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煤炭行业设备的发展及润滑油消费分析

 2022-12-01  中国润滑油信息网
本文介绍了煤炭行业设备的主要类型、品种构成及未来趋势,我国煤炭行业设备的生产概况及润滑特点,从政策驱动、煤炭消费驱动、设备更新驱动和煤矿机械智能化发展驱动等方面展望了我国煤炭行业设备的市场规模及未来趋势,对我国煤炭行业润滑油消费状况进行了分...

  本文介绍了煤炭行业设备的主要类型、品种构成及未来趋势,我国煤炭行业设备的生产概况及润滑特点,从政策驱动、煤炭消费驱动、设备更新驱动和煤矿机械智能化发展驱动等方面展望了我国煤炭行业设备的市场规模及未来趋势,对我国煤炭行业润滑油消费状况进行了分析。

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  煤炭是我国的基础能源和重要原料。煤炭工业是关系国家经济命脉和能源安全的重要基础产业。在我国一次能源结构中,煤炭将长期是主体能源。煤炭行业拥有众多的机械设备与运输车辆,需要使用大量的润滑油脂,因此煤炭行业是重要的润滑油用户。根据2021年5月中国煤炭工业协会印发的《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》[1],当前和今后较长时期内,煤炭在我国能源体系中的主体地位和“压舱石”作用不会改变,但在一次能源消费结构中的比重还将下降,煤炭消费总量、强度双控政策措施将更加严格。今后较长时间,我国煤炭行业都将围绕着产业结构调整和转型升级开展工作。今后小煤矿的逐步淘汰、大型现代化煤矿占比的大幅增加以及众多煤炭机械设备的更新换代都将为润滑油行业带来一定的机遇和挑战。润滑油生产商如何在当前严峻的形势下继续开发与维护煤炭行业这一重大用户已经成为一项重大课题。

  我国煤炭行业设备的发展及未来趋势

  煤炭行业设备的主要类型及发展趋势

  煤矿行业设备是实现煤炭开采最直接、最重要的设备。煤炭行业设备主要分为露天开采设备和井下开采设备[2]。其中,露天开采设备包括重型汽车、自卸车、铲运车、挖掘机等;井下开采设备包括综采设备、洗选设备、安全设备和辅助设备等。我国煤炭资源多数埋藏较深,适合露天开采的煤矿占比不到12%[3],主要分布在内蒙古、云南、山西、新疆等地,所以我国的煤炭行业设备以井下开采设备为主。井下开采设备以综合采掘设备为核心,它包括综采设备和综掘设备。综采是综合机械化采煤的简称,将工作面落煤、装煤、运煤、顶板支护和顶板控制等全部用机械以自动化完成。落煤、装煤使用双滚筒采煤机,运煤使用刮板运输机,顶板控制使用液压支架,占煤机总产值的75%。综掘是综合机械化掘进的简称,主要设备是掘进机,占煤机总产值的7%。采煤机、刮板输送机、掘进机和液压支架(俗称“三机一架”)是井下煤矿采煤工作面的主要生产设备。它们的技术装备水平,直接关系着生产效率和安全环保,是煤矿装备发展的核心问题。在一个工作面中,一般需要一台采煤机、一台掘进机、一台刮板输送机和百余台液压支架,因此在“三机一架”中,液压支架占比是最大的。根据中煤协数据,液压支架占比约45%,掘进机和采煤机分别占12%、13%,刮板输送机等设备约占10%[2]。井下煤矿综采工艺及其设备是企业实现高产高效和安全环保的最给力手段,世界主要产煤国家都在不断增大井下煤矿综采生产的比例。目前俄罗斯是85.9%,波兰是92.3%,而美国、英国、德国、日本都在98%以上。但我国井下煤矿综采比例还较低,国有煤矿的综采比例仅为52.5%,地方煤矿更低一些[4]。据统计,按照全国井下煤矿的总产量计算,综采产煤量只占28%左右。这种落后的生产技术水平,与世界产煤大国极不相称。近几年,行内企业审时度势,正不断找出和缩小差距,综采设备正在朝着成套化、大型化、机电一体化的方向大步前进。

  我国煤炭行业设备的生产概况及润滑特点

  矿井机械井下采矿设备主要以“三机一架”为主。根据中国煤炭机械工业协会发布的“2020年中国煤炭机械50强”数据显示,2020年,我国主要煤炭机械产品产量升降不一,全年累计生产采煤机621台,同比下降6.19%;生产掘进机1 213台,同比下降13.79%;生产刮板输送机1 609台,同比下降13.77%;生产液压支架66 908架,同比增长13.68%(见表1)[5]。总体来看,主要产品产量三降一升。2018—2020年我国煤炭机械50强企业主要产品产量见表1。

  表1 2018—2020年我国煤炭机械50强企业主要产品产量

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  矿井机械的主要制造商见表2[6]。

  表2 矿井机械主要制造商

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  由于井下采矿对安全要求高,一般要求井下所用润滑油具有抗燃性,所以井下采矿使用难燃液压液较多。采煤机、掘进机和刮板运输机的润滑状况及特点见表3[7]。

  表3 采煤机、掘进机和刮板运输机的润滑状况及特点

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  液压支架的润滑主要是使用液压支架液。液压支架选用水包油型乳化液作为传动介质,此乳化液具有以下特点:

  ◇液压支架是安装在井下工作的,其环境有瓦斯、煤尘存在,遇到明火有爆炸的危险,乳化液95%以上是不燃物,故安全性好;

  ◇由于通过支架的管线长达几千米,接头和各密封元件都易漏,而水包油型乳化液95%以上是水,具有较好的经济性;

  ◇液压支架乳化油黏度与水相近,同时在井下环境温度大都恒温在20 ℃左右,在该温度下,乳化液有良好的黏温基础;

  ◇水包油型乳化液对钢、铁、铜等都具有良好的防腐蚀、防锈蚀的性能,不会对设备产生侵蚀;

  ◇水包油型乳化液具有较为相对的稳定性,而且对环境和人都无害;

  ◇对密封材料具有很好的适应性,不会影响系统的工作。

  露天煤矿机械

  露天煤矿的开采主要有四个工艺,分别为穿孔、爆破、铲装与运输、排岩。使用的设备主要包括钻机、单斗挖掘机(电铲)、吊斗铲、前装机、运输设备等。露天煤矿机械主要制造商见表4[6]。露天煤矿机械设备的润滑状况及特点分别见表5[7]。

  表4 露天煤矿机械主要制造商

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  表5 露天煤矿机械设备的润滑状况及特点

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  煤矿其他设备

  煤炭其他设备的润滑状况及特点见表6[6]。

  表6 煤矿其他设备润滑状况及特点

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  我国煤炭行业设备的市场规模及未来趋势

  政策驱动分析

  我国煤矿机械行业发展迅速,但整体技术实力和产品质量较国外先进水平仍有一定差距。近年来国家通过产业、税收等多方面的优惠政策对本行业进行大力扶持,以促进煤矿向智能化建设发展[8]。

  2020年3月,为推动智能化技术与煤炭产业融合发展、提升煤矿智能化水平,国家发展改革委、国家能源局、应急管理部、国家煤矿安监局、工业和信息化部、财政部、科技部、教育部研究制定了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》,提出三个阶段性目标[8]:

  ◇到2021年,建成多种类型、不同模式的智能化示范煤矿,初步形成煤矿开拓设计、地质保障、生产、安全等主要环节的信息化传输、自动化运行技术体系,基本实现掘进工作面减人提效、综采工作面少人或无人操作、井下和露天煤矿固定岗位的无人值守与远程监控。

  ◇到2025年,大型煤矿和灾害严重煤矿基本实现智能化,形成煤矿智能化建设技术规范与标准体系,实现开拓设计、地质保障、采掘(剥)、运输、通风、洗选物流等系统的智能化决策和自动化协同运行,井下重点岗位机器人作业,露天煤矿实现智能连续作业和无人化运输。

  ◇到2035年,各类煤矿基本实现智能化,构建多产业链、多系统集成的煤矿智能化系统,建成智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系。

  另外,中国煤炭工业协会发布的《2020煤炭行业发展年度报告》[9]指出,“十四五”重点任务之一是推动煤炭产业转型升级。化解过剩产能,淘汰落后产能,建设先进产能,建设和改造一大批智能化煤矿。同时,促进煤炭组织结构调整,建设大型煤炭企业集团。

  未来煤炭行业集中度将大幅提升。目前,前8家大型企业原煤产量18.55亿t,占全国的47.6%。其中,亿吨级以上企业煤炭产量16.8亿t,占全国的43%。随着煤炭企业兼并重组步伐加快,该比例将进一步提高。

  煤炭消费驱动分析

  我国原煤产量从低谷逐渐回升。2014—2019年,我国原煤产量呈现波动趋势。2016年,由于能源领域供给侧结构性改革成效明显,煤炭产量下降至33.64亿t。自2017年起,我国煤炭产量稳步回升,2021年中国原煤产量40.71亿t,同比增长4.7%[10]。随着我国煤炭开采技术的提高和经济水平的不断提升,我国煤炭消费量不断增加。2016年我国煤炭消费量为38.88亿t,2021年我国煤炭消费量预估达40.78亿t。

  我国煤炭行业集中度进一步提高。就煤矿数量变动情况而言,2016—2018年,煤炭行业完成8.1亿t去产能任务,超过了规划中5.5亿t的目标,去产能力度较大。根据数据[11],煤矿数量从2016年的8 960处降至2021年的4 331处,远超国家政策确定的目标。提前完成目标,行业集中度进一步提高,行业环境有所改善。

  2021年5月,中国煤炭工业协会印发的《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》(简称《意见》)提出[1],到“十四五”末,国内煤炭产量控制在41亿t左右,全国煤炭消费量控制在42亿t左右,年均消费增长1%左右。《意见》进一步明确“十四五”发展目标,要求将全国煤矿数量控制在4 000处以内,大型煤矿产量占85%以上,大型煤炭基地产量占97%以上;建成煤矿智能化采掘工作面1 000处以上;建成千万吨级矿井(露天)数量65处、产能超过10亿t/a。《意见》规划,到“十四五”末,培育3~5家具有全球竞争力的世界一流煤炭企业。

  设备更新驱动分析

  煤炭行业经历2013—2017年低谷期后,2018年行业固定资产投资额增速转正,更新需求放量趋势显现。煤矿机械设备中液压支架和采煤机的生命周期均为5~10年,按时间周期来看,2013年之前煤机行业增长的存量设备已经进入更新周期。但由于近年来煤炭行业的低迷,2013—2017年煤机设备进入更换周期后未能及时更新换代,大部分仍依靠维修维持煤机产品的使用状态。随着近两年煤炭价格回升,煤炭行业盈利改善,设备投资加大,被抑制的更新需求放量趋势已现,未来几年依然会保持缓慢增长的趋势。

  根据中国煤炭工业协会数据,2012年中国煤炭机械行业市场规模为1 668亿元,此后随着行业全面去产能,煤炭机械市场规模迅速回落,至2016年达到拐点,随后稳步上升,2019年行业市场规模达1 416.3亿 元,与2012年 仍 有 一定差距,但2021年煤炭产量已达40.71亿t,高于2012年高峰时期,长期来看煤炭的需求仍处稳定上涨的趋势,因此上一轮高峰时期的设备必将更新,由于2020年受疫情影响,企业更新采购有所延缓,因此更新需求将在后续年份陆续释放。

  (续表6)表6 煤矿其他设备润滑状况及特点

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  煤矿机械智能化发展驱动分析

  煤矿开采机械化不仅能提高煤炭开采效率,而且有利于减少煤炭事故的发生率。随着我国机械工业发展水平的不断提升,我国采煤机械化程度不断提升。据中国煤炭工业协会统计数据显示,我国大型煤炭企业采煤机械化程度由1978年 的32.34%提 高 到2020年 的98.9%[5]。根据《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》,2030年我国采煤机械化程度将达到95%以上。不难看出,在国家政策的引导和市场的驱动下,未来我国煤机行业智能化需求潜力巨大。

  趋势所指,同类企业加速布局煤机智能化板块。煤机行业正呈现出集中化的趋势,其中,天地科技股份有限公司、山东能源重型装备制造集团有限公司、中国煤矿机械装备有限责任公司、郑州煤矿机械集团股份有限公司四家公司又在国内煤机市场中处于领先地位。4家煤机企业产品各有侧重,但都已在煤机智能化板块加快部署。以天地科技为例,天地科技作为国内煤机业务市占率最高的企业,公司生产的综采设备具有高端化和智能化的特点,产品溢价能力强,毛利率也位居前列。根据国家能源局报告,2015年全国煤矿仅有3个智能化采掘工作面,2019年达到275个,到2020年全国智能化采掘工作面一共有494个,但是对比我国目前持续存在的4 300家左右的煤矿,我国煤矿智能化发展仍处于较低水平,未来仍有较大的增长空间[2]。

  煤机设备进入更新周期,煤机行业利润进一步提升。由于煤炭行业机械化已达到了较高水平,未来煤机设备新投资的增量将保持比较稳定的水平,需求将更多依靠于煤机设备的更新迭代。从使用寿命方面来看,综采设备“三机一架”中三机的使用寿命较短,多在6~9年之间,液压支架使用寿命相对较长,在8~10年之间。根据煤机使用寿命可以推算,煤机设备2019—2024年之间会迎来新一轮的更新换代潮,在煤矿智能化与设备更新周期到来的双驱动下,煤机企业近期将面临更多的设备需求,或将进一步带来更多的收益。

  我国煤炭行业润滑油消费状况分析

  从调查的情况来看,我国煤炭机械设备正在向重型化、智能化、大功率和机电一体化方向发展,现代化的综采综掘设备和大型高效露天的剥离、开采、运输、排土成套设备已在我国大中型煤矿中广泛使用。随着煤炭机械设备技术的发展进步,掘进机、采煤机、刮板运输机和液压支架等机械设备润滑管理的重要性日渐突出,由此将大大提升润滑油的需求,为国内润滑油产品进入煤机行业提供契机。据统计,全国煤矿系统因磨损而造成的经济损失每年大约在400亿元以上。因此,非常有必要重视煤矿机械设备合理的润滑问题。专业的润滑油公司应积极关注煤机设备对润滑油的市场需求。

  我国现有开采煤矿多属井工矿,露天开采仅为10%左右。在井工矿开采当中,用量最大的当属液压支架液,其占润滑油消费总量的45%左右,而液压支架液大多为乳化油用量。其次是抗磨液压油,占润滑油消费总量近30%的量,其中46#、68#、100#企业用量相对较大。工业齿轮油在煤炭企业的用量也不可小窥,约占到润滑油消费总量的20%左右,由于近年来机械设备的更新换代,企业对重负荷工业齿轮油用量增加。

  根据有关部门的调查数据估算,露天矿开采煤炭每10 000 t用油0.48 t,矿井开采煤炭每10 000 t用油1.12 t(含液压支架液),煤炭开采量和润滑油消耗量的大致比例为10 000∶1.1。由此我们可以对近几年煤炭行业及其重点企业的润滑油消费情况预计估算,见表7、表8。

  表7 2016—2021年中国原煤产量及润滑油消费量估算

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  表8 2021中国大型煤炭企业润滑油消耗量估算

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  近年来,在国家推动供给侧结构性改革政策措施指导下,煤炭行业整体面貌发生了显著变化,过剩产能得到了有效化解。煤炭生产结构优化,市场供需实现了基本平衡,煤炭行业改革发展迈上新台阶。未来煤炭行业将更加有序发展,亦将进一步实现煤炭产业集聚效应和规模化发展。

  煤矿机械设备是实现煤炭开采最直接、最重要的设备,煤机行业属于传统中游制造行业,需求直接由下游煤炭行业拉动。煤炭综合采掘设备主要包括掘进机、采煤机、刮板输送机、液压支架,合称 “三机一架”,其中液压支架设备占比最高,是所有煤机产品中体量最大的设备。根据中国机械联合会的测算,液压支架约占投资额的 50%,“三机一架”为煤炭 综合采掘设备的核心,占到煤矿机械设备总额的70%左右。

  根据推算,煤机设备在2019—2024年之间会迎来新一轮的更新换代潮,在煤矿智能化与设备更新周期到来的双驱动下,煤机企业近期将面临更多的设备需求,这也为润滑油行业带来了新的机遇和挑战。润滑油生产商如何在新的形势下继续开发与维护煤炭行业这一重大用户应该引起新一轮的高度重视和密切关注。


(来源:润滑油与添加剂技术前沿)
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