LNG 儲罐國產化的可行性

黃群 夏芳

中海石油氣電集團有限責任公司

LNG 儲罐國產化的可行性

黃群 夏芳

中海石油氣電集團有限責任公司

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

目前我國LNG儲罐的設計和建造都是由國外承包商完成的,其關鍵設備也基本依賴國外進口,導致整個LNG項目建設成本居高不下。為此,分析了實現LNG儲罐及其關鍵設備國產化的可行性,并對如何實現國產化提出了以下建議:開展對LNG大型儲罐國產化的研究工作;抓住設計的關鍵環節;重視LNG項目的采辦;抓好施工與開車;抓好標準的細化;關注人才的培養。該項研究成果將為國內自行設計和建造儲罐提供參考。

LNG儲罐 設計 建造 國產化 可行性

目前,我國的LN G產業已初具規模,每年進口LNG的數量已達數百萬噸,預計到2020年,我國沿海地區進口LNG規模可達6000×104t(相當于天然氣827.4×108m3)。

在LN G產業中,LNG儲罐的設計和建造十分關鍵,其技術要求高,投資大、建設時間長,目前我國LNG儲罐都是由國外承包商承建,材料和設備也基本依賴國外進口,導致整個LNG項目建設成本居高不下。

我國LNG產業已經從起步到了高速發展的階段,取得了可喜的成績,積累了相當的實踐經驗,LNG儲罐的設計和建造完全依賴國外承包商的局面應該可以得到逐步改變,實現LNG接收終端儲罐的國產化不僅是必要的也是可能的,這將有助于我國LNG產業的健康快速發展。

1 儲罐是LNG接收終端建設的關鍵點

LN G儲罐的設計建造是整個LNG接收終端工程建設的關鍵環節,費用高、周期長、涉及專業多、技術要求高。對于LNG接收站或調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儲存系統的1臺單元設備,建造費用卻是LNG接收站工程費用的40%,建造時間約30個月,屬于建設時間較長的重要設施,也是LN G接收站工程建設的主要內容。LN G儲罐的設計和建造集合了土建、鋼結構、低溫金屬材料、絕熱材料和低溫焊接等高新技術,也因此說LNG儲罐的設計和建造技術水平是制約LNG產業發展的關鍵點。

LNG儲罐作為大型LNG項目的重要設施,目前國內還主要依靠國外承包商設計和承建。國內已建成的廣東大鵬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,且儲罐材料與相關設備90%是由國外供貨商提供,導致整個項目建設成本居高不下。隨著我國對清潔能源需求量的不斷增加,大量進口LNG已成為必然的趨勢,2020年將達到每年進口6000×104t的目標。因此,隨著我國LNG產業的發展,能否盡快實現LNG項目中關鍵設施的國產化 ,已經成為制約LNG產業發展的關鍵點。

2 儲罐及其關鍵設備國產化的可行性

1)從已完成的LN G儲罐建設和運作取得了經驗。根據氣、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貯罐容量已達到25×10m,而我國目前LNG貯罐的設計規模都是16×104m3,中海石油氣電集團有限責任公司已在廣東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,取得了豐富的相關經驗。

2)國內用于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儲罐大型化的發展趨勢對制造材料提出了強度高、加工性好、焊接優良等要求,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。目前國內已建LN G儲罐所用9%Ni鋼材料均為國外進口,主要生產廠商有比利時的INDU.STEEL、美國的ESABCORP以及日本的MITSUI。隨著我國LNG產業的快速發展,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行了9%Ni鋼的研制工作,目前其產品均通過了全國鍋爐壓力容器標準化技術委員會組織的材料評審和認證,具備了推廣應用的價值。

3)已經能夠獨立完成對LNG項目的安全評估工作。安全是發展LNG項目的關鍵,每個項目都要進行嚴格的安全評估,不能有一絲馬虎。目前已經完成安全評估工作的幾個LNG項目,都經歷了由外商評估、國內參與平行評估,到由國內的相關機構獨立進行評估的過程,國內相關機構已經完全掌握了LNG項目建設中的安全關鍵點和先進的評估方法。

4)國內相關研究機構和設計公司已經具備一定的實踐經驗。目前國內幾家單位在大型低溫液體貯罐領域(液氧、液氮貯罐)已經參與了LNG儲罐的設計、建造和安裝工作,取得了豐富的工程實踐經驗。

5)已經基本掌握了相應的技術和安全標準。經過幾年的努力,對相應的國際標準和國外先進標準進行了采標,建立了相關的LNG標準體系,制定了相關的國家標準和行業標準。以LN G儲罐標準為例,盡管國內還沒有專門針對LNG儲罐設計、建造的技術標準,但是在實踐中,我國LN G儲罐設計建造都采用了國際通用的英國標準《BS7777低溫工作條件下立式平底圓筒形儲罐》[1](以下簡稱BS7777—1993,該標準于2006年被 EN114620替代)和美國標準《API620大型焊接大型儲罐設計與建造》[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儲罐現場設計和建造》[3]翻譯和轉化。中國海洋石油總公司還根據實踐經驗制定了相關的企業標準,并開展了對美國、日本、英國和歐洲相關標準的比較研究,基本掌握了設計和建造的標準要求。

3 對實現LNG儲罐國產化的建議

3.1 開展對LNG大型儲罐國產化的研究工作

首先應該對大型LNG儲罐的國產化工作進行認真的分析研究,了解清楚我國在大型LN G儲罐設計、建造和安裝的技術要求、工藝過程和標準規范方面,已經掌握了哪些技術,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 抓住設計的關鍵環節

LNG全容儲罐的設計主要包括內罐設計和外罐設計2部分,其中內罐設計內容包括強度計算、內罐鋼吊頂計算、熱工計算、管道閥門的工藝設計、內罐的制造安裝圖紙設計等;外罐設計內容包括預應力混凝土外罐(罐頂、罐壁、承臺)以及儲罐基礎的設計。目前, LNG儲罐本體的基礎設計均由國外公司完成,國內公司一般只進行符合中國規范的驗證性設計、LNG儲罐外部管道、儀表、電氣、鋼結構及消防設施的詳細設計。

LNG儲罐的設計關鍵點如下:

1)內罐的設計及計算。

2)罐頂的設計計算。

3)內部吊頂的設計計算。

4)外罐襯里的設計計算。

5)罐底及熱底角保護的設計。

6)外罐設計計算。

7)LNG入口管。

8)蒸發氣出口管。

9)吹掃系統。

10)防止翻滾。

11)泄漏探測。

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

目前,國內相關設計單位已經有能力完成LNG儲罐的強度計算、LNG儲罐詳細機械數據表、LNG儲罐結構、安裝、焊接、檢驗、試驗的工程規定以及LNG儲罐的制造及安裝圖、預應力混凝土外罐基礎設計、LNG儲罐詳細工程圖紙設計、工程量材料表、施工檢驗、試驗、混凝土配合比等工程規定。但對下列土建專業領域的問題還應加強技術研發工作:①各種組合工況下預應力混凝土儲罐的受力性能和整體穩定性分析;②罕遇地震下預應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;④預應力配筋的計算工作。

3.3 重視LNG項目的采辦

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

1)9%Ni鋼板(焊接材料)。

2)預應力鋼絞線、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。

5)不銹鋼管和管件。

6)閥門。

7)罐內泵。

8)儀表、電氣設備、電纜和橋架。

9)保冷材料。

上述材料又可以分為3大類:①可以完全采用國產產品進行替代;②國內雖可以生產,但還無法完全達到國外產品水平的材料和設備;③國內尚不能生產,還需要依賴進口。顯然,采辦國產化的關鍵是尚不能實現國產的材料和設備,如各種低溫閥門、罐內泵、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。由于國內總包公司還沒有和國外公司一樣具有長期客戶關系,所以在采辦進度、采辦價格上都會有一定的差距,導致可能采辦進度拖后、價格上升。但總的來說,LNG儲罐采辦的國產化是可以實現的,必要時,國內的總包單位可以與各種專業代理公司協作完成采辦工作。采辦的國產化雖然在短期內會給項目的實施帶來一定的風險,但從長遠考慮,對整個LNG儲罐建造的國產化是非常有幫助的,是我國LNG儲罐建設發展的大趨勢。

3.4 抓好施工與開車

LN G全容儲罐的建造大體分為內罐安裝、外罐施工和基礎施工3部分。內罐安裝包括鋼結構的焊接、罐上各種附屬設施的安裝和夾層的保溫處理等;外罐施工包括預應力混凝土罐壁、混凝土罐頂等;基礎則一般為樁基礎,或者在地質條件允許的情況下,由承臺板直接作用在基巖上。已經建成的廣東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,都是由國內幾家施工分包商完成的,他們已經有能力順利完成LNG儲罐的建造工作。但還應該加強監管,嚴格按標準要求完成施工,確保施工質量。

目前國內還沒有一家公司具有LNG儲罐調試、開車的經驗,國內的總包單位在試車階段仍需要國外專家或者專業公司的技術支持。國內公司或者業主借鑒類似項目的經驗獨立完成LNG儲罐的調試、開車,雖然具有一定的風險,卻是今后的一個發展趨勢。

3.5 抓好標準的細化

在已經采用的國際標準或國外先進標準的基礎上,根據在LNG儲罐設計、建造和安裝方面取得的實際經驗,制定相應的更加細化的企業標準(或規格書、設計手冊),完善標準的保障職能。按照實際需要,標準制定工作可以先重點、后全面,先形成框架,再不斷細化。

3.6 關注人才的培養

有計劃地落實人才培訓工作,采用引進來和派出去的方式,通過集中培訓和參與生產實踐切實提升相關人員的技術和管理水平,以適應LNG儲罐國產化的技術和管理運行要求。

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

[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技術研究工作。地址:(100027)北京市東三環北路甲2號京信大廈2836。電話:13521361348。E-mail:huangqun@cnooc.com.cn