江苏LNG的中国式创新(一)
责任编辑：cnlng 浏览：4088次 时间： 2011-12-13 00:33:47
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摘要:中石油江苏LNG项目因其所处海域的地质地貌和海洋动力环境极为特殊，遇到很多世界性的难题，正因为如此，它被业界誉为世界上建设难度最大的LNG项目，各参建单位创造出了多项国际国内纪录。 大打“自主”牌 江苏LNG项目建设者敢于问鼎技术高端，勇于挑战建设极限..
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中石油江苏LNG项目因其所处海域的地质地貌和海洋动力环境极为特殊，遇到很多世界性的难题，正因为如此，它被业界誉为世界上建设难度最大的LNG项目，各参建单位创造出了多项国际国内纪录。 大打“自主”牌 江苏LNG项目建设者敢于问鼎技术高端，勇于挑战建设极限，实现了国内LNG项目第一个自主设计、自主采办、自主施工、自主运营工作目标，闯出了中国石油LNG事业的特色发展之路。 在阿联酋迪拜沙漠与大海之间，延伸出一片人工岛。人工岛上是著名的伯瓷酒店——世界上唯一的七星级酒店。它宛如一艘美丽的帆船，演绎着人类追求卓越的思维，是很多创业者的梦想之地。 中石油江苏液化天然气有限公司总经理张成伟关注的焦点与众不同。他手执一张伯瓷酒店的图片，告诉记者：“江苏LNG接收站与伯瓷酒店所处的人工岛十分相似。不久的将来，江苏LNG接收站将成为南黄海之滨、古长江口的一道靓丽风景线。我希望它也能像这座酒店一样，让全世界的人都知道，都想来看看。” 也就是在这个接收站，11月16日16时30分，来自卡塔尔的世界上最大LNG船萨姆拉号装载26.1万立方米LNG平稳靠泊在专用码头。这是标志中石油与卡塔尔燃气公司、壳牌公司天然气供应长贸协议启动的第一艘LNG船。 三年的前期准备 黄海之滨，在3万年前的古长江口深水航道旁，一座面积1.44平方公里的人工岛浑然天成，仿佛一艘巨舰停泊在滔滔黄海中，江苏LNG项目占据了其中的0.3平方公里。 风雨如晦，光阴如梭。何曾想到，几年前，这里还是个若隐若现的小沙洲，粉细沙软土地基，海域潮差大、潮流强，最高潮位达8米以上。 早在1992年时，我国就议论能否在西太阳沙建设LNG项目，这也是全中国最早动议LNG建设的地点。“虽然做过很多前期工作，但由于海况、地质条件太复杂，时机也不成熟，投资方就中断了投资。”张成伟说。 从江苏LNG建设的难度也可以看出个中原因。在国内已建和规划在建的LNG接收站中，江苏LNG项目为外海首项工程，建港疑难问题多；站址远离大陆，基础设施零起步；浅滩大潮差作业，海工施工困难；软土地基罕见，施工技术难题多；主要材料受限进口，供货期难保证；项目涉及面广，多方博弈关系复杂；个别专家认为指状辐射沙洲地貌、粉细砂特殊地质条件下的项目选址是建港和建设LNG接收站的禁区。 中国石油西气东输管道竣工投产后，急需在长三角内部找到一个稳定供气的保安气源。选来选去，如东算作一个可选地之一。张成伟回想起当时的决策说：“在这一地方有可能建设成深水大港，这是海洋地貌学家站在很高的高度来谈这个问题的。而要变成工程实例就要做大量的细致工作。” 这个项目从一开始做，就充满了不易。在项目选址阶段，对能否在该海域建设LNG港口和接收站人工岛，“国内海洋工程界分成赞成和反对两种意见，每次开会时都是争论不休，泾渭分明。”张成伟说，“而且反对派占多数。” 建，还是不建？项目建设者为寻求科学答案，花费了将近三年时间，投入6000多万元，组织十几家国内外顶级科研机构、王颖等六位院士及王汝凯等三位国家港口设计大师和百余名专家学者，运用国际最先进的研究手段，开展了潮流型沙洲长周期冲淤演化规律、潮流型泥沙物理模型试验和数学模型研究、辐射沙洲建设人工岛工程稳定性实验等三十多项专项研究。最终，他们得出了“烂沙洋水道基本稳定，西太阳沙核心部位基本稳定，LNG接收站人工岛工程没有颠覆性意见”的重要结论。 这也是迄今为止国内参与院士和专家学者最多、试验规模最大、涉及范围最广、技术手段最先进、研究程度最深的海洋工程前期试验研究，填补多项国内海洋工程建设领域空白。这些研究彻底摸清并解决了西太阳沙海域建港的各种疑难问题。 “这样一来，原来支持的更有信心了，原来反对的也不反对了。”张成伟如释重负。 也正有了这些充分准备，经过建设者披星戴月奋战一千八百多个日夜，首次在外海辐射沙洲地貌、粉细沙地质海域这一世界公认的建港禁区，建成了长江口北岸第一个离岸式十万吨级深水大港，将南通人民建设深水海港的千年梦想变成现实。 摆脱国外依赖 没有社会依托，地质海况极其复杂，施工条件异常困难，怎么办？技术是江苏LNG选择的突破口。 “目前在我国，江苏LNG成为国产化率最高的LNG项目，彻底改变了以往国内LNG项目由国外EPC总承包商在设计、采办、施工、管理等全过程的垄断和控制，主要建设材料摆脱了依赖进口的局面。”张成伟谈到国产化时表示。 LNG储罐容量大，存储介质特殊，条件苛刻，安全技术等级高，对罐体建造所需的低温Ni9钢性能质量要求极高。2008年以前，全球仅有国外少数几家钢铁企业掌握其生产工艺并控制国际市场，产品价格昂贵，货源紧张，供货时间也得不到保证。 为破解这一重大难题，2007年，中国石油委托江苏液化天然气有限公司牵头组织，寰球总包、西安管材研究所等多家单位参与，与太钢集团合作，进行了为期两年的Ni9钢国产化研究应用工作，先后投入研发资金500多万元，开展了LNG储罐排版版图、板材坡口形式、相关标准对比分析、采购技术条件研究与编制、焊接工艺评定、施工方案研究与编制等6项专题研究，进行材料性能试验数百次，终于成功研发出符合质量要求的低温Ni9钢，内在质量和机械性能等关键指标均达到国际水平。 这样一来，每座储罐的造价降低了近2000万元，彻底改变了我国LNG储罐用钢依赖进口的局面。 此前就Ni9钢开出高价而且不保证交货时间的比利时公司，在我国Ni9钢有了突破后态度180度大转弯。不但价格直降30%，而且也答应半年交货，时间缩短了三分之二。 在工程建设上，值得一提的是，2008年12月25日，江苏LNG项目接收站储罐桩基的最后一根工程桩在负60米以下的粉砂和粉细砂地质条件下顺利浇注结束，储罐桩基础成为世界上规模最庞大的挤扩灌注桩群。 江苏LNG项目地震勘测表明，人工岛自然泥面以下1000米内均为粉细砂软土地基，没有基岩。为解决辐射沙洲特殊软土地质条件下储罐桩基承载力弱的重大难题，江苏LNG与寰球工程公司紧密配合，对储罐桩基技术方案进行反复研究比选，确定采用三岔托盘挤扩灌注桩作为储罐的基础工程桩，并针对此种桩基施工在世界上首次采用了“超密集型群桩三岔双向液压挤扩施工技术”，并使桩基原计算桩长由90米降至60米，每座储罐桩基础降低造价2000多万元，施工周期也大大缩短。经储罐水压试验检测，最大沉降差均不超9毫米，远远低于设计允许25毫米范围。 在这一狭小区域范围内大规模采用该种桩基础和施工技术，在全世界尚属首例，成为一项新的世界土木工程技术之最。张成伟评价说：“这是项目广大工程建设者集体智慧和各方团结协作的结晶。” 在装置区内，张成伟自豪地说：“两个大罐保冷绝热效果好，蒸发率比韩国、日本的低。我们与国内低温保冷材料制造商合作研发出了LNG储罐、管道国产低温保冷材料，还填补了国内技术空白，每座储罐降低造价700多万元，并且推动国内低温保冷材料迅速打入国际市场，中国已一举成为世界第二个专业生产此种材料的国家并成为亚洲规模最大、技术最先进的生产基地。我们的所有低温不锈钢管材，也都是国内自主研发生产的，这已经很了不起了。” 优化建设方案 五年来，江苏LNG项目未发生海洋环境污染事故。 更令人欣喜的是，工程建成后，海洋环境呈现越来越好的趋势，各种鱼类在接收站海域遨游，多种海鸟在接收站内栖息繁衍。投用后，附近海域甚至出了难得一见的景观，数量达几百只的海豚群在LNG专用码头和LNG船周围流连戏浪，当地渔民连连称奇。 张成伟介绍说：“我们始终坚持环保优先理念，严格风险隐患排查整改，工程建设方案处处都要优先考虑海洋环境保护，建设过程严格落实安全环保‘三同时’原则，同步建设了人工岛污水处理设施，建设及生产生活污水全部实现达标排放，不向海洋丢弃一块废弃物，否则项目附近闻名于世的紫菜、文蛤和海洋渔业养殖带的生态环境就将遭受破坏。” 该公司最大限度优化工程建设方案。工程建设中，他们优化了码头栈桥、船岸衔接、取水口工艺、LNG储罐桩基和高含沙海水条件下开架式气化器(ORV)气化工艺等重大工程设计方案，解决了大量技术难题。张成伟说：“到现在为止，江苏LNG所有的重大方案没有经过重大变更。事实证明这是成功的。” 管线桥是江苏如东洋口港的“咽喉工程”之一。在管线桥建成之前，洋口港陆岛物流通道仅靠一条跨海公路大桥。但按洋口港原发展规划和产业定位，在港区落户的大型临港石化、能源、冶金等项目，物流输配都要进行一次海底管道穿越。 但有个实际情况是他们不得不考虑的，即陆岛之间11公里的海洋潮间带是当地渔民宝贵的海产养殖带，以盛产紫菜和文蛤而闻名于世，经济附加值高。如果采用海底穿越施工，即使按最小作业宽度500米计算，仅海底管道敷设施工，就将给当地海洋养殖业带来近4亿元的损失。 改变初步设计，采用管线桥跨海铺设天然气外输管道，这才是上策。在深入调查研究的基础上，该公司突破常规，提出以购买路权的方式与政府合作建设天然气跨海外输管线桥，采用管线桥跨海铺设天然气外输管道。这样，LNG项目的天然气输送管道和未来油品、化学品的输送管道均可以架设在此桥上。 如此一来，不仅彻底规避了在不稳定海床地质海域环境下进行管道海底穿越面临的大量技术风险、施工风险和未来投产运营风险，有效保护了海洋环境，还大大降低了项目建设成本、管道维护成本和维护难度，还有效地避免了海洋环境遭受严重破坏。据了解，较管道海底穿越方案，建设管线桥将直接降低投资2亿元，避免海洋养殖业损失4亿元。运营期的维护成本和难度也大大降低。 针对含沙量大，水量太大，他们还采用高含沙海水条件下ORV(开架式气化器)安全使用技术，取消海水除砂器，采用喷涂工艺保证ORV安全运行，使取水工艺得到进一步优化，降低工程投资1200多万元，运营期维护费用也将得到有效降低。半年运行表明，含沙海水对设备的磨损微乎其微。 不仅如此，在优化工程方案中，他们在基础设计阶段时就与寰球工程公司通过深入研究，引入船岸衔接管道水力学联算技术进行精确计算，在保证卸载能力的前提下，将LNG卸料管线管径由卸料管道单算的44寸降至40寸，降低管道材料费近8000万元；优化接收站取排水口设计方案，将站外取水改为站内取水，解决了冲淤变化剧烈的海域离岸取水的技术难题，有效降低了工程投资和运行成本，降低投资近3000万元；在广泛调研、全面评估和权威专家评审基础上，优化LNG码头栈桥设计方案，第一次采用下承式简支桁架拱型LNG钢栈桥，解决了技术和施工难题，同时降低投资7000多万元。 “这个地方真的让人感觉很神奇，有时候大家的灵感和头脑风暴一来，就能解决一个大问题。2008年1月项目正式开工后，工程建设和岛上的生活用水成了问题。我们就想既然是古长江入海口，下面能不能有古淡水资源。通过对人工岛水文地质资料的深入研究，我们决定尝试在人工岛凿井找水，结果在地下500米深处真的找到了古代淡水资源，这样一来就彻底解决了建设和生活用水。如果没有这两口井，当时从陆上通过船运向岛上送水，按当时30元/吨的高昂价格，这两年多的时间仅水费就得1500多万元。在外海人工岛地下能找到淡水，这在目前海洋工程建设史上还仅此一例呢！”张成伟总经理饶有风趣地说。 |
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