LNG接收站關(guān)鍵設(shè)備及材料應(yīng)用現(xiàn)狀和國(guó)產(chǎn)化分析

徐靜靜，杜光，胡超

（1.青島液化天然氣有限公司， 山東 青島 266000）

（2.海洋石油工程（青島）有限公司， 山東 青島 266520）

1 背景

LNG作為一種清潔能源，倍受世界各國(guó)的關(guān)注和推崇，因而出現(xiàn)出眾多包含開采、生產(chǎn)、液化、輸送、儲(chǔ)藏、氣化利用等環(huán)節(jié)的大型LNG建造工程[1]，其中LNG接收站的優(yōu)化設(shè)計(jì)和設(shè)備選型更是LNG產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前LNG工程的關(guān)鍵技術(shù)尤其是低溫設(shè)備研發(fā)制造完全掌握在國(guó)外少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，中國(guó)急需打破現(xiàn)有的國(guó)外壟斷和技術(shù)壁壘。隨著中國(guó)國(guó)際地位的提升，國(guó)外各行業(yè)領(lǐng)軍人物及其研發(fā)團(tuán)隊(duì)紛紛來(lái)華發(fā)展，這為中國(guó)發(fā)展LNG產(chǎn)業(yè)，攻克關(guān)鍵技術(shù)研究提供了有利條件。

面對(duì)國(guó)外的技術(shù)壟斷和關(guān)鍵設(shè)備制造瓶頸，國(guó)家鼓勵(lì)國(guó)有三大石油公司、科研院校、船舶海洋工程研究院所及國(guó)內(nèi)大型先進(jìn)設(shè)備制造企業(yè)大力開展科研創(chuàng)新，人才興企，實(shí)現(xiàn)國(guó)際化創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展理念；中海油倡導(dǎo)的“三新三化”發(fā)展理念，開展“新技術(shù)、新工藝、新材料、國(guó)產(chǎn)化、簡(jiǎn)易化、標(biāo)準(zhǔn)化”降本增效專項(xiàng)工作，通過大力推進(jìn)“三新三化”在各專業(yè)板塊和項(xiàng)目中的應(yīng)用，進(jìn)一步提高施工效率，降低建造成本，為公司持續(xù)深化開展高質(zhì)量發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。中石化和中石油也相繼開展了大型工程裝備關(guān)鍵攻關(guān)技術(shù)的研究突破和國(guó)產(chǎn)化研究，LNG接收站工程關(guān)鍵設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)制造取得了一定進(jìn)步，注重科研成果轉(zhuǎn)換，加速轉(zhuǎn)型，節(jié)省資源，降本增效，為后續(xù)國(guó)有LNG接收站關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

2 LNG關(guān)鍵設(shè)備及材料應(yīng)用現(xiàn)狀和國(guó)產(chǎn)化分析

現(xiàn)行LNG接收站工藝流程大致分為兩種：一種是BOG再冷凝工藝，另一種是BOG直接壓縮技術(shù)。兩種工藝并無(wú)本質(zhì)區(qū)別，僅在蒸發(fā)氣體（BOG）的處理上有所不同，現(xiàn)以BOG再冷凝工藝為例，介紹LNG站工藝流程。LNG站的簡(jiǎn)要流程見圖1所示。LNG接收站是一個(gè)巨大的復(fù)雜的流程系統(tǒng)，其中涉及許多個(gè)子流程、子系統(tǒng)。

圖1 典型的LNG接收站工藝流程

根據(jù)目前國(guó)內(nèi)LNG低溫設(shè)備的制造能力情況，結(jié)合目前實(shí)際投用的安全性、可靠性分析。LNG接收站關(guān)鍵設(shè)備和材料的國(guó)內(nèi)技術(shù)現(xiàn)狀分述如下：

2.1 BOG壓縮機(jī)

目前，國(guó)內(nèi)LNG接收站正在運(yùn)行的低溫BOG壓縮機(jī)基本為國(guó)外引進(jìn)。為加快BOG壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化，2014年由中石化洛陽(yáng)工程有限公司牽頭開展了“臥式對(duì)置平衡式BOG壓縮機(jī)國(guó)產(chǎn)化研制”，國(guó)產(chǎn)化樣機(jī)已于2015年初研制成功，并在制造廠進(jìn)行了低溫氮?dú)庠囓嚰靶阅軠y(cè)試，并通過中國(guó)工業(yè)機(jī)械聯(lián)合會(huì)組織的專家鑒定。2017年國(guó)產(chǎn)第一臺(tái)臥式平衡式BOG壓縮機(jī)在青島LNG接收站投入運(yùn)行，2018年順利通過中國(guó)石化集團(tuán)科技部組織的專家鑒定，認(rèn)為該機(jī)組達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，可以替代進(jìn)口產(chǎn)品。

2.2 LNG罐內(nèi)泵及高壓泵

目前國(guó)內(nèi)LNG罐內(nèi)泵及高壓外輸泵仍處于研發(fā)前期的技術(shù)準(zhǔn)備和科研階段。2019年中石化集團(tuán)多次召集中石化洛陽(yáng)工程有限公司、SEI及相關(guān)低溫泵制造廠家的技術(shù)人員進(jìn)行大型LNG低溫泵的研制準(zhǔn)備工作。據(jù)悉，中石化LNG目前已完成高壓泵研發(fā)技術(shù)協(xié)議的簽訂，計(jì)劃采用LNG作全速、全性能試驗(yàn)，國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程走在了行業(yè)前列。研制的LNG高壓外輸泵及罐內(nèi)泵距離成功運(yùn)行、鑒定驗(yàn)收還有一段時(shí)間，責(zé)任艱巨，需要增加研發(fā)力度和加快國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，基于現(xiàn)狀，LNG罐內(nèi)泵及高壓外輸泵仍需采用進(jìn)口設(shè)備。

2.3 氣化器

L N G 接收站常用汽化器為開架式汽化器（ORV）、中間介質(zhì)氣化器（IFV）和浸沒燃燒式汽化器（SCV），是LNG接收站的關(guān)鍵設(shè)備，其核心技術(shù)長(zhǎng)期被歐洲和日本的少數(shù)公司壟斷，國(guó)內(nèi)一直依賴進(jìn)口。

進(jìn)口ORV主要供應(yīng)商有日本KOBE STEEL和日本SUMITOMO。國(guó)內(nèi)主要有江蘇中圣高科技產(chǎn)業(yè)有限公司、四川空分設(shè)備（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、甘肅藍(lán)科石化高新裝備股份有限公司、中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所四家單位生產(chǎn)制造ORV，且均通過科技成果鑒定并有國(guó)內(nèi)應(yīng)用業(yè)績(jī)。

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)的一些制造企業(yè)相繼開始研發(fā)IFV的核心技術(shù)，到目前為止，國(guó)內(nèi)的兩家公司：航天科工哈爾濱風(fēng)華有限公司和江蘇中圣集團(tuán)已相繼攻克了IFV的核心技術(shù)，其樣機(jī)性能指標(biāo)達(dá)已到國(guó)際先進(jìn)水平。航天科工哈爾濱風(fēng)華有限公司制造的IFV已應(yīng)用在中海油寧波LNG接收站中，2016年初已完成了滿負(fù)荷試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。江蘇中圣集團(tuán)為中國(guó)石化天津LNG接收站制造的4臺(tái)IFV已于2018年3月投入使用，目前使用情況良好。鑒于國(guó)內(nèi)IFV設(shè)備已成功國(guó)產(chǎn)化并取得了良好的應(yīng)用效果，因此采用國(guó)產(chǎn)。

目前國(guó)內(nèi)SCV生產(chǎn)廠商為江蘇中圣，其國(guó)產(chǎn)SCV在中石化天津和山東LNG項(xiàng)目的應(yīng)用情況良好，也得到了中石化總部的認(rèn)可。

2.4 LNG卸船臂

卸料臂是LNG接收站的重要設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)LNG接收站碼頭上的卸料臂都是進(jìn)口產(chǎn)品，主要品牌有FMC、SVT和NIGATA，價(jià)格昂貴，備品備件和服務(wù)費(fèi)用也很昂貴。

為響應(yīng)國(guó)家設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，江蘇長(zhǎng)隆石化裝備有限公司于2015年將卸料臂的關(guān)鍵部件旋轉(zhuǎn)接頭、緊急脫離和液壓快速接頭制造出來(lái)，并于2018年初制造出卸料臂樣機(jī)，而且旋轉(zhuǎn)接頭、緊急脫離和液壓快速接頭都經(jīng)過第三方BV公司認(rèn)證。同時(shí)長(zhǎng)隆石化已具備了接收站SVT卸料臂旋轉(zhuǎn)接頭泄漏的維修，其制造的密封圈在青島接收站、大連接收站、唐山接收站和九豐接收站使用效果良好，完全能夠替代進(jìn)口。2019年江蘇長(zhǎng)隆石化裝備有限公司與中海油氣電集團(tuán)就漳州LNG項(xiàng)目共同開始致力于LNG卸料臂的國(guó)產(chǎn)化研發(fā)。

2.5 9%Ni鋼

到目前為止，我國(guó)已建設(shè)大型LNG儲(chǔ)罐20余臺(tái)，其中10余臺(tái)為國(guó)產(chǎn)9%Ni鋼建造，用鋼2萬(wàn)余噸，儲(chǔ)罐運(yùn)行情況良好。在三大能源企業(yè)中，在建的20多臺(tái)LNG儲(chǔ)罐，中石油、中石化和中海油都已實(shí)現(xiàn)了LNG儲(chǔ)罐國(guó)產(chǎn)化。

2.6 泡沫玻璃磚

目前LNG儲(chǔ)罐用高品質(zhì)泡沫玻璃磚的廠家屈指可數(shù)，美國(guó)彼茲堡康寧公司是目前國(guó)內(nèi)外泡沫玻璃磚的最大供貨商，國(guó)內(nèi)外的大多數(shù)LNG罐用高品質(zhì)泡沫玻璃磚都由其供貨。浙江振申突破了高品質(zhì)泡沫玻璃技術(shù)長(zhǎng)期被外國(guó)公司獨(dú)家壟斷的局面，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白，其品質(zhì)性能與進(jìn)口產(chǎn)品一致，符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)。最近幾年建設(shè)的國(guó)內(nèi)LNG接收站基本都采用了浙江振申的產(chǎn)品，目前運(yùn)行情況良好。

2.7 低溫鋼筋

目前國(guó)內(nèi)具備低溫鋼筋規(guī)模化生產(chǎn)能力的廠家包括太鋼、馬鋼及南鋼，3家鋼產(chǎn)量均可達(dá)到2000～4000t/a，國(guó)內(nèi)低溫鋼筋生產(chǎn)量完全滿足我國(guó)國(guó)內(nèi)需求，并有能力供應(yīng)國(guó)外LNG項(xiàng)目，檢測(cè)的各種力學(xué)性能符合國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)。中石化、中石油和中海油均有國(guó)產(chǎn)低溫鋼筋使用業(yè)績(jī)。

2.8 低溫安全閥

國(guó)內(nèi)LNG項(xiàng)目采用的安全閥目前主要以進(jìn)口API標(biāo)準(zhǔn)安全閥為主。目前北京航天石化已取得全系列產(chǎn)品的ASME證書，多個(gè)國(guó)內(nèi)合資廠也取得了ASME證書。部分國(guó)產(chǎn)安全閥廠商正在積極試驗(yàn)、改進(jìn)產(chǎn)品，進(jìn)行認(rèn)證申請(qǐng)中。因此，國(guó)內(nèi)LNG采購(gòu)ASME證書的安全閥已能做到。超低溫閥門的設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究也在穩(wěn)步推進(jìn)中。我國(guó)的安全閥制造企業(yè)在LNG項(xiàng)目上已經(jīng)取得了一些國(guó)產(chǎn)化業(yè)績(jī)，如鄂爾多斯市星星能源有限公司20萬(wàn)噸LNG儲(chǔ)運(yùn)、楊凌液化天然氣應(yīng)急儲(chǔ)備調(diào)峰項(xiàng)目、達(dá)州匯鑫能源有限公司20萬(wàn)噸LNG儲(chǔ)運(yùn)、烏海華氣千里山LNG項(xiàng)目、靖邊星源1500000Nm3/d LNG項(xiàng)目等。國(guó)產(chǎn)低溫安全閥雖未大規(guī)模在LNG接收站應(yīng)用業(yè)績(jī)，但基本性能和安全保護(hù)作用得到了可靠證明，因此低溫安全閥可以考慮國(guó)產(chǎn)化。

2.9 低溫自控閥門

目前投用的中石油、中海油及中石化LNG接收站中，自控閥門均采用進(jìn)口產(chǎn)品，無(wú)國(guó)產(chǎn)化閥門產(chǎn)品應(yīng)用。雖然目前低溫閥門進(jìn)行了一些國(guó)產(chǎn)化開發(fā)和研究工作，但由于國(guó)產(chǎn)化要對(duì)應(yīng)一套完整嚴(yán)格的閥門設(shè)計(jì)和應(yīng)用考核程序，閥門的設(shè)計(jì)制造要覆蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、計(jì)算、軟件分析、原材料采購(gòu)、原材料檢驗(yàn)與無(wú)損探傷、機(jī)加工及檢驗(yàn)、熱處理及檢驗(yàn)、再加工及檢驗(yàn)、清洗及檢驗(yàn)、裝配、檢驗(yàn)與試驗(yàn)、專家鑒定、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等一整套實(shí)施程序，并配備每個(gè)步驟的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，過程程序復(fù)雜，技術(shù)難點(diǎn)多，整體質(zhì)量難以一步控制到位。

3 結(jié)論

綜上所述，通過對(duì)LNG接收站工程關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的具體現(xiàn)狀分析，多數(shù)關(guān)鍵設(shè)備和材料目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化供給，在一定程度了上打破了國(guó)外壟斷態(tài)勢(shì)，降低了對(duì)國(guó)外設(shè)備的依賴度和采購(gòu)費(fèi)用，為后續(xù)LNG工程項(xiàng)目國(guó)產(chǎn)化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，下一步我國(guó)LNG工程關(guān)鍵技術(shù)、重要設(shè)備和材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程將迎來(lái)快速發(fā)展和大幅度提升。

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