黃群 夏芳

中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司

LNG 儲罐國產(chǎn)化的可行性

黃群 夏芳

中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司

黃群等.LNG儲罐國產(chǎn)化的可行性.天然氣工業(yè),2010,30(7):80-82.

目前我國LNG儲罐的設(shè)計和建造都是由國外承包商完成的,其關(guān)鍵設(shè)備也基本依賴國外進(jìn)口,導(dǎo)致整個LNG項目建設(shè)成本居高不下。為此,分析了實現(xiàn)LNG儲罐及其關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化的可行性,并對如何實現(xiàn)國產(chǎn)化提出了以下建議:開展對LNG大型儲罐國產(chǎn)化的研究工作;抓住設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié);重視LNG項目的采辦;抓好施工與開車;抓好標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化;關(guān)注人才的培養(yǎng)。該項研究成果將為國內(nèi)自行設(shè)計和建造儲罐提供參考。

LNG儲罐 設(shè)計 建造 國產(chǎn)化 可行性

目前,我國的LN G產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模,每年進(jìn)口LNG的數(shù)量已達(dá)數(shù)百萬噸,預(yù)計到2020年,我國沿海地區(qū)進(jìn)口LNG規(guī)模可達(dá)6000×104t(相當(dāng)于天然氣827.4×108m3)。

在LN G產(chǎn)業(yè)中,LNG儲罐的設(shè)計和建造十分關(guān)鍵,其技術(shù)要求高,投資大、建設(shè)時間長,目前我國LNG儲罐都是由國外承包商承建,材料和設(shè)備也基本依賴國外進(jìn)口,導(dǎo)致整個LNG項目建設(shè)成本居高不下。

我國LNG產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從起步到了高速發(fā)展的階段,取得了可喜的成績,積累了相當(dāng)?shù)膶嵺`經(jīng)驗,LNG儲罐的設(shè)計和建造完全依賴國外承包商的局面應(yīng)該可以得到逐步改變,實現(xiàn)LNG接收終端儲罐的國產(chǎn)化不僅是必要的也是可能的,這將有助于我國LNG產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展。

1 儲罐是LNG接收終端建設(shè)的關(guān)鍵點

LN G儲罐的設(shè)計建造是整個LNG接收終端工程建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),費用高、周期長、涉及專業(yè)多、技術(shù)要求高。對于LNG接收站或調(diào)峰型天然氣液化工廠, LNG儲罐除了LN G儲存功能以外,還為穩(wěn)定供氣起到一個緩沖作用。

以鋼筋混凝土全容罐為例,LNG儲罐雖然是LNG儲存系統(tǒng)的1臺單元設(shè)備,建造費用卻是LNG接收站工程費用的40%,建造時間約30個月,屬于建設(shè)時間較長的重要設(shè)施,也是LN G接收站工程建設(shè)的主要內(nèi)容。LN G儲罐的設(shè)計和建造集合了土建、鋼結(jié)構(gòu)、低溫金屬材料、絕熱材料和低溫焊接等高新技術(shù),也因此說LNG儲罐的設(shè)計和建造技術(shù)水平是制約LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點。

LNG儲罐作為大型LNG項目的重要設(shè)施,目前國內(nèi)還主要依靠國外承包商設(shè)計和承建。國內(nèi)已建成的廣東大鵬LNG項目、福建LNG項目及已完成前期研究的LNG接收站項目儲罐均采用16×104m3的全容罐,且儲罐材料與相關(guān)設(shè)備90%是由國外供貨商提供,導(dǎo)致整個項目建設(shè)成本居高不下。隨著我國對清潔能源需求量的不斷增加,大量進(jìn)口LNG已成為必然的趨勢,2020年將達(dá)到每年進(jìn)口6000×104t的目標(biāo)。因此,隨著我國LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,能否盡快實現(xiàn)LNG項目中關(guān)鍵設(shè)施的國產(chǎn)化 ,已經(jīng)成為制約LNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵點。

2 儲罐及其關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化的可行性

1)從已完成的LN G儲罐建設(shè)和運作取得了經(jīng)驗。根據(jù)氣、液包容性的不同,LNG儲罐分為4種類型:單容罐、雙容罐、全容罐和薄膜罐;根據(jù)LNG儲罐放置方式的不同,又可分成地上罐和地下罐。目前我國主要使用的是混凝土全容式LN G儲罐。世界上最大的地下LNG貯罐容量已達(dá)到25×10m,而我國目前LNG貯罐的設(shè)計規(guī)模都是16×104m3,中海石油氣電集團(tuán)有限責(zé)任公司已在廣東LNG項目和福建LNG項目與外方合作建成4個16×104m3LNG儲罐,在合作的過程中,取得了豐富的相關(guān)經(jīng)驗。

2)國內(nèi)用于LNG儲罐的材料9%Ni鋼已研制成功。用于LNG儲罐的材料通常有9%Ni鋼、鋁合金、奧氏體不銹鋼。但LNG儲罐大型化的發(fā)展趨勢對制造材料提出了強度高、加工性好、焊接優(yōu)良等要求,9%Ni鋼成為性價比最好的LN G儲罐建造材料。9% Ni鋼主要用在LNG全容罐內(nèi)罐、外罐的TCP處。板厚通常在6～29nm,建成1座16×104m3全容罐需要2000t左右的9%Ni鋼。目前國內(nèi)已建LN G儲罐所用9%Ni鋼材料均為國外進(jìn)口,主要生產(chǎn)廠商有比利時的INDU.STEEL、美國的ESABCORP以及日本的MITSUI。隨著我國LNG產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,山西太鋼不銹鋼股份有限公司和鞍鋼股份有限公司先后進(jìn)行了9%Ni鋼的研制工作,目前其產(chǎn)品均通過了全國鍋爐壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會組織的材料評審和認(rèn)證,具備了推廣應(yīng)用的價值。

3)已經(jīng)能夠獨立完成對LNG項目的安全評估工作。安全是發(fā)展LNG項目的關(guān)鍵,每個項目都要進(jìn)行嚴(yán)格的安全評估,不能有一絲馬虎。目前已經(jīng)完成安全評估工作的幾個LNG項目,都經(jīng)歷了由外商評估、國內(nèi)參與平行評估,到由國內(nèi)的相關(guān)機(jī)構(gòu)獨立進(jìn)行評估的過程,國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)完全掌握了LNG項目建設(shè)中的安全關(guān)鍵點和先進(jìn)的評估方法。

4)國內(nèi)相關(guān)研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計公司已經(jīng)具備一定的實踐經(jīng)驗。目前國內(nèi)幾家單位在大型低溫液體貯罐領(lǐng)域(液氧、液氮貯罐)已經(jīng)參與了LNG儲罐的設(shè)計、建造和安裝工作,取得了豐富的工程實踐經(jīng)驗。

5)已經(jīng)基本掌握了相應(yīng)的技術(shù)和安全標(biāo)準(zhǔn)。經(jīng)過幾年的努力,對相應(yīng)的國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了采標(biāo),建立了相關(guān)的LNG標(biāo)準(zhǔn)體系,制定了相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。以LN G儲罐標(biāo)準(zhǔn)為例,盡管國內(nèi)還沒有專門針對LNG儲罐設(shè)計、建造的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),但是在實踐中,我國LN G儲罐設(shè)計建造都采用了國際通用的英國標(biāo)準(zhǔn)《BS7777低溫工作條件下立式平底圓筒形儲罐》[1](以下簡稱BS7777—1993,該標(biāo)準(zhǔn)于2006年被 EN114620替代)和美國標(biāo)準(zhǔn)《API620大型焊接大型儲罐設(shè)計與建造》[2](以下簡稱API620)。目前,我國已及時開展了 EN14620—2006《操作溫度0℃到-165℃的液化氣儲存立式圓筒形平底鋼質(zhì)儲罐現(xiàn)場設(shè)計和建造》[3]翻譯和轉(zhuǎn)化。中國海洋石油總公司還根據(jù)實踐經(jīng)驗制定了相關(guān)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并開展了對美國、日本、英國和歐洲相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的比較研究,基本掌握了設(shè)計和建造的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 對實現(xiàn)LNG儲罐國產(chǎn)化的建議

3.1 開展對LNG大型儲罐國產(chǎn)化的研究工作

首先應(yīng)該對大型LNG儲罐的國產(chǎn)化工作進(jìn)行認(rèn)真的分析研究,了解清楚我國在大型LN G儲罐設(shè)計、建造和安裝的技術(shù)要求、工藝過程和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范方面,已經(jīng)掌握了哪些技術(shù),還有哪些我們還沒有掌握或沒有完全掌握,以便于在今后工作中逐步加以解決。

3.2 抓住設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

LNG全容儲罐的設(shè)計主要包括內(nèi)罐設(shè)計和外罐設(shè)計2部分,其中內(nèi)罐設(shè)計內(nèi)容包括強度計算、內(nèi)罐鋼吊頂計算、熱工計算、管道閥門的工藝設(shè)計、內(nèi)罐的制造安裝圖紙設(shè)計等;外罐設(shè)計內(nèi)容包括預(yù)應(yīng)力混凝土外罐(罐頂、罐壁、承臺)以及儲罐基礎(chǔ)的設(shè)計。目前, LNG儲罐本體的基礎(chǔ)設(shè)計均由國外公司完成,國內(nèi)公司一般只進(jìn)行符合中國規(guī)范的驗證性設(shè)計、LNG儲罐外部管道、儀表、電氣、鋼結(jié)構(gòu)及消防設(shè)施的詳細(xì)設(shè)計。

LNG儲罐的設(shè)計關(guān)鍵點如下:

1)內(nèi)罐的設(shè)計及計算。

2)罐頂?shù)脑O(shè)計計算。

3)內(nèi)部吊頂?shù)脑O(shè)計計算。

4)外罐襯里的設(shè)計計算。

5)罐底及熱底角保護(hù)的設(shè)計。

6)外罐設(shè)計計算。

7)LNG入口管。

8)蒸發(fā)氣出口管。

9)吹掃系統(tǒng)。

10)防止翻滾。

11)泄漏探測。

12)其他部件的設(shè)計,如氣體探測器、熱探測器、沉降測量系統(tǒng)、冷卻傳感器、接地和屏蔽、雷電保護(hù)等。

目前,國內(nèi)相關(guān)設(shè)計單位已經(jīng)有能力完成LNG儲罐的強度計算、LNG儲罐詳細(xì)機(jī)械數(shù)據(jù)表、LNG儲罐結(jié)構(gòu)、安裝、焊接、檢驗、試驗的工程規(guī)定以及LNG儲罐的制造及安裝圖、預(yù)應(yīng)力混凝土外罐基礎(chǔ)設(shè)計、LNG儲罐詳細(xì)工程圖紙設(shè)計、工程量材料表、施工檢驗、試驗、混凝土配合比等工程規(guī)定。但對下列土建專業(yè)領(lǐng)域的問題還應(yīng)加強技術(shù)研發(fā)工作:①各種組合工況下預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐的受力性能和整體穩(wěn)定性分析;②罕遇地震下預(yù)應(yīng)力混凝土儲罐的推覆分析;③軟弱土地基的處理方案和技術(shù);④預(yù)應(yīng)力配筋的計算工作。

3.3 重視LNG項目的采辦

迄今為止,國內(nèi)已建成的LN G接收終端儲罐均由EPC(Engineering Procurement Construction)總包商進(jìn)行采辦。LNG儲罐所需的設(shè)備材料并不復(fù)雜,主要包括:

1)9%Ni鋼板(焊接材料)。

2)預(yù)應(yīng)力鋼絞線、錨具和夾具。

3)低溫鋼筋、外罐及拱頂碳鋼、鋁吊頂和吊頂玻璃棉。

4)吊機(jī)。

5)不銹鋼管和管件。

6)閥門。

7)罐內(nèi)泵。

8)儀表、電氣設(shè)備、電纜和橋架。

9)保冷材料。

上述材料又可以分為3大類:①可以完全采用國產(chǎn)產(chǎn)品進(jìn)行替代;②國內(nèi)雖可以生產(chǎn),但還無法完全達(dá)到國外產(chǎn)品水平的材料和設(shè)備;③國內(nèi)尚不能生產(chǎn),還需要依賴進(jìn)口。顯然,采辦國產(chǎn)化的關(guān)鍵是尚不能實現(xiàn)國產(chǎn)的材料和設(shè)備,如各種低溫閥門、罐內(nèi)泵、儀表、9%Ni鋼板及焊材和部分保冷材料等,其中9%Ni鋼板和閥門是采辦的重點。由于國內(nèi)總包公司還沒有和國外公司一樣具有長期客戶關(guān)系,所以在采辦進(jìn)度、采辦價格上都會有一定的差距,導(dǎo)致可能采辦進(jìn)度拖后、價格上升。但總的來說,LNG儲罐采辦的國產(chǎn)化是可以實現(xiàn)的,必要時,國內(nèi)的總包單位可以與各種專業(yè)代理公司協(xié)作完成采辦工作。采辦的國產(chǎn)化雖然在短期內(nèi)會給項目的實施帶來一定的風(fēng)險,但從長遠(yuǎn)考慮,對整個LNG儲罐建造的國產(chǎn)化是非常有幫助的,是我國LNG儲罐建設(shè)發(fā)展的大趨勢。

3.4 抓好施工與開車

LN G全容儲罐的建造大體分為內(nèi)罐安裝、外罐施工和基礎(chǔ)施工3部分。內(nèi)罐安裝包括鋼結(jié)構(gòu)的焊接、罐上各種附屬設(shè)施的安裝和夾層的保溫處理等;外罐施工包括預(yù)應(yīng)力混凝土罐壁、混凝土罐頂?shù)?基礎(chǔ)則一般為樁基礎(chǔ),或者在地質(zhì)條件允許的情況下,由承臺板直接作用在基巖上。已經(jīng)建成的廣東LNG項目、福建LNG項目和新建成的上海LN G項目的LNG儲罐建造工作,都是由國內(nèi)幾家施工分包商完成的,他們已經(jīng)有能力順利完成LNG儲罐的建造工作。但還應(yīng)該加強監(jiān)管,嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求完成施工,確保施工質(zhì)量。

目前國內(nèi)還沒有一家公司具有LNG儲罐調(diào)試、開車的經(jīng)驗,國內(nèi)的總包單位在試車階段仍需要國外專家或者專業(yè)公司的技術(shù)支持。國內(nèi)公司或者業(yè)主借鑒類似項目的經(jīng)驗獨立完成LNG儲罐的調(diào)試、開車,雖然具有一定的風(fēng)險,卻是今后的一個發(fā)展趨勢。

3.5 抓好標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化

在已經(jīng)采用的國際標(biāo)準(zhǔn)或國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)在LNG儲罐設(shè)計、建造和安裝方面取得的實際經(jīng)驗,制定相應(yīng)的更加細(xì)化的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(或規(guī)格書、設(shè)計手冊),完善標(biāo)準(zhǔn)的保障職能。按照實際需要,標(biāo)準(zhǔn)制定工作可以先重點、后全面,先形成框架,再不斷細(xì)化。

3.6 關(guān)注人才的培養(yǎng)

有計劃地落實人才培訓(xùn)工作,采用引進(jìn)來和派出去的方式,通過集中培訓(xùn)和參與生產(chǎn)實踐切實提升相關(guān)人員的技術(shù)和管理水平,以適應(yīng)LNG儲罐國產(chǎn)化的技術(shù)和管理運行要求。

LNG接收終端儲罐的設(shè)計、建造和安裝的國產(chǎn)化不僅僅是可行的,而且是可能的,LNG儲罐國產(chǎn)化的舉措一定會助推我國LNG發(fā)展的新高潮。

[1]Britain Standard Institute.BS7777 Flat-bottomed,vertical,cylindrical storage tanks for low temperature service [S].London:Britain Standard Institute,1993.

[2]American Petroleum Institute.API620 Design and construction of large,welded,low-pressure storage tanks[S]. Washington:API Publishing Services,2008.

[3]European Committee for Standardization.EN14620 Design and manufacture of site built,vertical,cylindrical, flat-bottomed steel tanks for the storage of refrigerated, liquefied gases with operating temperatures between0℃and-165℃[S].London:Britain Standard Institute,2006.

(修改回稿日期 2010-06-06 編輯 何 明)

Key words:LNG storage tank,design,construction,nationalization,feasibility

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.07.022

Huang Qun,senior engineer,was born in1955.He is mainly engaged in research of LNG technologies.

Add:Room2836,Jingxin Building,No.Jia2,North East3rd Ring Rd.,Beijing100027,P.R.China

Mobile:+86-13521361348 E-mail:huangqun@cnooc.com.cn

A feasibility study of China-made LNG storage tanks

Huang Qun,Xia Fang
(CNOOC Gas&Power Group,Beijing100027,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE7,pp.80-82,7/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

Both the design and construction of LNG storage tanks in China have been completed by foreign contractors at present,even the involved key equipments are mainly imported from abroad,that is why the building cost of a whole LNG project remains high.Therefore,a feasibility analysis is conducted on the home-made LNG storage tanks and the related key equipments and some proposals for its implementation are put forward as follows:the related studies should be developed,the key points of design work should be taken hold of,the procurement of a LNGproject should be paid more attention to,the construction and start-up should be well performed,the zoom standard should be worked out,and talent training should be valued to a high degree.All these proposals will provide reference for the design and manufacture of home-made LNG storage tanks.

book=80,ebook=585

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.07.022

黃群,女,1955年生,高級工程師;主要從事LNG技術(shù)研究工作。地址:(100027)北京市東三環(huán)北路甲2號京信大廈2836。電話:13521361348。E-mail:huangqun@cnooc.com.cn