  上世纪90年代,我国煤机制造企业有近百家之多。“九五”以后,我国煤炭形势不容乐观。
  1998年,煤炭工业部直属和直接管理的94户国有重点煤矿下放地方管理,煤机制造企业纷纷下放地方,各自为战,形成了国企队、地方队、民营队、游击队的分散格局。由于规模、技术、资金等各方面的局限,绝大部分企业发展速度缓慢。
  在国家引导扶持下,有条件的大型煤机制造企业和各主要煤机制造企业建立了自己的技术中心。有些企业技术中心发展成为地区级、省级和国家级技术中心。例如,郑州煤矿机械集团公司技术中心目前为国家级技术中心,并设有博士后工作站和院士工作站。
  技术中心的建立,提升了企业的研发能力。张家口煤矿机械公司利用引进国外制造技术(经过外方质量监造),研制出我国第一台大功率重型刮板输送机,这项技术的引进使我国重型刮板输送机的水平达到了同期国际先进水平;郑煤机公司按照神华集团的要求,吸收德国DBT公司生产液压支架的技术,生产出了可与之媲美的液压支架。
  2004年10月,煤炭工业部机械制造局与张家口煤机公司、北京煤机厂等企业合并,组成新的中煤装备公司并入中煤集团,一个煤机装备“国家队”的雏形悄然诞生,成为国内第一家具备以采煤机、刮板运输机、掘进机和液压支架为代表的“三机一架”成套研制能力的煤机制造企业。
  煤机制造企业的兼并重组,让煤机制造业真正集中力量。从上世纪90年代末期开始,我国煤炭综合机械化开采技术进入以安全高效为目标的高水平、大发展阶段。
  经过数十年的引进技术,我国煤机制造业已有长足进步。
  进入21世纪,针对高端煤矿装备可靠性、寿命与国外先进装备的差距,我国对液压支架采用了三维仿真、有限元分析等现代设计方法,研制了高强度、高韧性优质焊接无裂纹结构钢,创新焊接技术;采煤机研制更加注重了可靠性的要求,采用了1000伏变频器、矢量控制技术、记忆截割技术、集中控制技术;刮板输送机向着大运量、软起动、高强度、重型化、高可靠性方向发展;皮带输送机采用动态分析技术,在驱动装置、高效储带与张紧装置、自移机尾、控制系统与监控装置方面有了长足发展。
  据中国煤炭机械工业协会会长张勇介绍,截至2017年底,我国煤炭装备制造业总产值已达2000亿元。目前我国煤机年生产规模为采煤机1600台、掘进机2500台、液压支架10万架、刮板输送机4600台。我国现已有千万吨煤矿60处、千万吨综采工作面30个、千米深井47个。
  井工煤机装备制造居世界前列
  在年产1000万吨的综采设备、采煤机、液压支架和运输机已全部实现国产化的今天,我国综合机械化开采技术已站在世界煤机装备技术前沿,开始进入智能化综采阶段。
  在这个阶段中,煤机行业开始由“传统制造”向“智能制造、绿色制造”改造提升。
  “如今全国有700多家煤机供应单位,同质性强,市场竞争激烈。在倡导美丽中国的今天,谁的装备更可靠、更环保、更‘聪明’,谁就更容易在市场上站稳脚跟。”宋秋爽说。
  以中煤装备公司为例,在绿色制造方面,围绕煤炭清洁利用技术装备产业定位,该公司以选煤设备、煤炭提质、煤泥浮选、煤泥脱水、污水处理、型煤制备、添加制剂等技术与产品为基础,引进先进技术工艺,高起点切入洗选设备及技术服务市场。从2015年开始布局矿井水处理技术装备产业,三年来已累计签订合同近6000万元。
  在智能制造方面,全国唯一一所“国家能源煤矿采掘机械装备研发(实验)中心”于2014年落户中煤装备公司。该实验中心也是我国能源采掘装备的技术“大本营”,为我国研究智慧化矿山建设、矿山工业互联网+云计算技术,以煤炭透明开采、精准开采、智能开采为核心的技术研究等提供保障。
  从上世纪80年代到今天,三十多年的时间,我国煤机装备制造经历了从效仿到创新的飞跃。用宋秋爽的话说,中国井工煤机装备通过实施智能化、精准化开采,突破无人化开采技术,整体已达到世界先进水平。
  到2016年,我国煤机装备出口总额为17.52亿元,进口总额为2.98亿元。如今,我国综采成套装备已成为俄罗斯、印度等国家进口的主导产品。除开拓亚欧国家市场外,郑煤机公司有2套装备出口至美国市场,中煤装备公司有1套装备出口至澳大利亚市场。“又新又好又聪明”的中国产煤机装备,正在被更多的国家认可。
  “一提到煤机装备,以前大家都说国外的好,因此还闹过笑话。”宋秋爽说。
  一次,中煤装备公司在和客户谈判时,客户明确提出,带动刮板机的链子只要进口的。当问及客户要哪些进口的链子时,客户表示,就信任三家——JDT、德国泰勒、帕森斯。
  客户信任的“帕森斯”,实为国产品牌。早在2006年4月,中煤装备公司就已整体收购英国帕森斯公司。在引进帕森斯公司先进制链技术的基础上,中煤装备公司通过技术创新,形成了国内最大规模、技术水平最高的圆环链制造企业,生产出的“中国帕森斯”链子,远销澳大利亚。
  不可忽略的是,国外90%以上的煤炭都是露天开采,对于井工煤炭开采的研究基本属于停滞阶段。“中国作为世界最大的井工煤炭产出国,最先进的井工开采技术理应在中国出现。”宋秋爽表示,即便如此,我国基础工业底子薄,煤机设备中的耐磨钢板、密封条等基础材料仍然依赖进口。
  制造大国如何向制造强国转变?“现在我们已经认识到这个问题,还有很长的路要走。”宋秋爽说。
  多元化转型开拓市场
  2016年以来,受我国经济增速放缓、能源结构调整、环境保护压力增大等因素影响,煤炭需求大幅下降,供给能力持续过剩。我国煤矿机械市场需求明显减少,产能过剩。
  按照国家要求,从2016年起,三年内原则上停止审批新建煤矿项目、新增产能的技术改造项目和产能核增项目,极大压缩了煤机装备制造业市场。
  张勇表示,我国以煤为主的能源结构在近一个时期尚不会实现根本性改变。目前,全国煤炭年消费量40亿吨左右。今年上半年,全国煤炭消费量约18.9亿吨,同比增长3.1%。
  “未来我国煤炭消费总量将保持在一定范围内,这表明煤机市场仍存空间,但这部分空间不是落后产能的空间,而是先进产能的空间。”宋秋爽指出,煤机市场缩小了,对于服务中小煤炭企业的煤机装备公司而言,面临更多的是危机与挑战。但在释放先进产能政策的鼓励下,大中型煤炭企业对于升级煤机装备的需求量在增加。对于服务主体是大中型煤炭企业的煤机装备公司而言,是一个转型升级的好时机。
  在中煤装备公司,多元化转型发展正在推进。2017年,中煤装备公司非煤和配件的总占比达22.7%、维修服务收入占比达22%。中煤装备公司的环卫车产品已被河北省石家庄市纳入政府采购目录,三年来,环卫车产品合同突破6亿元;风电塔筒制造业务自2017年开展以来,已签订合同额超过1亿元。
  转型要怎么转?宋秋爽认为,目前不少企业存在的问题是,对于即将进入的市场研究不够充分,缺乏相关行业领军人才,盲目进入只会头破血流。
  2022年,第24届冬季奥运会将在北京和张家口举行。利用得天独厚的地缘优势和政策支持,中煤装备公司与法国MND公司合作,与新雪国(Snowland)滑雪度假村签署了设计及开发交钥匙总承包合同,三年期合同金额达1.1亿欧元,负责山地设备的整体开发,包括索道、55公里长雪道造雪系统以及安全装备,并以此为契机探索新的行业领域。
  除了在做好主业的基础上发展非煤产业外,宋秋爽建议,煤机装备公司可以开发产业链上下游潜力。例如,中煤装备公司开发了一整套环境处理系统,专门针对自己的乳化液进行设计,在环境治理上开拓市场。目前,中煤装备公司正在着手研究粉煤灰处理问题,为对开采过程中产生的大量粉煤灰的治理提供解决方案。

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