我国首座百万吨级LNG工厂建设纪实
责任编辑:icynet    浏览:1255次    时间: 2016-12-29 15:03:19      

摘要: 2016年11月4日,一个令人中国石油人骄傲和自豪的日子!这一天,我国首座百万吨级国产化LNG工厂——湖北黄冈500万立方米/日LNG工厂国产化示范工程,在平稳运行2年6个月后,顺利通过专家全面、严格的性能考核。  这次考核表明,这座由中国石油工程设计有限责任公司..

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 2016年11月4日,一个令人中国石油人骄傲和自豪的日子!这一天,我国首座百万吨级国产化LNG工厂——湖北黄冈500万立方米/日LNG工厂国产化示范工程,在平稳运行2年6个月后,顺利通过专家全面、严格的性能考核。

  这次考核表明,这座由中国石油工程设计有限责任公司西南分公司(以下简称CPE西南分公司)作为EPCC总承包,完全采用自主研发的工艺技术和国产装备建成的百万吨级LNG工厂,拥有极高的安全性和可靠性,工艺包技术先进、成熟,国产化设备性能良好、运行稳定、操作启停便捷、负荷调节灵活,各项能耗指标达到国际先进水平。

  这是国内规模最大LNG工厂示范项目建设历程中重大而圆满的胜利,也是中国天然气液化发展史上浓墨重彩的一笔。它告诉人们,从这一天起,天然气液化核心技术不再由西方专有。西方长期垄断中国市场的局面成为过去!

现代化的黄冈LNG工厂

  打破西方垄断,CPE的百万吨梦

  作为我国首座百万吨级国产化LNG工厂EPCC总承包方,CPE西南分公司涉足天然气液化技术研究并不比西方晚多少。早在上世纪70年代,分公司工程技术人员就在参与我国航天发射工程中开始了天然气低温应用技术的研究,成功设计建造了我国首套天然气深冷提氦装置。

  2006年以后,CPE西南分公司加大天然气液化技术研究。短短几年间,就拥有了包括单循环多级节流混合冷剂制冷工艺、带预冷的多级节流混合制冷工艺、多级单组分制冷工艺、带预冷的双复合冷剂制冷工艺在内的一大批专利技术。依托这些专利技术,分公司全力开拓市场,先后在四川荣县、陕西延长、西藏拉萨、内蒙古旗下营以及重庆垫江设计建成10多座天然气液化处理厂,形成的LNG产能占国内市场首位。

  然而,这些成果难以让CPE西南分公司工程技术人员引以为傲。因为他们知道,当下设计建成投产的天然气液化处理厂,年产规模都在20万吨以下,最小的甚至只有一两万吨,而代表当今世界先进水平、引领国际市场发展潮流的主流技术——年处理能力达百万吨级的天然气液化技术被西方所垄断。

  这种垄断就像是一座沉重的大山压在CPE西南分公司工程技术人员心头,它不但让人感到一种责任未到的压抑,也让人感到一种技不如人的心痛。

  2009年,这种心痛演变为愤怒:这一年,由中国石油主导开发的伊朗南帕斯气田和由中国海洋石油主导开发的北帕斯气田相继进入收获期。按照既定计划,两家公司本打算借助西方某公司的技术在当地兴建大型液化气厂,以便将更多的天然气液化后海运至国内。

  这个项目一旦落地,一方面可以将海外资源以最为经济的船运方式海运回国,强化中伊两国的互利合作;另一方面可以极大地改善国内能源结构,减少碳排量,促进清洁能源的快速发展。

  然而,就是这样一项利国利民的大好事,却在工程进入紧要关头的时候出现重大变故:西方某国以确保自身能源安全、制裁伊朗拥核为由,拒绝提供工程所需的技术和装备。由此,不但这个大型液化工程项目被搁浅,两家石油公司的前期投入也打了水漂。消息传来,许多人虽感到愤怒,却也无可奈何。

  不过,正是从那时起,CPE西南分公司工程技术人员誓言要彻底改变这种技不如人的状况。

  2011年开始,CPE西南分公司调整分工,由副总经理刘家洪牵头组建起近百人的LNG专家团队。“黄沙百战穿金甲,不破楼兰终不还。”LNG专家团队将攻克百万吨级天然气液化技术作为打破西方垄断的突破口,充分引入国际LNG、国内乙烯国产化工程设计建设的先进理念,通过对以往所拥有专利技术的再对比、再分析、再研究,迅速拿出一套以多级单组分制冷工艺为核心技术、工程主体设备可通过国产化设计建设完成的百万吨级LNG工厂“争气”方案。

  至此,CPE西南分公司距离通过自主技术设计和建设,跻身世界LNG百万吨级主流设计、制造商行列的梦想,只剩一步之遥。

  国产化脱碳装置再生塔

  数字化中控室

  坚持中国创造,100%自主技术设计

  或许是上天对CPE西南分公司的眷顾抑或是分公司干部员工的情怀让人感动,2012年2月21日,期待已久的机会来临:这一天,集团公司决定,启动湖北黄冈500万立方米/日LNG工厂国产化示范工程项目。昆仑能源为项目建设单位,CPE西南分公司为工程总承包商。

  消息传至成都,CPE西南分公司工程技术人员一方面为工程项目的获得欢呼雀跃,另一方面深感使命在肩、责任重大。拿到项目的第二天,CPE西南分公司召开动员大会,成立以副总经理宋德琦为项目经理的项目组,快速进驻长江之滨的黄冈化工园。

  工程一上马,CPE西南分公司就开始了一场接力赛。工程技术人员把“坚持中国创造”作为秉持的设计理念。一方面,以设计为龙头。在初步设计阶段,抢先完成主要设备材料的技术规格书和数据单,开展工艺装置DN300以上管径的配管研究和应力分析,优化设备平面和管架布置,确保技术的可靠性和长周期设备的采购进度,避免施工图设计的反复。另一方面,创新设计思路和设计手段,大胆采用三维设计协同平台进行各单元三维配管协同设计,分批提交设计图纸,以提高设计效率和质量,确保现场提前开工和施工文件及时到位。

  为确保国产化设备的全面应用。CPE西南分公司工程技术人员开展了大量自主技术和装备研发工作。

  这里有个故事:

  在安装冷剂压缩机时,考虑到装置的可靠性,一种以干气密封的系统——一个只有“木桶大小的装置”,原本打算从英国公司进口。这个小装置要价不高,只有1万多元。不过,它却属易损件,进口一个不行,要买就得买好几个,以便备用。

  让人没想到是,当有关技术人员与英方商讨具体购置事宜时,英方的回答却是:1万多元只是买第一个的价格,第二个、第三个的价格就得翻番。

  一听这话,CPE西南分公司工程技术人员的气不打一处来:“这不是摆明了玩钓鱼的把戏吗?既然如此,我还偏不买了!”

  事后,分公司工程技术人员从头做起,联合国内两家机械制造厂自主设计,硬是在不到半年的时间里拿出了完全国产化的替代产品。

  正是因为工程技术人员咬定技术创新不放松,黄冈500万立方米/日LNG工厂国产化示范工程进展迅速,不但创造了“一个月完成可研和工艺包设计,一个月完成初步设计,3个月完成施工图设计,16个月机械完工,20个月试投产”的“黄冈速度”,还创造了压力管道焊接无损检测一次合格率98.6%、LNG储罐焊接无损检测99.2%、现场组焊压力容器焊接无损检测99.6%、球罐TOFD检测一次合格率99.8%、安全人工时突破1000万小时的建设奇迹,成功取得多级单组分制冷液化工艺技术等26项专利技术,实现了与国产设备的无缝“嫁接”。

  依托此项目获得的丰厚技术成果,CPE西南分公司再度深入开展“350万吨/年天然气液化关键技术和装备国产化研究”科技攻关,进一步打破西方对中国市场的垄断。

  自此,中国天然气液化核心技术完成了从跟随到并肩前行再到以100%自主技术跻身世界LNG主流设计、制造商行列的历史性跨越。

  

LNG大型储罐区一角

  坚持中国制造,99%采用国产化装备

  据统计,湖北黄冈百万吨级LNG工程设备国产化率达99%,涉及国内配套设备供应商100多家。CPE西南分公司工程技术人员说,黄冈工程是一个没有洋味的工程。

  谈到大规模应用国产设备,CPE西南分公司副总经理刘家洪的一番话耐人寻味:中国是当今的制造大国,相关天然气制冷设备制造比肩国外。大型LNG工程不用国产装备,不是说国产装备不行,而是没有人给它展示的机会与平台。我们就是要通过黄冈工程,让国产装备成为百万吨级LNG工厂的主角!

  刘家洪的话代表了许多国人的心声。然而,谁又知道要将这种心声变为现实,是何等不易!且不说,将分散在全国各地的100多家供应商的100多种不同设备集成到一个平台上,单是完成对100多个供应商的产品考察、筛选,不费一番功夫,也是办不到的。项目采购部副经理刘才德向记者讲了一个考察工艺低温阀的事例。工艺低温阀只是工程建设中采用的一种普通部件。但为了保证质量、彻底弄清这种部件生产厂家的制造能力和资质,CPE西南分公司工程技术人员多次奔赴上海、大连、苏州、温州、石家庄、宁夏等地现场考察,先后花费了一个多月时间。

  难吗?难!然而,CPE西南分公司将这种难视为一种历练。为保证每一项国产化设备及时供货和高质量,分公司专门聘请了由国内外专家组成的专家团队,进行过程监控和质量把关。同时,不断开展关键国产设备材料的技术交流和调研,持续关注设备材料的技术发展和生产运行,同步进行项目关键设备材料的技术规格书编制、技术谈判、技术评标、设计联络、设备监造以及出厂检验。

  正因为如此,湖北黄冈百万吨级LNG工程项目既确保了国产多股流管壳式换热器和国产最大乙烯压缩机、最大甲烷压缩机、最大变频器、防爆电机等一批关键技术和设备在工程上的首次应用,又促进了我国相关装备制造水平的提升。

  事实证明,中国制造全面替代洋设备,带给国人的不仅仅是打破西方在大型天然气液化技术领域的垄断,推动LNG产业技术和装备制造国产化进程,带动国内相关制冷产业昂首走进“大液化”时代。更重要的是,通过工程的成功投产,许多关键技术及大型国产装备得到工业化验证。同时,这也让CPE西南分公司累积了实力和优势。

  优势之一:成本优势。据初步测算,黄冈项目每液化一吨天然气投资成本为300美元至400美元,投资建设同类型LNG工程,西方国家则高达1000美元至1500美元。不仅如此,黄冈项目运行成本很低。该项目采用先进的多级单组分天然气液化制冷方法,换冷效率高,每标准立方米天然气液化电耗仅0.24千瓦时,为国内LNG工厂单位能耗最低,从根本上提高了项目投资回报率。

  优势之二:操作维护优势。黄冈项目2014年5月31日一次投产成功,经过两年多的长周期安全稳定运行,无论是工厂操作安全稳定性、启停便捷性还是负荷调节灵活性,都体现出很大的优势。

  优势之三:集成攻关优势。依托此项目,CPE西南分公司同步开展LNG技术国产化、规模化研究。编制完成技术方案优化、依托国产设备能实现工程化、技术可靠、能满足单线规模更大的LNG工程建设工艺包。同时,按这种工艺参数,通过对匹配设备的研究,分公司编制完成满足相应设备设计技术要求、制造工艺、材料选择、控制系统设计、制造标准,且能满足生产制造需要的技术文件和设备制造图。目前,已形成30项专利、2套工艺包、2项计算模型、12项企业标准及规范、2项配方冷剂、1项天然气液化工艺压缩机吸入罐专用计算程序,以及大型LNG装置用离心压缩机设计、制造及检验技术等7项研究报告和7项关键设备设计图纸。

  上述优势的形成,让CPE西南分公司拥有了“走出去”的核心竞争力。近两年来,分公司大力开拓海外市场,与德西尼布、APCI、林德、BV等知名国际工程公司同台竞技,足迹遍布中亚、非洲、澳洲、北美等地区。目前,分公司国际市场业务占全部业务的五成。

  绿色施工保护“姐妹树”


  坚持创新驱动,积累建设运维经验

  据有关数据显示,黄冈百万吨级LNG工程2014年5月试生产以来,没发生过一次故障性停产。

  2016年11月,业主昆仑能源有限公司邀请国内LNG行业知名专家对整套装置进行了长时间满负荷和超负荷能力测试。结果表明,装置操作安全平稳、启停便捷、负荷调节灵活,各项指标均达到或超过设计要求。特别值得一提的是,最能代表其技术和生产水平的两大经济指标——天然气液化率和液化天然气的气化率达到国际先进水平,受到国内外同行好评。

  为什么能取得如此亮眼的成绩?“这主要得益于我们的不断创新和优化。”CPE西南分公司一位项目建设负责人说。因为是示范工程,因为要在技术、装备、建设和运维等方面为日后的项目树立样板,事实上,此项目从建设之初,CPE西南分公司就实行了建设模式创新和项目管理创新,以及项目过程、技术细节管理“双优化”。

  一方面,提前介入,针对设备大型化问题,适时开展相关技术方案、制造检验、性能试验、单机调试、试运生产、设备启停,以及压缩机、变频器、电机等有关设备专项研究,提前厘清总体开车思路,掌握重点设备及工艺开工技术难点。另一方面,分公司工程技术人员通过大量计算和反复论证,针对本装置,不断细化并形成了具体的开车方案和步骤。不仅如此,通过运行参数分析研究,不断进行优化,成功探索了一种便捷、可靠的运维模式。按照该模式,全套装置不但实现零排放开车,而且各项能耗达到国际先进水平。

  “此外,我们还将创新和优化延伸到建设过程中的每一个细节。”这位项目负责人讲了这样一个事例:在项目施工中,一种传统的低温管道限位保冷管托,常常需要在现场敷设完毕的管道上切取一段管子,运送到制造厂,在专用设备内将管托浇铸在管子上,再运回现场安装,既费时又费力。针对这一情况,施工单位自主研发了低温管道限位保冷管托,解决了离开制造厂就不能现场制作的难题。

  类似的故事在工程建设中随处可见。在黄冈LNG冷剂压缩机左边,有一个很大的厂房式建筑。据说,这座建筑就是分公司工程技术人员创新思维的产物。梅雨季节,当地阴雨连绵,可谓是“青草池塘处处蛙”,空气湿度大、气温高,工地上没法施工。工程技术人员便在工程开建之初,专门搭建了这座厂房式建筑。每逢雨天,大量室外工作转移至这里,继续进行预制作业。由此,既大大提高了安装前期工作效率,又为后续安装的快速高效创造了条件,确保了整个建设工期的均衡推进。

  “不要小看这样的优化和延伸服务。”这位项目负责人说。正因为有了这样的坚持,装置投运后,昆仑能源有限公司形成了一整套多达125页的操作标准和规范,按照这套标准和规范,操作员工不断开展岗位练兵,短时间内便具备了单独顶岗和处理突发性事件的能力。一些骨干员工对错综复杂的工艺流程了如指掌,有的甚至能在纵横交织的管网中精确定位上千阀门。

  经历了黄冈百万吨LNG工程洗礼的CPE西南分公司,丝毫没有放慢前进的脚步。为大踏步走向海外,分公司大力推进国际化发展战略,更加充分和深入地参与国际市场竞争,为早日实现建设世界一流国际工程公司的梦想而努力。

  我们期待着梦圆的那一天!


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