前言
素有“工业之肺”之称的空气分离装置,外表朴实无华,实则牵动着钢铁冶炼、煤化工等国家支柱产业的运转命脉!
它能从浩瀚大气中精准分离出高纯度氧气与氮气,一旦缺位,整条生产线即刻停摆,工厂寸步难行。
遗憾的是,长达数十年间,这项核心装备被德、法、美等国头部企业牢牢掌控,我国只能长期依赖高价进口;关键技术受制于人,设备突发故障时,连维修都得仰仗外方工程师千里驰援,对方单方面提价,我们也只能被动接受。
令人振奋的是,扎根杭州的老牌国企——杭氧集团,以十年磨一剑的定力持续攻坚,自2008年起潜心突破,至2017年一举实现重大跨越,成功研制出性能比肩国际顶尖水平的国产大型空分机组!
国内企业的“卡脖子”困境
进入21世纪,伴随中国工业化进程全面提速,钢铁、煤化工等基础产业迎来爆发式增长。
这些领域在冶炼、气化、合成等关键环节,对高纯度氧气与氮气的需求呈几何级攀升,而满足该需求的核心载体,正是空分设备。
作为集精密设计、超低温工程、高压流体控制于一体的高端重型装备,空分系统被业界公认为“工业之肺”,是保障重化工连续稳定运行的生命线。
不难理解,掌握其自主制造能力的企业,实质上握住了整个产业链上游的关键钥匙。
回溯2008年前后,我国十万等级及以上大型空分市场几乎全由外资巨头主导。
德国林德集团、法国液化空气集团、美国空气产品公司等跨国企业长期占据全球九成以上份额,国内厂商鲜有立足之地。
彼时,国内新建的大型钢厂、现代煤化工基地在设备招标中,几乎清一色倾向外资品牌。
这一现象背后,既有外资企业在核心技术、系统集成、工程经验上的深厚积淀,更折射出当时国内企业在基础材料、精密制造、热力学建模等底层能力上的明显短板,尚难交付符合ASME、ISO等国际权威标准的整机系统。
尤以“十万等级”空分机组为甚,该类设备每小时可稳定产出10万立方米医用级纯氧,是百万吨级煤制油、千万吨级高炉炼铁等国家级重大工程不可替代的核心动力源。
正因如此,这项技术长期被境外企业列为战略级保密范畴,严控出口与技术转让。
国内相关企业只能被动接受高价采购,同时承受后续服务绑定带来的长期成本压力。
更值得警惕的是,外资厂商普遍推行“气体岛”商业模型——将空分装置就近部署于客户厂区,通过长周期供气协议锁定用户,按实际用气量持续收费。
这种模式表面提供便利,实则构建起双重依赖:既绑定设备运维权,又掌控气体定价权。
无论设备运行是否平稳,客户均需按约定流量付费;即便出现非人为故障导致停产,费用照付不误。
这种结构性不对等,使许多本土企业深陷技术依附与财务挤压的双重困局,个别项目甚至因无法承担外资持续涨价而被迫延缓投产,自主创新之路举步维艰。
杭氧的“孤注一掷”
杭氧集团的突围历程,正是从这般严峻现实里破土而出。这家始建于1950年的杭州老牌国企,起步于工业制氧装备研制,曾为新中国第一代钢铁基地提供关键支持。
但在全球巨头构筑的技术高墙面前,杭氧在高端市场长期处于边缘位置,尤其在大型空分系统研发领域,几乎零话语权。
面对困局,不少同行选择短平快路径:或拆解进口部件组装贴牌,或充当外资代理赚取渠道利润,迅速获取现金流。
杭氧管理层却作出一项极具远见的抉择:拒绝代工与代理,将全部资源聚焦于正向自主研发。
在核心零部件禁运、热力学数据库缺失、低温密封工艺空白的多重制约下,杭氧科研团队沉心静气,从基础理论入手,逐层攻克流程模拟、精馏塔内件优化、冷箱绝热结构设计等关键技术节点,逐步构建起适配中国原料气质、电网条件与工程环境的空分技术体系。
他们深知,唯有掌握原始创新能力,才能摆脱“替人拧螺丝”的被动定位,真正挺起民族装备制造业的脊梁。
于是,杭氧数百名工程师扎根实验室与试制车间,反复拆解分析进口样机,自主编写流体仿真程序,开展上千次低温工况试验,记录下数以万计的参数组合与失效案例。
每一次调试失败,都转化为更扎实的设计依据;每一处焊缝缺陷,都推动着焊接工艺标准的迭代升级。
这十余载无声坚守,不仅锤炼出一支跨学科攻关队伍,更为后续打破技术封锁积蓄了决定性力量。
杭氧的“破局”时刻
历史性转折点出现在2010年。这一年,中国煤化工迎来里程碑式项目——神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化工程正式启动。
该项目总投资逾五百亿元,是当时全球规模最大的煤制油示范工程,对氧气供应提出空前严苛要求:需同步配套12套十万等级空分机组,堪称全球空分行业最具挑战性的订单。
林德、液化空气等国际巨头迅速集结顶尖团队,志在必得,并对外放话:“中国制造商尚未实现六万等级机组的商业化验证,十万等级属技术无人区,此单毫无悬念归属我们。”
业内普遍持审慎态度,担忧国产设备在极端工况下的可靠性——若某台机组突发故障,将直接导致整条煤制油产线中断,日均损失超千万元。
出人意料的是,神华宁煤毅然宣布:将其中6套核心机组订单授予杭氧。消息一出,业内哗然。
舆论场中,有人称此举为“豪赌国运”,亦有专家直言“风险过高”,忧虑杭氧难以兑现工期与性能双承诺。
杭氧并未回应争议,而是立即启动“战时机制”,组建百人专项攻坚组,实行三班倒无缝作业,所有技术骨干驻扎现场,与设计、制造、安装各环节深度协同。
研发攻坚直面多重极限挑战:单台机组主塔高度超百米,相当于30层住宅楼;内部管道系统总长超百公里,走向错综复杂;每根管线的流场模拟精度须达0.01毫米级,微小偏差即引发冷量失衡或液泛事故。
在-196℃深冷环境下,金属材料脆性激增,任意微米级密封失效,均可能诱发剧烈相变甚至爆炸性泄漏。
基础材料瓶颈尤为突出——常规钢材在极低温下强度骤降,而进口特种低温钢面临断供风险。
杭氧联合宝武钢铁等央企材料院所,历时两年完成百余轮成分优化与热处理工艺试验,最终成功研制出国产Q370R-E级超低温压力容器钢板,性能全面优于进口同类产品。
焊接工艺同样突破极限:主冷箱近千道环焊缝,每道均需经X射线+相控阵超声双重检测,合格率要求100%,容不得丝毫瑕疵。
作为系统“心脏”的大型压缩机,国内尚无成熟产品匹配。杭氧与沈阳鼓风机集团组建联合实验室,定制开发出单机功率达40MW的多轴齿轮式离心压缩机组,振动值低于国际标准30%。
历经七年高强度协同攻关,2017年,杭氧如期交付全部6套机组,并在宁夏宁东基地一次性开车成功。
当六座银白色巨塔同步轰鸣,淡蓝色液氧如溪流般稳定输出,控制室内外掌声雷动,许多人眼含热泪——这不仅是设备运转的轰鸣,更是中国高端装备自主可控的时代强音。
第三方权威检测显示:机组氧提取率达99.8%,能耗指标较国际标杆低4.2%,整体性能稳居全球第一梯队,彻底终结外资对该领域的长期技术垄断。
结语
杭氧的崛起,远不止是一家企业的蜕变,更是中国高端装备制造业集体突围的缩影。
从被拒之门外到并跑领跑,从图纸仿制到标准引领,杭氧用十余年矢志不渝的自主创新,将“卡脖子”清单变为“争口气”目录,生动诠释了中国制造向中国智造跃升的硬核路径。
这是一段写满奋斗印记的工业史诗,也是一幅映照大国制造自信的时代画卷。
展望未来,随着更多像杭氧这样的领军者涌现,中国将在全球高端装备版图中持续拓展坐标,真正实现从“跟跑”到“并跑”再到“领跑”的历史性跨越。
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