淺析大型LNG儲(chǔ)罐建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性
——江蘇LNG項(xiàng)目20萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐建設(shè)實(shí)踐

彭建剛，魯珊( 中石油江蘇液化天然氣有限公司）

淺析大型LNG儲(chǔ)罐建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性
——江蘇LNG項(xiàng)目20萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐建設(shè)實(shí)踐

彭建剛，魯珊
( 中石油江蘇液化天然氣有限公司）

開(kāi)發(fā)建設(shè)超大型LNG儲(chǔ)罐，可增加單罐有效罐容，同時(shí)提高土地利用率，減少儲(chǔ)罐建造的單位成本，是LNG工業(yè)技術(shù)發(fā)展的方向。對(duì)比中國(guó)石油江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)方案及成本，20萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐工藝設(shè)計(jì)有所變化，工程量有所增加，有效罐容提升了25%，但建設(shè)投資只增加了17.61%。超大型LNG儲(chǔ)罐具有良好的社會(huì)環(huán)境效果和工程經(jīng)濟(jì)效益，將為我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的思路。

江蘇LNG項(xiàng)目；大型LNG儲(chǔ)罐；20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐；16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐；工程量；工程造價(jià)

在全球液化天然氣（LNG）接收站中，LNG儲(chǔ)罐的主力罐型為16萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐，但這一現(xiàn)狀正在逐漸發(fā)生變化，LNG儲(chǔ)罐大型化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，如今最大的LNG儲(chǔ)罐已經(jīng)有27萬(wàn)立方米罐容，由韓國(guó)KOGAS公司開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。開(kāi)發(fā)建設(shè)大型儲(chǔ)罐最主要的原因，是大型儲(chǔ)罐在技術(shù)與經(jīng)濟(jì)方面存在明顯的優(yōu)勢(shì)，可在增加有效罐容的同時(shí)合理控制儲(chǔ)罐的單位建設(shè)成本。

目前，我國(guó)已建或在建的LNG接收站項(xiàng)目中，LNG儲(chǔ)罐的主要罐型也是16萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐，僅昆侖能源有限公司旗下的中石油江蘇液化天然氣有限公司建設(shè)了一座20萬(wàn)立方米的全容式LNG儲(chǔ)罐。本文基于江蘇LNG接收站建設(shè)的16萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐與20萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐對(duì)比，從技術(shù)參數(shù)和工程量、建設(shè)工期、工程造價(jià)3個(gè)方面進(jìn)行分析，以期為超大型LNG儲(chǔ)罐的經(jīng)濟(jì)性提供實(shí)證，為今后建設(shè)超大型LNG儲(chǔ)罐提供參考。

1 儲(chǔ)罐建設(shè)參數(shù)對(duì)比

1.1 儲(chǔ)罐基礎(chǔ)

1.1.1 儲(chǔ)罐承臺(tái)

LNG儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)比較特殊，因?yàn)閮?chǔ)罐基礎(chǔ)在0℃以下會(huì)發(fā)生凍脹現(xiàn)象，可能造成儲(chǔ)罐受力不均而受到破壞，從而導(dǎo)致不可彌補(bǔ)的重大事故和經(jīng)濟(jì)損失。為了防止基礎(chǔ)凍脹，必須設(shè)法消散由低溫內(nèi)罐傳入基礎(chǔ)的冷量，現(xiàn)行的冷量消散方法主要有空氣循環(huán)和電伴熱兩種方式。

表1 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐承臺(tái)尺寸對(duì)比

表2 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)對(duì)比

根據(jù)地質(zhì)等情況并結(jié)合冷量消散的方式，LNG儲(chǔ)罐基礎(chǔ)主要有高樁式基礎(chǔ)、電伴熱地面式基礎(chǔ)、電伴熱樁式基礎(chǔ)和板式高承臺(tái)基礎(chǔ)。江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐采用的是高樁式基礎(chǔ)。樁式基礎(chǔ)與高樁式基礎(chǔ)相比，可使罐頂高度降低2～3米，可減小現(xiàn)有設(shè)備的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)在相同直徑和相同地基條件下，高樁式基礎(chǔ)與樁式基礎(chǔ)相比單樁的水平承載力要小30%左右，因此江蘇LNG項(xiàng)目20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐采用電伴熱樁式地面基礎(chǔ)。16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐承臺(tái)尺寸對(duì)比見(jiàn)表1。

1.1.2 儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)

江蘇LNG項(xiàng)目20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐采用直徑三岔雙向擠擴(kuò)灌注樁。為了改變土壤密實(shí)度，增加樁基承載力，樁端及部分樁側(cè)采取后壓漿施工工藝；為了消除地基土的液化，基礎(chǔ)下采用碎石樁進(jìn)行地基處理。

江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的樁型均為三岔擠擴(kuò)灌注樁和碎石樁，但單樁尺寸和長(zhǎng)度略有不同（見(jiàn)表2）。

1.2 儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)

由于LNG儲(chǔ)罐的罐容由16萬(wàn)立方米增至20萬(wàn)立方米，故內(nèi)外罐尺寸均有所不同，對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐外形尺寸對(duì)比

1.2.1 外罐結(jié)構(gòu)

1）外罐罐壁結(jié)構(gòu)。20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐罐壁結(jié)構(gòu)較16萬(wàn)立方米更為復(fù)雜，施工難度有所增加。其中扶壁柱數(shù)量增加，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)增加并相對(duì)復(fù)雜，外罐前兩層為錐形過(guò)渡段，由1.2米至0.75米漸變，施工難度增加；底部平衡口及吹掃口安裝在外罐罐壁中，管道的安裝也對(duì)外罐罐壁的施工產(chǎn)生一定影響。外罐罐壁高度的增加導(dǎo)致外罐增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)層，配筋率增加，結(jié)構(gòu)應(yīng)力增大，具體對(duì)比見(jiàn)表4。

2）外罐罐壁預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)。20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐外罐罐壁豎向預(yù)應(yīng)力的錨座全部在罐壁墻體頂部，底部通過(guò)U型管過(guò)渡，環(huán)向預(yù)應(yīng)力錨座嵌入扶壁柱內(nèi)，施工難度相對(duì)較大，工期較16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐有所增加（見(jiàn)表5）。

1.2.2 內(nèi)罐結(jié)構(gòu)

20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐內(nèi)罐安裝與焊接工藝與16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐相比沒(méi)有明顯區(qū)別，工作量有所增加（見(jiàn)表6）。

1.3 底板保冷

與16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐對(duì)比，20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐底板保冷在熱角保護(hù)與二次底板邊緣板結(jié)構(gòu)、找平墊層、環(huán)梁結(jié)構(gòu)等方面施工工藝都有所改變，其中找平層采用底層加強(qiáng)混凝土找平層，其余部分為干砂墊層的工藝，使施工速度加快，對(duì)罐底保冷層的干燥置換有相當(dāng)?shù)暮锰?。環(huán)梁結(jié)構(gòu)采用珍珠巖混凝土砌塊的工藝，使施工更為便利，交叉作業(yè)也更為順暢。具體對(duì)比見(jiàn)表7。

表4 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐外罐主要結(jié)構(gòu)對(duì)比

表5 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐外罐預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)對(duì)比

表6 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐結(jié)構(gòu)對(duì)比

表7 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐底板保冷工藝對(duì)比

2 儲(chǔ)罐建設(shè)工期對(duì)比

LNG接收站工程是建設(shè)工期較長(zhǎng)的項(xiàng)目，其中又以儲(chǔ)罐建設(shè)工期最長(zhǎng)。在國(guó)際上，16萬(wàn)立方米的LNG儲(chǔ)罐原則上需要36個(gè)月的建設(shè)工期，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐原則上需要42個(gè)月的建設(shè)工期?？紤]到我國(guó)工程建設(shè)的特殊性，我國(guó)LNG項(xiàng)目建設(shè)工期比國(guó)際慣例有所縮短。江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐及20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐建設(shè)大致工期安排分別見(jiàn)圖1和圖2。

圖1 16萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的典型建設(shè)工期

圖2 20萬(wàn)立方米T-1204 LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)工期

可以看出，16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐建設(shè)工期為30～33個(gè)月，20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐建設(shè)工期為33～35個(gè)月，從建設(shè)工期角度來(lái)說(shuō)，二者相差不多。

3 儲(chǔ)罐建設(shè)成本對(duì)比

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外多個(gè)LNG接收站項(xiàng)目的了解，16萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐在不考慮樁基礎(chǔ)部分建設(shè)投資的前提下，平均工程建設(shè)直接費(fèi)用約為4.2億元人民幣，江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐的工程建設(shè)直接費(fèi)用略低于這一標(biāo)準(zhǔn)。

江蘇LNG項(xiàng)目一期工程于2011年5月建成投產(chǎn)，2014年完成一期工程結(jié)算及竣工決算審計(jì)工作；二期工程于2014年4月正式開(kāi)工建設(shè)，2016年10月底建成投產(chǎn)。江蘇LNG項(xiàng)目作為我國(guó)第一個(gè)“自主設(shè)計(jì)、自主管理、自主施工、自主投產(chǎn)”的大型LNG項(xiàng)目，在建設(shè)過(guò)程中大量使用國(guó)產(chǎn)設(shè)備材料，例如低溫9%Ni鋼板、保冷材料等，打破了LNG儲(chǔ)罐主要材料依賴進(jìn)口的局面，使建設(shè)投資得到了有效控制。同時(shí)在全球首次成功采用三岔液壓擠擴(kuò)技術(shù)進(jìn)行LNG儲(chǔ)罐超密集群樁施工，解決了長(zhǎng)江三角洲地區(qū)特殊軟土地質(zhì)條件下樁基承載力弱的難題，大大節(jié)約了建設(shè)成本。

由于建設(shè)時(shí)間相距不遠(yuǎn)，江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐所用主要設(shè)備材料價(jià)格差距不大。兩種LNG儲(chǔ)罐的主要設(shè)備、材料價(jià)格見(jiàn)表8。

從表8可見(jiàn)，江蘇LNG項(xiàng)目20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐9%Ni鋼板采購(gòu)價(jià)格比16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐9%Ni鋼板采購(gòu)價(jià)格低12.5%左右，這是由于國(guó)家對(duì)建筑市場(chǎng)加強(qiáng)宏觀調(diào)控，近幾年國(guó)內(nèi)金屬價(jià)格下降幅度較大，9%Ni鋼板的價(jià)格也相應(yīng)下調(diào)。

在LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)成本中，設(shè)備材料費(fèi)用占總成本費(fèi)用的55%左右。除普通建材外，占比最大的材料為9%Ni鋼板，其材料費(fèi)占總成本費(fèi)用的12%左右；其次是16米nDR外罐鋼板，其材料費(fèi)占總成本費(fèi)用的2%左右。根據(jù)對(duì)土建施工工程量的分析，在LNG儲(chǔ)罐的建設(shè)總成本費(fèi)用中，其他的建筑鋼材材料費(fèi)占比為10%左右。因此，受市場(chǎng)鋼材價(jià)格下跌的影響，與16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐建設(shè)總成本相比，江蘇LNG項(xiàng)目20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐的建設(shè)總成本僅存在約4%的材料價(jià)格差異系數(shù)。

根據(jù)江蘇LNG項(xiàng)目一期工程建設(shè)的16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐的工程結(jié)算情況和二期工程建設(shè)的20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐的概算批復(fù)及預(yù)算編制情況，按儲(chǔ)罐建設(shè)中的施工專業(yè)劃分進(jìn)行費(fèi)用對(duì)比分析，雖然存在建設(shè)時(shí)間、儲(chǔ)罐工藝參數(shù)和指標(biāo)、工程量、設(shè)備材料價(jià)格、施工方案等個(gè)別差異，但總的費(fèi)用結(jié)構(gòu)具備一定的可比性。表9為16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐直接工程費(fèi)對(duì)比。

可以看出，20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的工程建設(shè)成本比16萬(wàn)立方米高13.93%，費(fèi)用差距較大的幾個(gè)項(xiàng)目分別是儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)工程、儲(chǔ)罐外罐的建筑工程、儲(chǔ)罐內(nèi)罐的安裝工程和儲(chǔ)罐保冷工程，費(fèi)用差異的主要原因是儲(chǔ)罐樁基及儲(chǔ)罐混凝土外罐的施工難度增加以及工程量變化較大。

20萬(wàn)立方米LNG儲(chǔ)罐的工程建設(shè)成本高于16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐，主要原因如下。

1）儲(chǔ)罐樁基礎(chǔ)部分成本增加主要是三岔雙向擠擴(kuò)灌注樁單根長(zhǎng)度增加約15米左右，數(shù)量增加了41根，碎石回填層增加約11400立方米。

2）儲(chǔ)罐外罐土建部分成本增加主要是因?yàn)橥夤藁炷练搅考s增加7000立方米，外罐第一、二層為錐形過(guò)渡段，施工難度增加，人工投入較多，豎向預(yù)應(yīng)力增加120組，每組增加2束絞線，且豎向預(yù)應(yīng)力的錨座全部在罐壁墻體頂部，底部通過(guò)U型管過(guò)渡，施工難度相對(duì)較大，環(huán)向預(yù)應(yīng)力錨座嵌入扶壁柱內(nèi)，施工難度大。因此，在保障建設(shè)工期的前提下，人工成本增加。

表8 江蘇LNG項(xiàng)目?jī)?chǔ)罐專用設(shè)備、材料價(jià)格

表9 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐直接工程費(fèi)用對(duì)比

3）儲(chǔ)罐保冷工程成本增加主要是因?yàn)榕菽ＡТu增加205立方米，玻璃棉氈增加1660立方米，罐壁掛毯增加1563立方米，同時(shí)因工藝改變，增加干砂1170立方米。

4）儲(chǔ)罐內(nèi)罐安裝工程成本增加主要是因?yàn)閮?chǔ)罐的外形尺寸變化，9%Ni鋼板用量增加約476噸。

基于全費(fèi)用結(jié)構(gòu)對(duì)兩種儲(chǔ)罐的建設(shè)投資進(jìn)行分析，16萬(wàn)立方米LNG全容式儲(chǔ)罐總投資合計(jì)5.89億元，20萬(wàn)立方米LNG全容式儲(chǔ)罐總投資合計(jì)6.69億元（見(jiàn)表10）。

江蘇LNG項(xiàng)目建設(shè)20萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐的總投資比16萬(wàn)立方米全容式儲(chǔ)罐的總投資增加了13.61%，如果考慮在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中存在的4%的材料價(jià)格差異系數(shù)，那么20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐的總投資比16萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐增加17.61%，但罐容增加25%，單罐節(jié)約成本5.91%（（25%－17.61%）÷1.25＝5.91%）。因此建設(shè)20萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐是在增加較少投資的情況下獲得更大的罐容，提高了土地利用率，有效提升了投資效益。

表10 江蘇LNG項(xiàng)目16萬(wàn)立方米和20萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐總投資對(duì)比單位：萬(wàn)元

4 結(jié) 語(yǔ)

根據(jù)以上分析數(shù)據(jù)，20萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐與16萬(wàn)立方米全容式LNG儲(chǔ)罐相比，工藝設(shè)計(jì)有所變化，工程量有所增加，有效罐容提升了25%，但建設(shè)投資只增加了17.61%?？梢钥闯觯?0萬(wàn)立方米儲(chǔ)罐建設(shè)在施工技術(shù)和工期上并未增加太多的難度，但儲(chǔ)罐的有效罐容大大增加，同時(shí)降低了儲(chǔ)罐的單位建設(shè)成本，體現(xiàn)了超大型LNG儲(chǔ)罐良好的社會(huì)環(huán)境效果和工程經(jīng)濟(jì)效益。超大型LNG儲(chǔ)罐具有的這一突出優(yōu)勢(shì)，將為我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供新的思路。

[1] 丁乙，劉驍，侯志強(qiáng)，等. 20×104m3LNG儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)與建造[J]. 油氣儲(chǔ)運(yùn), 2014 (10).

[2] 中國(guó)石油江蘇LNG項(xiàng)目一期工程結(jié)算資料[Z].

[3] 中國(guó)石油江蘇LNG項(xiàng)目二期工程初步設(shè)計(jì)[Z].

編 輯：王立敏

編 審：夏麗洪

Economy of large-scale LNG tank construction— A case study of 200,000 m3full capacity LNG tank construction in Jiangsu LNG project

PENG Jiangang, LU Shan
(PetroChina LNG Jiangsu Company Limited)

The development and construction of super-large scale LNG tank can increase the effective tank capacity of single tank, while increasing land utilization rate and reducing the unit cost of tank construction. It is the development direction of LNG industry technology. Taking 160,000 m3 and 200,000 m3 full capacity LNG tanks in Jiangsu LNG project as examples, this paper compares the construction plans and construction costs of the two kinds of tanks. The process design of 200,000 m3 full capacities LNG tank changed and the quantity of construction increased with effective capacity increasing by 25% but the construction investment increasing by only 17.61%. The super-large scale LNG tank has a good social environment effects and engineering economic benefits, which can provide new reference for development of China’s super-large scale LNG tanks in the future.

Jiangsu LNG project; super-large scale LNG tank; 200,000 m3LNG tank; 160,000 m3 LNG tank; quantity of construction; building cost of projects

2016-10-26