LNG储罐项目报告--60立方LNG储罐
责任编辑:LNG181    浏览:586次    时间: 2018-02-05 21:54:04      

摘要:LNG储罐项目报告一、项目概况1.1 项目名称《LNG储罐项目报告》1.2 项目承建单位1.3 LNG储罐概况60立方LNG储罐属常压低温大型储罐,通常为平底双壁圆柱形。储罐内筒一般采用含镍9%合金钢,也可为全铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土,外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬..

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LNG储罐项目报告

一、项目概况

1.1 项目名称

《LNG储罐项目报告》

1.2 项目承建单位

1.3 LNG储罐概况

60立方LNG储罐属常压低温大型储罐,通常为平底双壁圆柱形。储罐内筒一般采用含镍9%合金钢,也可为全铝、不锈钢薄膜或预应力混凝土,外壁为碳钢或预应力混凝土。壁顶的悬挂式绝热支撑平台为铝制,罐顶则由碳钢或混凝土制成。罐内绝热材料主要为膨胀珍珠岩、弹性玻璃纤维毡及泡沫玻璃砖等。

1.3.1  LNG储罐发展过程

如前所述,LNG是储存在低温储罐内的。早期的储罐都是采用单壁形式,如图1(a)所示。单壁储罐顶盖及底部采用块体绝热,但存在许多缺点,例如没有防潮层、易受风灾危害等。为了消除这些缺点,后来提出了双壁双顶储罐,见图1(b)。它是将干燥的纯气体充入两壁间的环形绝热空间内,保持正压以防止吸入潮湿空气。但是,随着储罐容量的增大,供应干燥纯气体的费用显著增大。此外,由于液化气体是接近其正常沸点储存,很容易产生蒸汽造成罐内超压。这就促使了悬挂式顶盖技术的发展,并最终形成了双壁单顶储罐。这种储罐取消了纯气体系统,用悬挂的绝热吊顶取代了内容器的顶盖,形成一个独立的穹顶空间,其中双壁单顶敞口储罐是将内容器的顶部做成敞口,使 LNG蒸汽可以进入环形空间,如图1(c)所示。这样既阻止了潮湿空气的进入,又可让内容器减压。双壁单顶储罐的另一种形式是采用具有气密性的外壁来防止潮湿空气的进入,改用穹顶空间盛装LNG蒸汽减压,这样还可起到减少罐顶自重负担的效果。



a)单壁储罐 b)双壁双顶储罐 c)双壁单顶敞口储罐

1 LNG储罐的发展过程

1.3.1  LNG储罐分类情况

LNG储罐有单容罐(图2)、双容罐(图3)及全容罐(图4)3种。单容罐内容器内壁一般为含镍9%合金钢,外壁为碳钢,而辅助容器只是由较低防护堤围成的收液槽,用于防止在内容器发生事故时LNG外溢扩散。与单容罐相比双容罐的辅助容器则是在内容器外围设置的一层高度与罐壁相近,并与内容器分开的圆柱形混凝土防护墙。全容罐内壁为含镍9%合金钢、不锈钢薄膜或预应力混凝土,外壁为预应力混凝土。因此全容罐外壁不仅可防止罐内LNG泄漏时外溢,还可防止子弹击穿、热辐射等,也起到了辅助容器的作用。这3种型式的储罐各有优缺点,选择罐型时应综合考虑技术、经济、安全性能、占地面积、场址条件、建设周期及环境等因素。



2 单容式储罐

3 双容式储罐



4 全容式储罐

5 LNG储槽剖面

(1)按容量分类

小型(5~50m3):常用于民用LNG汽车加注点及民用燃气液化站等。

中型(50~100m3):多用于工业燃气液化站。

大型(为100~1000m3):适用于小型LNG生产装置。

大型(10000~40000m3):用于基本负荷型和调峰型液化装置。

特大型(40000~200000m3):用于LNG接收站。

(2)按形状分类

球形:一般多用于中、小容量的储罐。

圆柱形:在各种容量的储罐中都有采用。


(3)按放置部位分类

地上型:位于地上。

地下型:位于地下。

(4)按建造材料分类

双金属型:内外罐均采用金属材料。内罐选用不锈钢或铝合金,外壳选用容器用钢。

薄膜型:该类储罐内筒由厚0.8~1.2mm的36Ni钢制造。

预应力混凝土型:内筒采用耐低温金属建造,外壳采用预应力混凝土建造。


(5)按结构分类

立式:100 m3小型立式LNG储罐作为汽车注气设备。

立式子母型:由为3~7只子罐并列组装于大型外罐(又称母罐)中,满足储存大容量储液的要求。子罐通常为立式圆筒形,每只子罐容积100~150m3。外罐为立式平底拱盖圆筒形,容积300~1000m3,工作压力为0.2~1.2MPa的大型储罐。

球形:内外罐均为球状。多为200~1500m3,工作压力为0.2~1.0MPa。

典型全封闭维护系统型:地上型特大储罐容量为80000 m3,多用于LNG接收终端站(最大为200000 m3)。

传统的LNG货舱通常采用薄膜型和球舱型(MOSS型),广泛应用于大型LNG船,建造工艺复杂,造价昂贵,不适应小型LNG船短程运输经济便利的要求。小型LNG船的货舱技术更接近于LPG船和乙烯船,一般采用独立式液舱。该液舱可分为A、B、C三型,塔门均非船体的构成部分,呈自持式。

A型独立舱。该型液舱多由平面结构组成,液舱最大允许设计压力不大于0.07MPa,在大型全冷船上采用该型式较多,工作温度不低于-55℃。A型独立液舱的设计主要是应用公认的船舶结构分析方法,这种货舱一般必须在大气压力或接近大气压力下载运全冷式货物。这种


1.3.2  LNG储罐的特殊要求

(1)耐低温。常压下液化天然气的沸点为-160℃。LNG选择低温常压储存方式,将天然气的温度降到沸点以下,使储液罐的操作压力稍高于常压,与高压常温储存方式相比,可以大大降低罐壁厚度,提高安全性能。因此,LNG要求储液罐体具有良好的耐低温性能和优异的保冷性能。

(2)安全要求高。由于罐内储存的是低温液体,储罐一旦出现意外,冷藏的液体会大量挥发,气化量大约是原来冷藏状态下的300倍,在大气中形成会自动引爆的气团。因此,API、BS等规范都要求储罐采用双层壁结构,运用封拦理念,在第一层罐体泄漏时,第二层罐体可对泄漏液体与蒸发气实现完全封拦,确保储存安全。

(3)材料特殊。内罐壁要求耐低温,一般选用9Ni钢或铝合金等材料,外罐壁为预应力钢筋混凝土。

(4)保温措施严格。由于罐内外温差最高可达200℃,要使罐内温度保持在-160℃,罐体就要具有良好的保冷性能,在内罐和外罐之间填充高性能的保冷材料。罐底保冷材料还要有足够的承压性能。


(5)抗震性能好。一般建筑物的抗震要求是在规定地震荷载下裂而不倒。为确保储罐在意外荷载作用下的安全,储罐必须具有良好的抗震性能。对LNG储罐则要求在规定地震荷载下不倒也不裂。因次,选择的建造场地一般要避开地震断裂带,在施工前要对储罐做抗震试验,分析动态条件下储罐的结构性能,确保在给定地震烈度下罐体不损坏。

(6)施工要求严格。储罐焊缝必须进行100%磁粉检测(MT)及100%真空气密检测(VBT)。要严格选择保冷材料,施工中应遵循规定的程序。为防止混凝土出现裂纹,均采用后张拉预应力施工,对罐壁垂直度控制十分严格。混凝土外罐顶应具备较高的抗压、抗拉能力,能抵御一般坠落物的击打;由于罐底混凝土较厚,浇注时要控制水化温度,防止因温度应力产生的开裂。


1.4 LNG储罐产业链分析

LNG储存作为LNG液化后的重要环节, LNG储罐是液化天然气终端储存系统中的大型核心设备。一般来说,产品液化天然气经节流后储存在LNG储罐中,储罐内的LNG经LNG装车泵送至装车站装车外运。LNG为低温深冷介质,储存设备及相关设备设施要具备可靠的耐低温深冷性能。特别是储存设备应至少满足耐低温-162℃以下,应达到-196℃。LNG储存涉及到LNG产业链上、中、下游所有环节,因此LNG储罐既是LNG液化工厂的重要组成部分,也是终端站及下游各类应用市场站点的关键设备。

1.5 LNG运输船的分类介绍

一般来说液化气船大致可分为三种:全压式加压至饱和蒸气压使之液化;全冷式液化气船,即在大气压下,冷冻气体使其温度下降至沸点以下液化;半冷半压式液化气船,即采用同时控制液化气温度和压力的方法,使液化气处于设计的最低温度与常温以及设计的最高压力与常压之间范围内的任意状态,从而达到可自由地按需要选择全压式、全冷式或半冷半压式中的任一方式,实施对液化气的储藏和运输。

由于液化气的化学物理特性,在储运液化气的过程中始终存在易燃易爆的危险性、毒害性、化学反应性、腐蚀性、低温和高压力的危险性等。此外,气体物质液化的目的主要在于压缩体积,加大密度和增加装载量。因此,为了安全运输和能载运更多的气体物质,根据国际海事组织(IMO)的“国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则”(IGC规则),对散装运输液化气体船定义了五种货物维护系统,分别是:①整体液货舱,即液货舱构成船体机构的一部分;②薄膜液货舱,即液货舱系非自身支持的液货舱,它由邻接的船体结构通过绝热层支持的一层薄膜组成;③半薄膜液货舱,即装载状态下非自身支持的液货舱,它由一层薄膜组成,该薄膜的大部分由相邻船体结构通过绝热层所支持;④独立液货舱指自身支持的液货舱(也称自承式或自撑式),它不构成船体结构的一部分,对船体强度不起作用;内部绝热液舱,即液舱为非自身支持,由适合于货物维护的绝热材料所组成,并受到邻接的内层船体结构或独立液舱的支持,绝热层的内表面与货物直接接触。

大型LNG输运船货舱系统的建造主要采用薄膜型和独立球型两种货舱。

薄膜型液货舱结构是在船体内部设置绝热材料,液舱内壁覆盖金属薄膜,目的是主要是减少低温金属材料的用量。薄膜的作用是防止液货的泄漏,它不具备货舱所具有的强度。薄膜液货舱有完整的次屏壁以保证主屏壁泄露时货物维护系统的完整性;液货的重量直接经由绝热材料作用于船体。因此,绝热结构不仅拥有隔热性能,还需考虑强度。

目前广泛采用的有:法国GTT公司的GAZTRANS-PORT系统(货舱内壁为平板型)和TECHNIGAZ系统(货舱内壁为波纹型)。GAZTRANS-PORT方式就是采用殷钢(36%镍钢)作为液舱主屏壁。由于这种材料的线膨胀系数极小,所以无需考虑热膨胀措施。绝热层系由充填珍珠岩的隔热箱呈砌砖结构组成,次屏壁与主屏壁的作用材料相同,均为殷钢。GAZTRANS-PORT方式由60年代开发SystemNo-82以来已作了各种改进,提高了液舱的可靠性与经济性。现在以实际应用的是 System No-96。用过增加隔热箱的厚度,使蒸发量达到了0.15%/日,而且又因隔热箱体积大型化使总箱数减半。采用金属双头螺栓/联接器系绑方式提高施工效率,对棱角部位的薄膜液舱支承结构采用殷钢方管,以提高结构的可靠性。

TECHNIGAZ方式就是采用有隆起波纹的不锈钢做主屏壁利用纵横混合的波纹吸收热膨胀陆用的薄膜液舱液采用类似的方法防止热膨胀。但由于陆用液化气储液罐不存在船体变形且变形量很少,因此也可采用波纹以外形状。另外,即使是波纹结构其尺寸也是各异的。对于绝热材料,最初的Mark Ⅰ是使用巴尔沙轻质木材,因用户对低蒸发量的要求,开发了 Mark Ⅲ,Mark Ⅲ的特点是:采用强化泡沫塑料作绝热材料,次屏壁有3层(用夏布作铝箔薄膜的加强材料)。这种方式于1994年在小型LNG船(19000m3)上得到应用,1999年竣工的大型LNG 船(135000m3)也采用的是同一种方式。Mark Ⅲ因为使用泡沫塑料作主屏壁的绝热材料,所以极大的减轻了LNG船的重量。

独立球型液货舱由挪威的MOSS ROSENBERG公司开发,选用耐低温的铝合金或含镍9%的厚钢板为舱体材料,绝热材料选用聚氨酯泡沫,它与LNG船的船体部分是相互独立的,其重量由液货舱本身承担,液货舱通过固定在船体上的圆柱形裙板支持,独立式球型液舱要求有足够的支持能力和绝缘效果,同时为了防止LNG在突发事故中泄露,还设有次屏壁。独立式球型液货舱有如下特点:独立式球型液货舱热胀冷缩产生的变形不直接作用于船体结构本身;液化货物与舱体的绝热材料部直接作用;由于舱内货物产生的壳体薄膜应力是均匀分布的,没有应力集中现象;舱内圆柱形裙板有足够的弹性,可以吸收货物进出造成的热胀冷缩等变形;在设计中能够进行高精确地应力分析,因为球型舱和圆柱形裙板具有轴向对称的简单外形和结构,选用有滴盘和防溅板构成的部分次屏壁,能够保证即使在发生碰撞时,LNG的泄露量也可维持较低。到目前为止,独立的球型舱(B型)被认为是IGC Code中最安全的液货舱。

而独立液货舱中的C型独立液货舱是中小型LNG运输船中最常见的,它是符合压力容器标准的液货舱,可适用于半冷半压式液化气船和全压式液化气船。C型独立液货舱一般为单圆筒型或双联圆筒型,全压式液化气船由于受液罐材料的强度和船舶总布置限制,单船舱舱容一般在8000立方米以下,而半冷半压式液化气船的单船舱容一般在30000立方米以下。


二、市场分析及预测

2.1 国内天然气需求分析

随着中国经济快速发展,对于能源的依赖越来越严重,能源的供需矛盾越来越突出。2007年我国能源消费总量占世界能源消费总量的15%,位居世界第二。目前,天然气消费在世界能源消费结构的比重已达到45%,成为仅次于石油的第二大能源。

在能源消费大国中,我国能源消费总量中煤炭的比重最高,是全球平均水平的3倍,而天然气的比重最低,仅占总量的3%,只是全球平均水平的7%。随着国家对于环境治理的重视,煤炭作为高排放能源,其使用已经受到许多限制。天然气作为清洁能源开始逐步取代煤炭甚至燃料油。


根据全国能源发展总体纲要,我国的能源消耗结构中,天然气所占的比例要从2006年的3%上升到2010年的6%,相当于翻一番。2008年我国天然气消费量已达到778亿立方米,预计2010年天然气消费量为1100亿立方米,2020年需求量将达到2100亿立方米。预计到2010年天然气消费缺口为200亿立方米,2020年缺口将达600亿立方米。

1 中国未来天然气的供需预测表(亿立方米)

年份

保守预测

乐观预测

预测消费量

预测产量

需求缺口

预测消费量

预测产量

需求缺口

2010

1 100

900

200

1 500

1 100

400

2015

1 600

1 200

400

2 400

1 600

800

2020

2 100

1 500

600

3 550

2 400

1 150

(注:数据引自国家发改委能源报告)

管输天然气由于受到气源、地理、经济等条件的限制,已无法满足社会日益增长的用气需求。如此巨大的天然气用量和天然气市场,仅靠管道输送是难以覆盖的。

经过液化处理的天然气LNG凭借其运输方式灵活、高效、经济等优势,市场规模不断扩大。

2.2 LNG投资现状分析

近年来,随着世界天然气产业的迅猛发展,液化天然气(LNG)已成为国际天然气贸易的重要部分。与十年前相比,世界LNG贸易量增长了一倍,出现强劲的增长势头。

据国际能源机构趋势预测,2012年末国际市场上LNG的贸易量将占到天然气总贸易量的36%,到2020年将达到天然气贸易量的40%,占天然气消费量的15%。至2020年全球天然气消费量将继续以年2%-3%的增长率增长,而LNG在天然气贸易市场中所占份额也将逐步增大,达到8%的年增长率。LNG在国际天然气贸易中发展势头如此强劲,地位越来越重要,这都得益于世界LN6应用技术的发展。世界上普遍认为:液化天然气工业是当代天然气工业的一场革命,其发展已经历了六十多年的历史,形成了从液化,储存,运输,汽化到终端利用的一整套完整的工艺技术和装备。

LNG是天然气的一种储存和运输形式,其广泛使用有利于边远天然气的回收和储存,有利于天然气远距离运输,有利于天然气使用中的调峰和开拓市场,以及扩展天然气的利用形式。

据市场研究发现,我国早在六十年代,国家科委就制订了LNG发展规划,六十年代中期完成了工业性试验。四川石油管理局威远化工厂拥有国内最早的天然气深冷分离及液化的工业生产装置,除生产He外,还生产LNG。进入九十年代,我国进一步开始了液化天然气技术的实践,中科院低温中心联合有关企业,分别在四川和吉林研究建成了两台液化天然气装置,一台容量为每小时生产0.3方LNG,采用自身压力膨胀制冷循环,一台容量为每小时生产0.5方LNG,采用氮气膨胀闭式制冷循环。与国外情况不同的是,国内天然气液化的研究都是以小型液化工艺为目标。

随着我国天然气工业的发展,在液化天然气技术实践的基础上,通过引进国外技术,第一台事故调峰型天然气液化装置于2000年在上海浦东建成,第一台商业化的天然气液化装置于2001年在中原油田建成。这标志着,在引进国外天然气液化技术的基础上,国内天然气液化应用技术开始全面推开,随后在新疆,四川等地相继有多个LNG工厂建成投产,促使我国天然气从液化,储存,运输,到终端使用的LNG应用技术的全面发展。

据市场调研,从2001年中原油田建成的第一套商业化天然气液化装置开始,到目前近十年的时间,我国LNG应用技术得到了快速发展,建立起了涉及天然气液化,储存,运输,汽化和终端使用,以及配套装备各个方面,具有中国特色的LNG产业,成为了我国天然气工业发展中的一个重要方面。主要体现在:

前期的工厂大都是在引进国外技术的基础上,通过消化吸收与国内技术相结合完成,中原天然气液化装置由法国索菲燃气公司设计,使用丙烷和乙烯为制冷剂的复叠式制冷循环。新疆广汇天然气液化装置由德国林德公司设计,采用混合制冷剂循环。而国内已建和拟建的中小型LNG液化工厂,其液化设备除主要设备外基本以国产设备为主,配套国产化设备已达到60%。

近年来,随着多套小型液化装置的建设,我国已完全能自行设计、制造、安装和调试LNG生产装置。2009年10月,由四川空分设备(集团)有限责任公司自行设计、制造、安装和调试的宁夏30万方/天天然气液化装置在银川开发区正式开车成功。该套装置采用带制冷机预冷的氮、甲烷混合介质膨胀制冷工艺流程,是目前国内最大的完全国产化的天然气液化装直。

据市场调查,在LNG储运方面,我国在低温液体储罐领域,如液氧、液氮、乙烯储罐,国内已有成熟的设计、建造技术。四川空分设备(集团)有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计,建造储罐的先进技术,近年来自主开发了(400、6000)方的低温液体储罐,目前已建成该类储罐上百台,其中2000方以上储罐20多台。在国内主要有堆积绝热和真空粉末绝热两种类型的LNG储槽,容积从30方、100方、150方、700方(组合)不等。而结构形式有立式和卧式两种。根据目前国内大型低温LNG储罐设计、建造技术现状,我国30000方以下的LNG储罐实现自主设计、建造的条件已基本成熟。

随着LNG生产装置商业化运行,LNG卫星站也得到了快速发展。以2001年建成投产的山东淄博LNG卫星汽化站为标志,在全国已建成100多座日供气规模在卜60万方的LNG卫星站,主要分布在华南和长三角等沿海经济发达地区。目前LNG卫星站已成为城市燃气调峰和弥补管道天然气不足的重要手段。

LNG卫星站主要具有接卸、储存和汽化功能。我国的LNG卫星站以及陆上运输技术也已基本成熟,高真空粉末和超级真空缠绕式绝热技术得到了快速发展,小型LNG瓶(0.15方以下)的无损存放期在15天以上,车载罐和卫星站储罐在75天以上,LNG卫星站的建造和内陆液态运输设备制造都已完全国产化,同类型同性能产品价格比国外成倍的便宜,极具竞争力。

已形成的一整套完善、成熟确保安全的小型LNG运输、储存、气化和使用技术,以及一套有关运输、储存和使用的规范和法规,为我国LNG卫星站的健康发展奠定了基础。
大型低温LNG储罐内罐用低温材料选用是其设计与建造的技术关键之一。现在低温LNG储罐内罐材料最常用的是9Ni钢和不锈钢,前者因其强度高、低温韧性好广泛应用于大型低温LNG储罐,后者主要用于50000方以下的中、小型低温LNG储罐。长期以来,9Ni钢及其焊接材料一直依赖进口,这是困扰我国大型LNG工程建设的一个难题。
在施工工艺技术方面,国内已建和正建的低温LNG储罐,不管其工艺及设备技术来自何方,但储罐建造施工无一例外地都由国内施工队伍完成。因此,国内较早承担大型低温LNG储罐建造施工的企业,积累了丰富的经验,并在基础及罐壁混凝土施工、内外罐组装焊接施工和绝热结构施工等方面对国外技术进行了改进。

目前,我国在LNG相关设计规范与标准、绝热材料、施工工艺技术等方面所取得的积极进展,以及工程设计与施工企业参与大型低温LNG储罐设计建造的实践,为我国大型低温LNG储罐国产化打下了一定的基础。

LNG运输船是造船业公认的技术含量、附加值最高、难度最大的货轮,只有美国、日本、韩国和欧洲的少数几个国家的造船厂能建造。在广东LNG投资项目中,为实现“国货国运,国船国造”目标,引入了国内造船企业参与竞标,上海沪东中华船厂在招标中最终胜出,从而为中国造船工业争取到一个重要的发展机遇。

我国LNG产业的快速发展,促使了LNG的终端利用,并对相关产业起到了非常大的带动作用。特别是LNG应用技术和储运装备,近几年得到了长足的发展。

研究报告显示,LNG是天然气的一种独特的储存和运输形式,非常利于降低天然气的储存成本和天然气的远距离运输,同时,天然气通过净化处理和液化,比管道输送的天然气更为洁净。因此LNG在终端使用上有比天然气更独特的特性。

2.3 LNG市场预测

2006年随着美国的次贷危机引发的世界金融和经济危机的影响,世界原油价格大幅下跌,这会给中国LNG市场开拓带来积极影响。根据以上分析和中国政府进其对发展经济的十大措施,当前中国经济持续快速的发展势头仍将继续,在国际石油价格起伏跌宕的情况下,中国的经济发展与能源紧缺矛盾仍显突出。近年来,中国LNG投资项目得到了迅猛的发展,并形成了一些发展LNG产业的有利条件。中国近海油气生产已形成相当规模,随着渤海、东海、南海的天然气登陆,沿海一带的天然气管网已初步形成;沿海一带经济发达地区资源普遍匮乏,天然气需求愿望强烈,且在城市燃气、化工、发电等应用方面都已具备完善的基础设施,对天然气的消化潜力大,对气价的承受能力强;中国沿海港口设施条件好,便于进口液化天然气的运输、装卸和接收站建设,液化天然气可与城市燃气系统贯通、与海上天然气登陆衔接,形成两种气源的互补;“西气东输”和“广东大鹏LNG项目”示范和宣传作用,极大地促进了中国天然气市场的培育;小型LNG液化厂技术的掌握,有利于小气田和边远气田的开发。

中国行业研究网发布的《2012-2016年液化天然气行业发展现状分析及投资风险研究报告》显示:2011年,我国液化天然气行业市场销售CRN值约为80%,其中中石油、中石化、中海油三大国企的比重达到近六成,销售地区主要集中在天津、山东、广东、新疆、陕西等地。近年来,随着世界天然气产业的迅猛发展,LNG已成为国际天然气贸易的重要部分。与十年前相比,世界LNG贸易量增长了一倍,出现强劲的增长势头。中研普华行业研究机构认为,2012年末国际市场上LNG的贸易量将占到天然气总贸易量的36%,到2020年将达到天然气贸易量的40%,占天然气消费量的15%。在LNG进口方面,截至2011年底,中国共投运LNG接收站5座,接收能力合计达1580万吨/年;到2014年全部建成后,中国LNG接收能力将达3380万吨/年。我国天然气地质资源量估计超过38万亿立方米,可采储量前景看好,按国际通用口径,趋势预测,可采储量7-10万亿立方米,可采95年,在世界上属资源比较丰富的国家。陆上资源主要集中在四川盆地、陕甘宁地区、塔里木盆地和青海,海上资源集中在南海和东海。此外,在渤海、华北等地区还有部分资源可利用。由于资源勘探后,未能有效利用,以及政策不配套,造成用气结构不合理,都在一定程度上制约了我国天然气工业的健康发展。但是,随着我国的社会进步和经济发展,天然气成为主要能源将是一个必然的趋势。

2.4 LNG储罐市场竞争格局

我国LNG接收站的建设起步晚,在江苏LNG接收站项目之前,国内已建成投产的3个LNG接收站项目基本都是由国外EPC总承包商主导,主要建设材料均依赖进口。在连续突破超大型储罐等一系列设备和材料设计技术后,我国已经基本掌握了大型LNG接收站的核心技术,具备了大型LNG接收站自主设计、建设、开工的能力,其中大连和江苏LNG项目的关键技术实现了国产化。

在决定LNG接收站规模和能力的关键设备储罐方面,目前我国30000方以下LNG储罐的自主设计和建造条件已基本成熟。LNG储罐底低温泡沫玻璃砖是储罐的另一关键材料,现在我国国内厂家成功研发出了该产品,使全球出现了第二个该材料的专业生产厂家和亚洲地区首屈一指的生产基地。在中小型LNG储罐方面,国内已有较为成熟的设计、建造技术。


在LNG储罐的企业竞争方面,由于技术的不断完善,国内的LNG储存产业发展非常迅速,众多企业已经进入此行业。LNG存储设备制造企业中有几个大型的设备制造商,占据着主要的市场份额。包括圣达因公司、川空(四川川空天然气工程有限公司)等,其中杭氧(杭州制氧机集团有限公司)和川空的用户主要集中在国内大中型空分。查特、常州西玛(西玛(常州)通用设备有限公司),目前市场份额较小,主要集中在高端客户;广汇化机(新疆广汇化机公司)发展迅速将很有可能是LNG存储设备制造企业强劲的潜在竞争者。


在LNG车载气瓶的企业竞争方面,进入21世纪以来,我国天然气车进入了快速发展时期,LNG车载气瓶的市场规模也越来越大,目前我国的LNG车载气瓶技术已经接近国外的先进技术。在LNG气瓶方面,市场份额主要由富瑞特装和圣达因瓜分,这两家企业约占LNG气瓶市场份额的80%以上(富瑞特装约占国内市场份额超过40%),其中富瑞特装已与多家企业建立了长期的合作关系。北京天海(北京天海工业有限公司)、宁波明欣(宁波明欣化工机械有限责任公司)和四川空分约占15%的市场份额。查特公司等公司发展也非常迅速,尤其是查特公司有多年的深冷行业经验,科研能力强、母公司资金实力雄厚,将是未来LNG气瓶生产企业最大的潜在竞争对手。

当前,我国的LNG储罐企业生产厂家见表2:

2LNG存储设备竞争对手分析表

企业名称

主要LNG产业链产品

备注

张家港富瑞特种装备股份有限公司

LNG车载气瓶、储罐等;

2012年市场占有率50%左右

张家港中集圣达因低温装备有限公司

低温液体贮罐、罐箱、罐箱卫士智能管理系统、LNG车载气瓶

宁波明欣化工机械有限责任公司

低温液体贮罐、LNG气瓶

浙江省最大的压力容器制造企业

张家港化工机械股份有限公司

低温液体贮罐、非标LNG储存设备

非标LNG容器生产潜力巨大

北京天海工业有限公司

LNG气瓶、低温贮罐

四川空分设备(集团)有限责任公司

LNG真空贮槽

河南升辉特种装备有限公司

LNG气瓶

承接LNG加气站、气化站、气瓶组供气站、LNG车载系统改装等项目

青岛瑞丰气体有限公司

LNG车用瓶(275335383450500L)、

LNG加气站、LNG汽化站、LNG高真空绝热管道、汽化设备、LNG撬装设备

查特深冷工程系统(常州)有限公司

LNG车载气瓶

发展快,竞争力强

除了前面已经介绍过的公司,下面重点介绍储罐领域的其他重点企业:中集集团所属TGE GAS、四川川空天然气工程有限公司、北京天海工业有限公司三家企业。

(1)中集集团TGE GASTGE GAS是一家总部设在德国波恩的气体工程公司,是全球领先的在岸项目大型合同独立总承包商,在天然气、石油化工等气体的存贮、处理和运输等领域有着多年的专业经验。中集集团于2008年收购TGE GAS,拥有60%权益。公司完成并购后,致力于把TGE GAS打造成在天然气、石油化工等气体领域全球领先的、独立的在岸项目大型合同总承包商;在短期内获得了自主知识产权的LNG接收站核心技术和全球业绩纪录,为中集集团获取全球LNG项目机会奠定技术基础;实现了中集集团现有LNG下游应用装备及服务与TGEGAS在LNG上游资源开发项目的业务协同发展,能够为客户提供一站式系统解决方案。主要服务领域包括:大型LNG 进出口接收站、中型分销和卫星站储存罐区。

(2)四川川空天然气工程有限公司:为四川空分设备(集团)有限责任公司控股子公司,主要负责生产天然气液化分离设备、天然气液化设备、LNG接收站建站工程的设计、制造及安装和服务。四川空分设备(集团)有限公司从20世纪80年代开始吸收外国设计,建造储罐的先进技术,近年来自主开发了(400、6000)方的低温液体储罐,目前已建成该类储罐上百台,其中2000方以上储罐20多台。

(3)北京天海工业有限公司:中外合资经营企业,总投资4674万美元,是一个具有六个专业气瓶生产基地(北京生产基地、天津生产基地、上海生产基地、廊坊生产基地、大兴生产基地、木林生产基地)的集团公司。具有B1、B2、B3、A1、C3、D1、D2级压力容器制造资格。北京天海是国内最大的钢瓶生产企业。该公司生产的LNG车载气瓶规格有265、285、340、378、400、450 L。

2.5 LNG运输船市场分析

2.5.1 我国沿海LNG产业链布局

中国石油、中国石化和中国海油三大石油巨头,在我国沿海地区建设了多座大型LNG接收站,并在中国西部地区和海上气田,建设了数座LNG液化工厂,以此布局全国市场。尽管中国液化天然气工业起步比较晚,但近十年来,在LNG链上的每一环节都有所发展,尤其是近几年在某些环节上进展较大。小型液化厂和卫星气站也得到了蓬勃发展。我国从20世纪80年代就开始进行小型LNG装置的实践,第一台实现商业化的天然气液化装置于2001年在中原绿能高科建成,第一台事故调峰型液化装置于2000年在上海浦东建成。在引进液化技术的同时,国内有关企业也开始注重自己开发天然气液化技术,并掌握了小型天然气液化技术。随着国家产能政策的调整、对环境治理力度的加大以及国产设备技术的日臻成熟,LNG这一新兴的能源必将蓬勃发展。

我国现有运行的LNG接收站共有5个,分别是广东大鹏湾、福建莆田、上海洋山、辽宁大连和江苏如东。前三个属于中海油集团,后两个属于中石油集团。除此之外,我国在建的和规划建设的LNG接收站不下10个,沿海LNG产业链的格局已经基本形成。

目前,这些大型接收站通过管网向周边城市输送天然气。以广东大鹏湾项目为例,通过主干管网,可覆盖广州、深圳、东莞、佛山、珠海、等城市。其优点是供气便捷,但是辐射范围相对较小。

为解决沿海沿江二三线城市的LNG用气问题,可以在有一定条件的港口城市建设中小型LNG接收站,通过小型LNG船二程转运方式,将大型LNG接收站的进口LNG输送到有需求的地区。这样,通过小型LNG运输船这一浮动的海上管道,可以极大范围的扩大现有大型LNG接收站的辐射范围。

2.5.2 LNG运输船发展前景

二十一世纪是海洋的世纪,LNG作为绿色能源已得到世界各国的重视,LNG海上运输船的开发与研究正如火如荼的进行,世界LNG船的需求将十分旺盛。2000年前,LNG船队需求总量以每年8%的增长率递增,至2015年前,LNG船队的增长也能达到5%特别是亚太地区。据估计到2015年,LNG运输船的海运量至少可达6500万吨,相当全球总量的3/4,基本是现在需求量的3倍之多。

纵观世界LNG船之发展,其有下列发展趋势:

(1)船队以12万立方米以上大型LNG船为绝对主力;

(2)液舱设计不断改进,主要是改进液舱绝热层结构,增大单舱容积并减少舱数,以降低热传导,使液化气蒸发率从0.25%降至0.15%。

(3)LNG船使用年限趋向延长至35年。

中国作为世界造船大国,应该抓住机遇,引进消化并研究开发先进的LNG运输船,在世界LNG船市场中拥有一席之地

同时在我国,中小型LNG输运船的发展也显得尤为突出。中小型LNG运输船主要相对于体型巨大的远洋运输船而言。这种船型的目标市场就是针对国内LNG贸易引发的二程转运市场,利用小型LNG运输船可以将LNG从沿海接收站或邻近生产国运送到小型接卸站,然后经槽罐车运送到消费地。其适用模式包括:国外小批量的进口LNG贸易;国内大型LNG接收站分销;国内大型LNG接收站之间的调剂。小型船舶的建造主要集中在日本、欧洲部分国家和中国。世界小型船舶的订单现在有80%集中在中国的浙江台州五洲船厂和江苏鼎衡造船厂。

据估计,我国国内LNG二程转运量到2015年达到190万吨/年,远景规划可达到600万吨/年左右。因此国内对小型LNG运输船的需求无论是在船队规模还是船型尺度上都要远大于国际现有的小型LNG船队。随着我国沿海LNG项目布局的逐步完善,LNG进口进入高速增长阶段,沿海短途LNG运输需求随之出现,小型LNG船舶运输符合中国国情,市场前景将非常广阔。

三、国内外技术发展现状

3.1 国际技术发展概况

LNG贮存是LNG工业中非常重要的一个环节,对LNG接收站或调峰型液化工厂来说占有很高的投资比例,因此世界上许多国家都非常重视大型常压LNG储罐设计和制造。LNG技术发展史可以追溯到20世纪初期。1914年美国公布首项LNG专利,并建成小型天然气液化工厂。1939年Hope天然气公司在西弗吉利亚建立了一个处理量为1000m3/d的天然气液化工厂,用以研究LNG远地运输技术。1940年俄亥俄天然气公司在克利夫兰建立了处理量为1.13×105m3/d天然气工厂,制成3台直径为17.37m的LNG球形储罐。1954年出现了第一台用于液氧的不锈钢双壁绝热平底低温储槽。1958年美国芝加哥桥梁钢铁公司在路易安那建造了第一座工业规模的LNG储罐,容积为5550m3。从20世纪50~80年代,双壁绝热平底LNG储罐容积不断扩大:60年代为(1~3) 104m3,70年代为(5~10)× 104m3,80年代已超过20×104m3

阿尔及利亚、文莱和印度尼西亚等LNG输出国和英国、法国、日本等输入国都建有大量大型常压LNG储罐。其中日本是世界上建造大型LNG储罐最多的国家。据2008年的统计数据,日本拥有27座大型LNG接收终端站,LNG进口量占全球的40%,居世界首位。每个LNG接收终端站都建有数量不等的LNG储罐,其中双壁绝热平底LNG地面储罐最大容积已达20×104m3。另据报道,日本正计划在横滨LNG厂建造25×104m3双壁绝热平底LNG地面储罐。

在大型低温LNG储罐设计与建造方面,美国、英国(欧盟)、日本等工业发达国家都分别制定了专门的规范或标准。

(1)美国

《API STD 620大型焊接低压储罐设计与建造》;《NFPA 59A液化天然气(LNG)生产、储存和装运标准》;《API STD 650 钢质焊接石油储罐》。

(2)英国

《BS 7777-1 低温用平底、立式、圆柱形储罐—罐储的设计、制造、安装和操作的一般规定指南》;《BS7777-2低温设备用平底、立式、圆柱形储罐—储存最低温度达-165℃液化气体的单层、双层和全密封金属罐的设计和制造规范》;《BS 7777-3低温用平底、立式、圆柱形储—预应力钢筋混凝土罐基础的设计和制造及罐内衬和罐涂层的设计和安装推荐方法》;《BS7777-4 低温用平底、立式、圆柱形储罐—储存液态氧液态氮和液态氩的单层密封罐的设计和制造规范》。

(3)欧盟

20世纪初欧盟等效采用BS7777标准发布了欧盟的大型低LNG储罐标准:《BS EN 14620-1操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—总则》;《BSEN 14620-2 操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—金属构件》;《BS EN 14620-3操作温度在0℃到-165 ℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—混凝土构件》;《BS EN14620-4 操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—隔热构件》;《BS EN 14620-5操作温度在0℃到-165℃之间的现场组装立式圆筒平底钢质低温液化气体储罐的设计与建造—试验、干燥、除扫和冷却》。

(4)日本

日本燃气协会(JGA)制定了如下专门LNG储罐及设备设计与建造规范:《JGA指-107-02 液化天然气(LNG)地下储罐指南》;《JGA指-108-02液化天然气(LNG)地上储罐指南》;《JGA 指-102-03液化天然气(LNG)接收站设备指南》;《JGA指-105-03液化天然气(LNG)小型接收站设备指南》。

关于LNG运输船的发展现状如下:

英国科学家法拉第于1845年首次成功地将甲烷液化。然而,过了一个世纪之后液化技术才开始应用于开采的天然气。

1941年在美国的俄亥俄州的克利夫兰城建成第一座液化天然气的工厂,LNG储存在有3.5%镍合金做成的4个储液仓内,其中一个液仓使用3年之后发生裂缝事故,这表明3.5%的镍合金钢材的延展性过低,不能适应储藏低温的液化天然气的要求(在-165低温下液化)。由于设计建造制冷技术及管理的难度较高,而当时美国及其他国家对天然气的需求量不多,研究工作停滞了10多年,直到 50年代初才恢复进行。

由于美国路易斯安那州的天然气产量日益丰富,天然气在使用上的优越性吸引了更多企业的兴趣,尤其当时一些大牧场急需得到天然气作为冬天取暖的燃料。因此芝加哥的一家运输公司和另一家石油公司联合技术力量成立一个液化甲烷的康司脱运输公司,并于1952年认真作了大量的水上运输液化甲烷的试验工作,以便开辟从路易斯安那州沿密西西比河溯江而上,将液化天然气运到芝加哥的航线。

第一艘LNG船用一艘6000m3驳船进行改装,船上竖放着5个圆柱形的液货柜。1957年,美国康司脱公司和英国北泰晤士气体公司联合进行LNG海上运输的大规模可行性试验,1艘英国干货轮由纽约亨利公司改装设计成为5000m3LNG船命名为“甲烷先锋”号,船上安装着铝合金做成的独立式液货柜。随后,在一系列突破性成就鼓舞下,英国壳牌公司联合康司脱运输公司成立一个技术力量和资金更为雄厚的肯契(Cnch)国际甲烷技术有限公司,叫“肯契甲烷服务公司”,这家公司接受英国协会共同投资,1964年在英国建造2艘LNG运输船,命名为“甲烷公主”和“甲烷前进”,容量为27400m3,大大增强了英国泰晤士河口肯威岛至美国这条航线的运送天然气的能力。

在康司脱公司前导工程取得进展的同时,法国对这一运输工程也不甘落后。为了从阿尔及利亚运送天然气到英国,有许多公司联合建立“甲烷运输”公司,经过研究,认为管道运输是不经济的,因此改装了一艘旧的自由轮,并重点对三种不同的液货舱结构型式进行比较:①菱柱形的铝合金结构;②双凸形的9%镍合金结构;③圆柱形的9%镍合金结构。通过试验得出结论:认为圆柱形的液货舱结构是最为适宜的。1962年法国的一个气体子公司订购了一艘2550m3容量的,具有6个竖放的圆柱形液舱的新船,“朱莉斯、温那”号,液舱结构型式仍沿用自持式。这艘船的建造成功是圆柱形9%镍合金液舱结构的先驱。自此以后,各种新的液舱结构型式不断被发展和采用。

在亚洲,日本和韩国凭借雄厚的国力和多年的造船经验,在很早就进行了LNG运输船的技术开发和建造,比如日本的石川岛播磨重工自行开发的SPB型货物维护系统由于可以用于20万立方米的大型LNG运输船而倍受关注。日本和韩国现在成为了世界上的造船强国,其中LNG运输船的建造为其获取世界排名做出了不少贡献。世界各国建造的LNG运输船如图1-7




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