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国企改革的“激荡往事” | 沈鼓的故事

“国产化”的全面突破 | 沈鼓的故事

本文通过讲述和分析几个中国骨干设备企业的经历证明，中国重大技术装备的创新问题，要从重大工程的系统和设备两个层次上分析，而重大技术装备创新的最大障碍来自在系统层次上的模仿和跟随。

介绍这几个企业的最好切入方式，是从浙江石化（舟山）4000万吨炼油/化工一体化项目讲起。该项目是“十三五”期间政府批准的几个民营石化项目中最大的，也是迄今国内最大的石油化工重大工程。根据媒体披露，该项目分两期，每期有2000万吨/年炼油、400万吨/年对二甲苯、520万吨/年芳烃和140万吨/年乙烯及下游化工装置，项目整体计划投资1700亿元，其中一期项目的投资902亿元。

浙江石化现场。

浙江石化项目的设备绝大多数由中国企业中标，只有与工艺有关的裂解炉供货合同由惠生公司获得，工艺技术及其专用设备合同由霍尼韦尔获得（外加赠送分布式控制系统），反映出中国石油化工的短板仍然是在系统层次上的工艺技术。

在核心设备中，沈鼓获得了一、二期的全部72台压缩机订单，其中应该包括140万吨/年的乙烯三机项目。此外，工业汽轮机由杭州汽轮机集团提供，冷分离装置即冷箱由杭州制氧机集团提供，大型加氢反应器由中国一重提供。本文简要介绍后面这三个企业在石油化工领域的经历。

文 | 路风 王晨 郭年顺 北京大学政府管理学院

编辑 | 谢芳 瞭望智库

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1 “杭汽轮”与大国重器之工业汽轮机

沈鼓的压缩机大多是由汽轮机拖动的，而配套的汽轮机大多由杭州汽轮动力集团有限公司（以下简称“杭汽轮”）提供。

杭汽轮的前身杭州汽轮机厂创建于1958年8月，是当时杭州市响应“大跃进”兴办发电设备工业的产物，最初的技术从上海汽轮机厂获得。1958年11月，杭汽轮试制成功浙江省第一台750千瓦“冲动式”汽轮机，用于本省的电厂。1962年，企业自行设计制造成功第一台多级背压式工业汽轮机，跨出了技术自主的历史性一步，从此专业生产工业汽轮机，其产品为地方“五小工业”配套。

【注：“五小工业”一般指小钢铁、小煤矿、小机械、小水泥、小化肥五种工业企业。】

1974年6月，杭汽轮被确定为“四三方案”中工业汽轮机的引进项目定点单位。1975年12月，国家投入2000万美元，杭汽轮与西门子签约，以“一次性买断”的方式引进三系列“反动式”工业汽轮机的设计、制造技术，这种技术更适用于各种变转速、变功率的工况，如石化、冶金等流程工业领域。不过，杭汽轮决定“两条腿走路”，没有抛弃自己的“冲动式”技术，它更加适合定速、定率的发电领域。也是在1975年，杭汽轮研制了中国首套30万吨合成氨装置驱动用工业汽轮机，确立了企业在国内研发制造变转速、变工况工业汽轮机的主导地位。

那时的引进方式，是由西门子提供全套技术资料和技术许可，产品要靠杭汽轮自己设计和制造，其“消化吸收”过程历尽艰难。杭汽轮以引进技术设计的T6002汽轮机为“考核产品”，用于考核西门子提供的技术资料是否先进和准确。这台汽轮机的功率达到19000千瓦，主要用于驱动乙烯装置的裂解气压缩机。根据国家计划，这台汽轮机将在1979年11月交付给国内的一个石油化工企业。但在1978年的第三次大规模成套技术设备引进开始后，那家用户突然改从国外进口工业汽轮机，这台“考核产品”一下子没了着落，最后被撤销了供货计划。

此后，杭汽轮总是想证明自己行，但用户总是以没有业绩来反驳，于是陷入“因为没有业绩所以无法获得业绩”的死循环。杭汽轮在石化高端设备领域证明自己的机会，等了近20年。

不过，这种境遇迫使“两条腿走路”的杭汽轮更加依靠市场竞争和自主创新。1984年9月，杭汽轮完全自主设计制造了52万吨/年尿素装置CO₂压缩机的驱动汽轮机T6008，该“镇海炼化机组”于1987年获得国家科技进步一等奖。1994年，杭汽轮进军国内锅炉给水泵汽轮机市场，此后在国内锅炉给水泵汽轮机市场占有率始终保持在50%以上。

1998年，大庆石化总厂48万吨乙烯装置的国产化改造，终于给杭汽轮带来的高端突破的机会，杭汽轮为这个工程自主研发的裂解气压缩机驱动汽轮机T6411研制成功，后获得2002年国家科技进步二等奖。随后，杭汽轮相继完成燕山、天津、扬子、上海金山、茂名等石化企业乙烯装置用汽轮机的系列开发。当年，西门子转让汽轮机技术的最高输出功率是6万千瓦，而随着工业装置的大型化，杭汽轮大胆突破引进技术的设计范围，自主研制出7万千瓦等级汽轮机。

在杭汽轮的竞争下，在中国市场投标屡遭失败的西门子，想起了合资一招。两家企业曾经在1988年和1997年两次签订长期技术合作协议。2001年，西门子向杭汽轮提出把合作变为合资的要约，其主要条件是：由西门子控股合资企业；杭汽轮40号型号以上的工业汽轮机的销售、制造进入合资公司，杭汽轮在合资公司成立后不能再生产销售同类产品；西门子汽轮机技术和知识产权作价进入合资公司。实际上，40号型号以上的工业汽轮机几乎覆盖了当时工业汽轮机市场需求的85%。2004年，合资谈判破裂，西门子单方面终止了1997年与杭汽轮签订的长期技术合作协议。

但是，这种“断供”已经无法威胁到杭汽轮了。2004年，杭汽轮启动“三个百万等级产品”的研发项目，并于2007年完成首台超超临界百万等级锅炉给水泵汽轮机；2007年4月签订首台年产60万吨PTA驱动用汽轮机国产化项目供货合同，首次为PTA项目提供国产化机组；2008年完成首台年产100万吨乙烯装置用驱动汽轮机，次年在天津石化投产；2010年完成首台100万千瓦超超临界锅炉引风机驱动用汽轮机；2011年10月获得福建福清核电站3号、4号反应堆共四套汽轮机组的合同；2015年研发成功首台超大型10万等级空分装置压缩机用汽轮机。这些产品标志着杭汽轮达到世界先进水平。

2017年，杭汽轮接获大连恒力石化2000万吨/年炼化一体化项目的43台汽轮机订单。2018年7月，杭汽轮又获得恒力石化150万吨/年乙烯三机项目的订单，为其配套汽轮机，其中的裂解气机组汽轮机的最大功率达到10万千瓦等级，为全球功率最大的工业驱动机组，于2020年1月投产。不过，恒力石化没有把压缩机的订单交给沈鼓，而是买了外国产品。

2019年6月19日，恒力石化年产150万吨乙烯装置裂解气压缩机驱动用工业汽轮机试车仪式在杭汽轮总装车间举行。

在工业汽轮机领域，杭汽轮已经稳稳地站在世界顶峰。此后，浙江石化4000万吨/年炼化一体化项目的一、二期工程全部采用杭汽轮的汽轮机，其中一期的汽轮机数量达51台。

2 “杭氧”与大国重器之冷箱

杭州制氧机集团有限公司（简称“杭氧”）是一家以制造空气分离设备和工业气体为主的大型国有企业。杭氧的前身是1950年成立的浙江铁工厂，生产过茶叶机、中耕机、牛奶分离器、水闸闸门、麻纺机等产品。1952年8月，厂长钱祖恩请战试制30m³/h制氧机，为了能有较多的时间搞技术研究，他还辞去了厂长职务，任第一副厂长兼总工程师。1958年，铁工厂更名为杭州制氧机厂，生产出当时国内最大的3350m³/h大型制氧机，从此一直引领中国空分设备工业的发展。

在自力更生年代，杭氧也是一个充满创造性的企业。自己造设备、工具、模具等，改造和研制出多种专用设备，在1960年代就突破反击式透平膨胀机、板翅式换热器和全铝结构三项核心技术，为开发新一代全低压流程6000m³/h空分设备提供技术基础。那时的杭氧曾经步步逼近世界先进水平，后因文化大革命的破坏才与领先者拉开距离。

改革开放之初，中国的冶金和化工等行业要求进口德国、日本和法国的设备。机械工业部于1978年和1979年分别引进德国林德公司的10000m³/h、28000m³/h空分设备，内容包括技术引进和合作生产，由杭氧承接任务。1982年，杭氧应用林德技术为鞍钢改造10000m³/h空分设备，其多项技术指标超过鞍钢从日本引进的同类设备。但是，包钢和金山石化却分别要求11000m³/h和6000m³/h的空分设备，而且其设计制造必须按林德的标准和流程。

经过一番奋斗，1982年年底杭氧完成了供货。这个业绩让林德专家大呼“上当了”，因为林德只给了杭氧10000m³/h一个型号的图纸，但杭氧却把不同型号的设备做出来了。

更令人“意外”的是，杭氧在引进林德技术的同时，也向林德公司转让了翅片冲床技术和设备。板翅式换热器是空分设备的重要部件，也可以说是核心技术。1961年，杭氧的技术人员偶然从一本国外杂志上看到有关报道，意识到其价值，于是开始研究。因为以手工方式生产片不能保证质量，杭氧人从1974年开始研发翅片自动冲床，到1979年获得完全的成功。相反，当板翅换热器成为空分设备的主流技术时，林德公司却落伍了。因此，当林德人访问杭氧看到翅片冲床后，立刻提出引进。

经过一位副总理的批准，杭氧于1979年以30万西德马克的价格向林德出售了翅片冲床、模具及其技术资料和许可证，开中国机械工业向发达国家出口技术之先河。当时中国人对此感到很荣耀，但几十年之后，杭氧人越想越后悔，卖得实在太便宜了。

1986年机电部将30000m³/h空分设备列入“七五”计划，由杭氧承担项目研究工作。同年杭氧与林德合作生产了第一台30000m³/h空分设备，杭氧提供部机，1988年4月试车成功后交付首钢。实际上，杭氧那时已经具备自主研制该等级空分设备的能力，但当时的中国用户不买不与外国企业“合作”生产的产品，所以杭氧后来与林德公司、法国法液空公司合作生产了10多套30000 m³/h空分设备。直到1998年，宝钢把从日本引进的30000m³/h空分设备的改造合同交给杭氧。因为这一次的改造成功，2001年宝钢又将30000m³/h空分设备订单交给了杭氧。从此，杭氧完全走上自主设计制造大型空分设备的道路。

2004年6月，杭氧为辽宁北台钢厂自主设计制造了中国第一套50000m³/h的最大空分设备。2006年12月，杭氧为山东华鲁恒升设计制造的48000m³/h设备一次开车成功。2008年9月，杭氧为宝钢提供的60000m³/h空分设备成功出氧，其性能与国外同类设备处于同一水平。截至2010年，杭氧已设计制造14套60000m³/h空分设备。

乙烯生产装置的一个核心设备是冷箱，用于对石油裂解气的冷分离。因此，能造空气分离设备就能造冷箱，但杭氧进入这个领域还要等到有人推进石油化工设备的国产化。

1999年11月，杭氧拿到燕山石化66万吨/年乙烯冷箱改造的订单，到2001年11月正式投产。这是中国乙烯冷分离设备的第一次突破，之后杭氧的订单接踵而至，从此中国石油化工基本不再进口冷箱。2010年年初，杭氧为天津石化100万吨/年乙烯装置设计制造的冷箱正式投产，标志着杭氧跻身世界先进水平。

2013年4月，杭氧与神华宁煤签署了6套10万立方米/小时空分设备的设计、供货和服务合同，合同金额约17亿元人民币。这6套空分设备安装在神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化项目上，它是国家“十二五”煤炭深加工示范项目，也是迄今为止全球建设规模最大的煤制油项目。该项目使用12套10万立方米/小时空分设备，另外6套的订单由林德获得。2017年3月开始，杭氧的6套10万空分设备相继投产。在这些空分装置使用的压缩机中，有1台由沈鼓自主开发，另外11台由德国曼透平提供。

2017年2月，杭氧中标浙江石化4000万吨炼化项目一期的4套83000m³/h空分设备——乙烯冷箱，于2018年2月完成设计制造，每台重达950吨，成为全球等级最大的整装空分设备。凭借这种强大的研发和制造能力，杭氧在2019年年初再度中标浙江石化二期工程的4套105000m³/h空分设备，并于2020年5月完成制造发货——它们再次成为全球等级最大的整装空分设备。

2020年5月24日上午，杭氧为浙江石化研制的105000m³/h空分设备整装冷箱发运。

3 “中国一重”与大国重器之加氢反应器

中国第一重型机械集团公司（以下简称“一重”）是中国生产重型装备的头号企业，但它进入石油化工设备领域较晚，原因与中国石油化学工业的发展较晚相关。

1980年代初，机械工业部安排一重进行加氢反应器的国产化。这是一种用于炼油的压力容器，锻焊结构，内部有一层隔热层，需要耐高温、高压的腐蚀。为了冶炼出来所需的钢材，国家对一重的生产设施进行了投资。第一台“国产化”的400吨加氢反应器，是一重与日本制钢的室兰制作所合作制造的，双方各制造了一部分。当时日本经济萧条，也愿意合作。中方从设计到材料的冶炼、焊接、加工、热处理的整个设备生产全流程的技术人员全派到日本学习，中石化、中石油的设计院都参与了整机设计。1988年，这台加氢反应器提供给了齐鲁胜利炼油厂。

一重在1990年为镇海石化提供的一台400吨加氢反应器，已经达到日本制钢室兰制作所1987年产品的水平。第一台“国产化”设备成功后，一重掌握了冶炼、锻造、热处理、机械加工、焊接、检测、水压试验、包装出厂的整套流程，逐渐可以成批生产加氢反应器。1987-1998年，一重为中国石化工业提供了34台加氢反应器，使这个设备的售价从进口时的每吨30万元降到了国产化后的每吨3万元。

石油化工生产的规模经济效应明显，所以生产装置越来越大，加氢反应器的尺寸也必须越做越大。在国产化之后的大型化，就完全是一重自己的故事了，因为产品大型化带来的所有技术问题都只能靠自主的技术研发来解决。

1998年10月，一重为齐鲁石化制造了两台加氢反应器，单重分别为928吨和762吨，标志着一重迈上1000吨级别。产品大型化也改变了一重：当一重的反应器做到500吨时就遇到运输的问题，因为道路、桥梁的条件，一重在齐齐哈尔富拉尔基本部生产的产品无法运出来。为克服这个障碍，1995年一重在燕山石化成功地完成了2台加氢反应器的组焊。一重还在大连建设了生产基地，钢水和锻件仍然是在富拉尔基生产，然后运到大连进行焊接、桶内堆焊、封装、热处理、涂层检测、水压试验等后道工序，再从码头海运。

一重的反应器从1000吨级迈上2000吨级是通过为中国神华提供煤液化反应器。煤液化反应器与加氢反应器的材料、结构是一样的，压力、温度也都差不多，唯一的不同是比加氢反应器多了一个磨石的功能，把煤粉液化后存留的固体颗粒磨碎。

根据一位业内资深人士回忆，那时的神华特有钱，自称设备是全进口的，国产的一律不要。因此，神华煤液化项目采用的是国际化招标，请了美国、德国、意大利、印度等国的专家来评标，所有技术文件、商务文本都用英文，那种架势就是不想让中国企业干这个项目。多亏了中石油和中石化在工程建设方面的几个老专家，特别是国家压力容器标准化委员会的专家寿比南。这些专家以特种容器受到国家管控为依据，成立了一个中方的评标委员会。

在技术评分时，一重比日本制钢低了几分。客观地讲，一重当时的综合技术水平还是比日本制钢差一些。但是，这种大型设备必须要分段拉到鄂尔多斯，在现场焊接。根据国家规定，特种装备在中国境内制造必须遵守中国的规范。于是，中国专家委员会坚持，承造商必须派自己的焊工在现场焊接。而按照国家规定，日本派来的焊工必须先考中国的焊工资质，这个程序至少花6个月。这下神华没招了，项目时间来不及了。2003年1月，一重中标神华集团两台单台重达2044吨的煤液化加氢反应器的订货。

2006年6月17日，一重为神华集团承制的首台世界最大的煤液化反应器在神华鄂尔多斯煤制油工地落成，比当时世界上已有的最大1450吨反应器还重600吨。实际上，那时没有任何外国企业做过这么大的反应器，而且在那之后也没有。因此，只有中国一重有业绩。

技术是什么？技术的本质就是围绕着设计和制造产品的知识、经验和技能，所以世界上不存在脱离产品的设计和制造而独立存在的“先进技术”。如果神华把这个项目给了日本企业，那么日本企业就会在一重之前迈上2000吨级的技术水平，续演中国技术天生不如人的神话。但在现实中，一重先于日本企业迈上这个级别，从此日本企业的反应器技术再也赶不上中国一重。

跨上2000吨级之后，一重的反应器就进入了“独孤求败”的境界，每一次都是自己打破自己创下的纪录。2018年4月11日，由一重承制的镇海沸腾床渣油锻焊加氢反应器在大连核电石化公司完工发运，该反应器重量达2400吨、直径近5米，是当时世界最大石化技术装备。

2020年6月1日，由一重为浙江石化二期工程承制的全球首台3000吨超级浆态床锻焊加氢反应器完工，从大连发运浙江舟山。该设备单重超3000吨、总长超70米、外径6.15米、壁厚0.32米，再次成为世界之最。

虽然媒体报道还会强调一重于2018年5月一举承揽了全部六台这种反应器的制造合同，但其实再用“一举”这样的词已经失去意义，因为世界上早已经没有其他任何国家的任何企业能够设计制造如此之大的反应器了——如果你想用这么大的设备，合同不给中国一重，还能给谁呢？

2020年6月1日，全球首台3000吨超级浆态床锻焊加氢反应器在大连完工发运。

4 从系统和设备两个层次反映出来的“国产化”问题

从对上述几个企业的简要介绍看，它们与沈鼓一样，都是在自力更生年代奠定了自己的技术能力基础，又在改革开放前后经历了技术引进，在技术引进的基础上再次走上自主开发新产品的道路，最后都成为各自领域在世界名列前茅的企业。

这些共同之处恰恰证明了关于自主创新的逻辑：自主创新绝非“关起门来自己搞”，因为世界上不存在不需要吸收外部知识的创新。但是，工业组织吸收外部知识的能力，来自它们自己进行研发的努力，即一个组织通过自主研发而达到的相关知识水平决定它吸收和利用外部知识的能力。因此，自主创新指的是，要创新就必须掌握技术，要掌握技术就必须自己干，因为世界上不存在自己不进行研发和制造就可以掌握的技术。

这些企业的共同经历揭示了一个被40多年经验所证明的主题：重大技术装备的“国产化”模式已经破产，没有任何一个中国设备企业可以通过“国产化”模式，即复制外国技术，来赶上先进，也没有任何一个重大工程的设备国产化可以通过设备层次上的“国产化”模式而实现。对于能够为重大工程提供设备的企业们来说，走“自主化”，即自主创新道路是成功的不二法门。这些企业的经历还证明，世界上只存在某些中国人认为做不出来的技术，而不存在中国人做不出来的技术——两者之间的区别只在于自己是干还是不干。

但是，设备层次的自主开发势头，却继续受到系统层次的“国产化”模式的制约和阻碍。因此，在重大工程的系统层次上转向自主创新，才是中国在重大技术装备领域实现创新发展的关键政策环节。今天，当中国的设备企业已经在一个又一个的工业领域跻身世界前沿之后，中国政府在重大工程领域全面贯彻自主创新方针已经是不二的选择。

如果从系统层次上转向自主创新，首先，重大工程的系统概念就必须以解决中国实际问题的需要为唯一来源，而无论外国是否存在类似的系统；其次，对系统流程的总体设计要根据自己的系统概念形成，而无论外国是否存在这样的总体设计或与外国的总体设计有什么不同；最后，系统创新需要开发新的技术，也必然对中国设备提出新的要求，但不会以外国设备的性能为标准。

总之，系统层次上的自主创新模式不排斥学习和吸收外国技术，但系统的概念、总体设计和采用设备的标准，绝不会跟随外国的系统，这就要求政府主管部门、负责运营重大工程的大企业集团在“世界观”上发生革命性的转变。

系统层次创新对于技术进步的重要性，表现在重大工程的需求同时决定着设备企业的技术进步机会。为什么这个世界上很多产品的大型化或高端化越来越只有中国企业还在不断地攀登，如特高压电网、高铁、大型船舶、大型石油化工装置、超超临界发电机组、核电、光伏、新能源汽车等，而其他曾经垄断技术的国家基本停滞在当年的某个位置上？因为只有中国的经济还在持续增长。

从社会的角度看，许多技术进步是由重大工程带动的，而重大工程带来的技术进步机会具有公共产品的性质。当一些中国人以为外国技术天生先进时，他们完全没有意识到，有多少外国企业是靠着中国大用户提供的市场机会，才对中国设备企业保持了技术优势。因此，在美国及其西方盟友企图处处围堵中国的技术进步时，有必要把重大工程带来的技术进步机会列入国家的管控。一旦中国经济的规模和复杂度上限超越外国，那么只要中国工业坚持自主开发，就必然在技术上领先。

可以预期，新时代的中国将会实施许多重大工程，其中必然会有前无古人的伟大工程——这既是民生改善、国土改造、基础设施建设、工业升级、环境保护和科学研究等方面的需要，也是中国经济发展和技术进步的需要。

如果从系统层次上转向自主创新方针，新时代的重大工程就能够以特定的系统概念带动中国重大技术装备的创新，而重大技术装备的创新又能够提高重大工程的技术水平，并引发新的系统概念。于是，由系统和设备两个层次上的互动所推动的技术进步必然使中国产生领先世界的技术，从而使重大工程及其设备的技术进步比以往任何时候都更加有力地促进中国经济和社会的发展。

这样的技术进步模式才是中国新时代所要求的，也是这个时代之所以新、之所以超越以往时代的标志。

（本文图片均由作者提供）