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【油气】LNG工厂“中国造”
2014年10月09日 10:02   来源于:中国石油石化   作者:彭武胜 王继光   打印字号
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   由中石油第一建设公司承建的国产化程度最高的LNG工厂示范工程,实现了进气调试投运目标。

   文/彭武胜 王继光

  9月初,在北京国家会议中心举办的第四届中国国际LNG大会及产业博览会上,中国石油天然气第一建设公司(以下简称一建)承建湖北日处理500万立方米LNG工厂的展台,吸引了近千位与会代表的目光。

中石油第一建设公司工程队齐心协力进行不锈钢管线焊接安装施工。 供图/中国石油一建新闻中心

  6月26日,由中国石油天然气第一建设公司承建的日处理500万立方米LNG工厂国产示范化工程,经过气密试验、冷紧、调试等严格的工序检查,达到设计能力,并在此处理能力上平稳运行,标志着这套国产化程度最高的LNG装置进气调试投运的目标顺利实现。

  装置国产化的大担当

  作为液态的天然气,LNG单位体积热值是天然气的600多倍,在生产过程中经过脱汞脱硫等处理后,比原生态天然气更加清洁。然而,由于我国以前没有自主设计、制造、建设大型LNG的工厂,LNG需求主要依赖进口。

  2012年初,我国在西气东输二线横亘的黄冈布点国内最大的LNG工厂,日处理规模为500万立方米。该工厂核心技术采用自主研发的多级单组分制冷工艺,全厂所有设备和材料均为国产,被中石油确立为处理能力500万立方米/天的LNG工厂国产化示范工程,旨在打破我国LNG生产工艺和设备长期依赖进口的瓶颈。

  同年6月,工厂总承包公司中国石油集团工程设计有限责任公司(下称CPE)西南分公司对LNG工厂建设进行招标。一建公司凭借多年在大乙烯建设、压缩机组安装等方面的业绩在众多投标单位中脱颖而出,以总分第一的成绩中标LNG工厂第一和第二标段。

  两个标段工程量占全厂安装量的96%,囊括从天然气引入到脱水、脱汞、脱碳处理,从核心部分天然气液化到LNG储运的23个单元的安装工程,共有钢结构5353吨,静设备189台(套),动设备92台(套),管道88.62公里。工厂的核心设备—丙烯、乙烯、甲烷3台冷剂压缩机属于国内首次制造的高功率、低温机组,其中功率最高达30兆瓦的变频丙烯压缩机组,是国内最大的压缩机组。3万立方米LNG储罐采用内外罐双壁结构,储存温度低至零下163℃,对焊接、密封、保冷要求极高。

  中标伊始,一建将此项工程确定为2013年头号重点项目。针对工程难点,强有力的项目管理团队先后深入江苏如东、陕西安塞等地考察,并通过咨询专家制定出LNG工程施工技术指导文件;针对低温管道、LNG储罐焊接,与中国石油焊接技术研究培训中心合作共同完成了低温钢焊接方面的专项焊接工艺评定23份,并在现场得到了良好的实施。同时,该项目组以此为契机,申报了《LNG工厂施工技术集成研究》科技研发课题,成为国内第一家对LNG国产化施工技术进行集成研究的施工企业。

  跨越技术“门槛”

  黄冈LNG工厂以西气东输黄冈分输站的天然气为气源,天然气进入工厂后,经过脱水、脱汞、脱碳处理送入液化装置,液化后储存至两台3万立方米LNG储罐,经管线输送至装车台。

  为将各装置单元工程一次性做成功,一建项目部在LNG工厂对面就地建设办公区。项目部每天组织23支施工队和8个部门参战单位召开现场碰头会,施工部把各单位提出的问题毫无遗漏地记录下来,并及时做出决策,齐心协力破解LNG储罐安装、低温管道施工、低温管道保冷等难题。

  3万立方米的LNG储罐属双层罐壁单容构造,内罐壁板为不锈钢,罐壁薄,焊接变形大,在一建建设史上没有可借鉴的经验。尤其是大型抗冻混凝土罐基础的浇筑,罐体充满LNG后,混凝土罐基础每平方米的承载力将达到7吨左右。项目部充分吸取武汉一处大型混凝土立交桥发生坍塌的教训,专门邀请50多位专家对项目制定的《大体积混凝土施工及质量要求》进行论证,确保了基础浇筑一次成功。罐体内罐壁板为厚度8~20毫米的不锈钢板,焊接极易变形,焊道不仅进行100%射线检测,而且还实施100%打磨光滑,以避免罐体充入超低温LNG后由于收缩应力产生裂纹。承担内罐安装的207队探索出“间断焊+多层焊”的方法,不仅实现了99.27%的焊接一次合格率,而且确保了内罐在焊接中没有发生变形。

  LNG工厂低温管道施工要做到绝对“忌水”。因为哪怕管内壁有一个1厘米大的水斑,也会在投产时形成冰瘤而影响装置运行。黄冈地区潮湿多雨,为避免管内受潮,一建对每个管口都进行了严密封闭,确保管道内一尘不染,避免球阀堵塞。他们严格按照规范避开水压试验,将低温管道分成23个气压试压包,安全实施了技术要求较高的9.1兆帕气压试验,随后在吹扫过程中又对所有低温管线进行了干燥处理。

  低温管道保冷需要绝对“防潮”。一建吸取某LNG工厂因保冷材料受潮导致保冷层受损的教训,精心制定施工措施,并采用反交底的形式;施工队接收技术交底后,每名班组长要向项目部复述交底内容,在对保冷施工的详细要求回答无误并通过实际考核后才准予施工。

  不仅如此,为高速、高效完成整个工厂建设,通过考核等措施,员工在LNG工厂中现场组焊压力容器、工艺管道、集输线路一次合格率,分别达到99.6%、98.2%、99.31%。

  45天创出“黄冈速度”

  乙烯、丙烯、甲烷三大冷剂压缩机组是LNG工厂中的核心部分,主要作用为天然气液化提供分级降温的冷能。其中丙烯压缩机组功率为30兆瓦,驱动所用变频器为国内迄今为止最大的变频器。能否将三台压缩机安装调试好,直接关系LNG工厂能否正常开车。

  在整个LNG工厂建设中,全国工人先锋号—中油一建第三工程队321工程队承担了装置中所有动设备安装和阀门试压任务,仅用45天就完成散件到货的丙烯、乙烯、甲烷三大压缩机组的安装调试任务。在试车准备初期,他们发现乙烯、丙烯压缩机组同一位置的顶升油泵失效,厂家排除各种可能也找不出原因,工程队队长廖博武带领员工认真检查,发现是支撑轴承推力瓦内部节流塞小孔过小造成的,并最终解决了因节流塞不合要求而延误的两台压缩机试车的问题。

  丙烯压缩机组所配变频器功率达30兆瓦,属亚洲最大的变频器。因在一建前期调研时发现国内某LNG工厂因变频器原因导致不能开车,为避免前车之鉴,他们精心制定施工方案,承担变频器安装的533工程队严细施工,并进行变频器的电气元器件性能试验,与厂家联合调试,实现了变频器带动电机一次运转成功。

  在压缩机无应力配管施工中,216工程队副队长崔贵勇在积累大乙烯装置三机找正经验的基础上,首次研制出一种丝头顶杆,提前在压缩机嘴子上拔上所要配的法兰,再在法兰焊口4个方向各固定1个丝头顶杆,拧动丝头顶杆上的螺母使法兰与压缩机嘴子的同心度符合要求,然后松开压缩机嘴子法兰的螺栓,使其保持自由状态后进行配管。通过这种方式,216工程队用12天时间完成了三台压缩机大至DN1400毫米、小至DN600毫米的压缩机无应力配管工作,并一次通过监理的验收。

  去年10月,丙烯压缩机、甲烷压缩机、乙烯压缩机三大机组空负荷试运一次成功,压缩机转速、转子各部位振动值和轴瓦温度均符合监理验收要求。LNG工厂三大冷剂压缩机组在45天内安装成功,打破了同类装置压缩机组安装时间最短,填补了一建承担国内最大的变频高功率冷剂压缩机的安装与调试的空白,创出了解决“气荒”的“黄冈速度”。

  责任编辑:赵 雪

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