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  编者按:“十四五”期间,绿色制造已成为制造业领域实现“双碳”目标的主战场。今年年初以来,作为工业领域实现“双碳”目标的重要抓手之一,我国绿色制造体系建设不断取得新进展,成为推动经济高质量发展的新动力。石油装备领域的绿色制造达到了什么水平?未来如何发展?本期推出专题报道,敬请关注。

  5月初,由工程材料研究院牵头的《油气田设备材料绿色制造和低碳排放指南》国际标准提案,经投票表决正式立项,成为中国石油在绿色制造领域主导制定的第一个国际标准。工程材料研究院特聘专家、国际标准化组织ISO/TC67绿色制造特别工作组召集人秦长毅说:“绿色制造是制造业高质量发展的关键,石油装备制造企业通过科技创新、流程再造、标准制定、生产模式变革等,持续提升绿色制造水平,将有力支撑‘双碳’目标的实现。”

  高能耗、高碳排,怎样解决?

  创新绿色技术,构建绿色制造体系

  国家统计局数据显示,2022年,我国装备制造业实现利润2.88万亿元,同比增长1.7%。制造业既是经济增长的重要引擎,也是能源消耗和碳排放的主要领域。降低高耗能制造业碳排放量、推进绿色制造,是实现“双碳”目标的关键之一。

  近年来,我国石油装备制造企业通过产业技术升级、设备更新及绿色低碳改造等,降碳减排取得了一定成效,但资源消耗偏高、绿色科技水平整体低于国际先进水平等问题依然存在。

  “要在科技创新和构建绿色制造体系上下功夫。” 秦长毅说。绿色制造要求更高的技术标准、更高的技术含量、更规范的工艺流程,石油装备制造企业应加大绿色技术的研发与应用力度,加强能源消费总量和强度的管控,加快建立先进的生产模式,助力全产业链降碳减排,实现绿色化、数字化、智慧化转型。

  绿色制造对于石油装备制造企业来说并不陌生。今年3月,工程技术研究院北石公司获评工业和信息化部“绿色工厂”。该公司自主研发的目前全球功率最大、测试功能最齐全的顶驱综合性能试验台,采用能量回馈系统,将顶驱试验中输出的能量通过加载电机回馈到电网中,能量回收率最高可达89%。

  “十四五”是国家实现碳达峰的窗口期和关键期。北京联合智业集团经营委员会委员张昕表示,石油装备制造企业应注重研究、用好国家相关政策,加强多方交流与合作,加快制造业绿色低碳转型和高质量发展。

  品种多、整合难,从哪发力?

  强化标准建设,引领装备制造绿色发展

  与汽车制造等拥有标准生产线、更容易实现智能制造的行业不同,石油装备投入高、品种繁多、体积大、制造工序长、加工工序多、个性化需求多、整合资源难度大,实现全流程智能化生产有一定困难。

  因此,石油装备绿色制造在不断取得成效的同时,也面临着诸如绿色制造水平评价工具和标准体系不完善,产品全生命周期管控和评价工作滞后,设计、制造、运维数据孤岛较多,绿色技术创新质量不高,超低排放改造技术投资及运营成本高等深层次问题与挑战。

  “标准化是落实绿色制造战略的重要手段。”作为我国石油管材与装备专业标准化建设的资深专家和开拓者之一,秦长毅说,“石油装备绿色制造、低碳发展已成为国际标准化领域的一个热点。”

  标准既能正向引导企业向更绿色化的生产方式转型升级、研发创新,也能逆向倒逼企业淘汰落后、比学赶帮超,其规范引领作用对石油装备制造企业绿色转型、提质增效具有重要意义。

  张昕表示,推进绿色产品认证和评价,将加快石油装备向绿色化、高端化发展。

  油井管是油气勘探开发的关键装备,由于腐蚀、磨损、机械破坏等原因,年消耗量巨大。对此,工程材料研究院加大研究与创新力度,牵头制定的ISO 24565《石油天然气工业陶瓷内衬油管》和ISO 24139《石油天然气工业管道输送系统用耐蚀合金内覆复合弯管和管件》国际标准,相继正式发布,有力推动了我国高性能绿色石油管材产业的健康发展。

  目前,陶瓷内衬油管寿命达到普通新油管的5倍以上,已经应用的1067.9万米陶瓷内衬油管,节约标准煤53.6万吨,减排二氧化碳124万吨,节水341万吨,开辟了旧油管“微能耗、零排放、无污染”的绿色制造及再利用新领域。

  时间紧、任务重,如何应对?

  开发绿色产品,助力企业绿色低碳转型

  秦长毅表示,碳达峰碳中和时间紧、任务重,石油装备制造企业顺应国家绿色发展形势,运用绿色生产技术,提升核心竞争力,开发绿色产品,是必然的趋势和选择。

  近年来,石油装备制造企业通过研发应用先进工艺、装备、技术和流程,加强节能环保管理,实施超低排放改造,推动“风光热电氢”及CCUS等业务快速发展,为中国石油实施绿色低碳转型提供了装备保障。

  具有引领我国油气钻井装备研发制造方向技术实力的宝石机械公司,坚持在设计开发阶段系统考虑产品的节能降耗减排。2022年,该公司为中海油服量身定制的国内首台静音型8000米自动化钻机,采用了全井场噪声控制技术,使井场边界或距离噪声源40米处的噪声低于45分贝,并配置了光源波长为565至575纳米的夜用环保暖色光源和收集钻台区废液的零排放系统,成为我国高端石油装备向绿色低碳、智能化转型的标志性成果。

  济柴动力公司通过完善“8+1”产业体系,积极打造“低碳”“零碳”产品,成功研发出以天然气为主要燃料,兼顾沼气、瓦斯、垃圾填埋气等清洁能源的L20V190大功率气体发动机。渤海装备公司的“绿电储能高效智能锅炉”已实现批量生产,该产品具有零排碳、智能化、高效率等特点,为油气田减碳清洁生产提供了装备支撑。

  宝鸡钢管公司积极培育具有低碳化优势的新兴产业。近5年,利用11.9万平方米厂房屋面建成分布式光伏电站,累计发电1500多万千瓦时,实现二氧化碳减排1.3万余吨。2022年9月,这个公司自主研发的“智能光伏发电+储能”一体化应用系统正式投用,每年可实现1.2万千瓦时的绿电替代。

  绿色,是高质量发展的最美底色。集“智能制造”“绿色制造”于一体的石油装备制造企业将不断迸发出强劲生命力,行稳致远。

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  绿色制造的概念

  绿色制造(Green Manufacturing,GM),又称环境意识制造或面向环境的制造,是指在保证产品的功能、质量、成本的前提下,综合考虑环境影响和资源效率的现代制造模式。它使产品在从设计、制造、使用到报废整个产品生命周期中环境污染最小,使资源利用率最高、能源消耗最低。

  绿色制造是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代制造模式,其目的是使产品在从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的所有环节中,对环境和生态的负面影响最小,实现对资源利用的效率最大化,并使经济效益与社会效益协调优化。

  与传统制造系统相比较,绿色制造系统考虑的是产品的整个生命周期,是一个“大制造”的概念,有时还涉及多个学科的交叉和集成。绿色制造具有非常丰富和深刻的内涵,其实质是人类社会可持续发展战略在现代制造业中的体现。

  绿色制造体系构建

  (一)绿色生产过程

  ◆绿色生产工艺

  ◆绿色设计

  ◆绿色物料

  ◆绿色生产设备

  ◆绿色生产环境

  (二)绿色资源

  ◆绿色原材料

  便于回收 便于利用 来源丰富

  ◆绿色能源

  耗能省 可再生

  环保性能好 利用率高

  (三)绿色产品

  ◆节省能源

  ◆保护环境

  ◆节省物料

  ◆回收利用

  绿色制造系统评价

  在绿色制造系统中,衡量制造系统的发展程度不再仅仅是经济的增长,而是一个综合的评判,它包括了系统周边的生态协调性、环境稳定性、资源利用永续性、人力资源发展的持续性、技术创新的持续性、相关产业发展的平衡性(公平性)等。这样的衡量标准要求制造系统的发展不仅要注重经济增长,更要注意培养制造系统发展的可持续性、稳定性、协调性和均衡性。

  参考书目:

  《绿色采购管理》,吴承健、胡军,中国物资出版社

  业界声音

  “六个转型”创建绿色工厂

  张国田

  绿色制造是一种低消耗、低排放、高效率、高效益,综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式。全面推行绿色制造是建设生态文明的必由之路,是实现碳达峰碳中和目标的主要举措之一,也是实现经济高质量发展的内在要求。

  创建绿色工厂是构建绿色制造体系的关键一环和重要载体。创建绿色工厂要着力推动“六个转型”,即产业结构高端化、能源消耗低碳化、资源利用循环化、生产过程清洁化、制造流程数字化、产品供给绿色化。

  产业结构高端化就是对传统产业链进行升级改造,持续改进加工工艺,逐步淘汰能耗大、效能低的落后生产设备,对设备进行数字化、智能化、绿色化转型升级,加快建设现代化作业平台,配备与绿色制造配套的安全环保设施设备和检验检测设备等。

  能源消耗低碳化是指通过实施制造业碳达峰方案,不断优化能耗“双控”制度,持续开展能效水平对标达标活动和节能减排技术攻关,深挖运行操作潜力,推进能源结构绿色化改造,逐步实现可再生能源和清洁能源替代。要通过开展精细化管理和节能减排技术攻关,充分发挥绿色工厂节能降碳的引领作用。

  资源利用循环化是指通过推行厂区循环化改造,促进企业废物资源交换利用,定期开展排污检测及水效对标,实现工业固体废物综合利用最大化和资源利用过程无害化;通过采用能量回馈系统,加强电能水能等能源循环利用。

  生产过程清洁化就是不断强化绿色制造工艺技术,全面加强制造全流程绿色化诊断。对原材料选用和使用量进行跟踪评价,充分考虑对资源环境的影响;利用智能仓储系统、AGV小车等智能设备逐渐实现厂区内物流运输自动化智能化,对废水废液废气进行无害化处理,减少浪费和能源消耗。

  制造流程数字化就是依托数字化信息化平台,统筹单位产值能耗、VOCs排放监测等基础数据,实现绿色技术创新和信息化创新双轮驱动。

  产品供给绿色化就是按照绿色产品标准,通过产品绿色设计、设备绿色改造、原材料绿色采购、产品绿色销售等,逐步形成绿色产品发展格局。提升产品供给绿色化水平是推进碳达峰碳中和目标落地的重要抓手,也是绿色工厂努力的方向。

  全方位的绿色低碳转型升级引领,能够带动产业链、供应链的深度绿色变革,不断提升产业的绿色化水平,推进制造业高质量发展。各制造企业应以绿色工厂、绿色产品、绿色供应链建设为目标,以更大力度的实际行动履行节能降碳、低碳环保的社会责任,坚定不移走绿色低碳发展之路,实现全产业链和产品全生命周期绿色发展。(作者系工程技术研究院北石公司副总经理)

  石油装备绿色制造未来可期

  许晓锋

  石油装备绿色制造具有巨大的经济效益和社会效益。以绿色制造中的再制造为例,据不完全统计,国内每年报废的抽油机超过1万台、抽油泵超过5万台、抽油杆超过1200万米、油管超过2000万米,大约80%的报废设备具有可再制造性。再制造产品的质量和性能不低于新品,成本只有新品的50%,可节能60%、节材70%,大气污染物排放量降低80%以上。“双碳”背景下,石油装备绿色制造前景光明、大有可为。

  石油装备绿色制造主要包括三个方面的内容:一是实现石油装备产品全生命周期的绿色低碳。从绿色设计开始,在最初设计阶段就充分考虑对资源和环境的影响;选用绿色环保、易于回收再利用或易于降解的原材料;制造过程中,采用物料和能源消耗少、废弃物少、对环境污染小的工艺和技术;实施再制造和再利用,挖掘装备的潜在价值。

  二是围绕绿色产品开展绿色工厂、绿色园区和绿色供应链等建设。我国确立的绿色制造体系内涵丰富,不仅包括产品本身,还涉及生产制造产品的主体;既考虑了产品全生命周期的时间维度,也考虑了产品周边相关的空间维度,要求推动绿色产品、绿色工厂、绿色园区和绿色供应链全面发展。

  三是推进“风光热电氢”等低碳能源的开发和利用。未来,石油装备绿色制造将不再局限于石油和天然气能源领域,还会逐渐拓展到“风光热电氢”等低碳能源领域。

  目前,我国石油装备绿色制造已开展诸多实践,取得了一定成效。但由于技术和标准等还不完善,制约了石油装备绿色制造的进一步发展,绿色制造还有很大发展空间。

  首先,加大石油装备绿色制造技术研发和应用。绿色制造过程中,需要应用到近净成形技术,激光熔覆、3D打印等增材技术,干式切削、工艺模拟技术,高效、低耗、洁净的铸造、锻压、热处理及表面工程技术或智能自修复技术等。整体上,绿色制造技术研究统筹规划不够、部署分散,需要加强顶层设计,加大研发投入力度,加快科研成果转化。

  其次,强化石油装备绿色制造标准化工作。“双碳”背景下,石油装备制造企业应在国家绿色制造标准体系基础框架下,结合油气行业特点,从标准体系完善、重点标准制定和国际化突破等方面积极推进。

  最后,制定完善石油装备绿色制造制度和办法。在国家相关法律法规和部门规章制度基础上,制定绿色制造相关的制度和办法,例如费用补贴、统一定价和集中采购,鼓励石油装备绿色制造业务的开展,推动石油装备绿色制造企业规模化发展壮大;建立废旧石油装备逆向物流回收网络和企业间资产灵活流通机制,盘活废旧物资;开展石油装备绿色制造的产品认证、检验检测和质量评估等,保证绿色石油装备的产品质量;加强绿色制造的宣贯和培训,提高绿色石油装备的影响力和认可度。(作者系工程材料研究院标准信息与战略研究所一级工程师)

  企业实践

绿色应用 济柴气体发动机产品在山西瓦斯发电市场稳定运行。高甲佳 摄

  

绿色工厂 北石公司将“绿色、低碳、环保、节能”理念贯穿产品加工制造全过程。 梁伟 摄

  

绿色产品 宝石机械研制的我国首台静音型8000米自动化钻机。 李晓斌 摄

  

绿色修复 大庆油田管杆修复制造北部基地创新形成了“一管五用”修复技术,实现资源再利用。张云普 摄

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