探訪我國在建規(guī)劃規(guī)模最大的液化天然氣接收站項目
6座22萬立方米的LNG儲罐拔地而起。
山東省龍口市西北，渤海灣里一座“陸連島”。
海浪輕拍，從岸邊延伸至淺海的蝶形碼頭舒展雙“翅”，碼頭上的卸料臂高高揚起。平整開闊的岸邊，園區(qū)內(nèi)規(guī)劃有序，6座白色或灰色的巨大儲罐拔地而起。國家管網(wǎng)集團龍口南山LNG（液化天然氣）接收站項目就位于此處。
這是我國在建規(guī)劃規(guī)模最大的LNG接收站項目，一期工程建設(shè)已進入沖刺階段，目前已實現(xiàn)卸料臂、低溫蝶閥全系列尺寸等主要工藝設(shè)備全部國產(chǎn)化，并實現(xiàn)多個“國內(nèi)首次”“國際首創(chuàng)”，包括國內(nèi)首個22萬立方米半地下坐地式LNG儲罐、首個22萬立方米坐地式LNG儲罐等。
“最高、最優(yōu)”“首個、首次”的背后，突破了哪些關(guān)鍵技術(shù)，蘊含著怎樣的創(chuàng)新密碼？記者近日采訪了項目有關(guān)負(fù)責(zé)人。
在建規(guī)劃規(guī)模最大，年周轉(zhuǎn)量可達2000萬噸
高大的白色儲罐罐身上，國家管網(wǎng)的紅色標(biāo)志和黑色的LNG字母清晰可見。
“這4座白色的是一期工程的1號至4號儲罐，已完成中交驗收；另外2座灰色的是5號、6號儲罐，罐體外部尚未涂刷，眼下正在進行內(nèi)罐壁板安裝�！眹夜芫W(wǎng)集團龍口南山LNG接收站項目部黨委書記、總經(jīng)理王飛向記者介紹，這6個龐然大物直徑長93.4米，高60.4米，相當(dāng)于20層樓高。容積均為22萬立方米，換算下來，內(nèi)部可疊放3架C919大飛機。
這6座LNG儲罐是該項目一期工程的重要組成部分。
根據(jù)規(guī)劃，一期工程除了建設(shè)6座22萬立方米的儲罐外，還建設(shè)1座可�？�26.6萬立方米LNG運輸船的專用泊位。一期工程規(guī)模為年周轉(zhuǎn)量500萬噸，每天可氣化外輸4000萬立方米天然氣。自2020年5月開工以來，其建設(shè)進度已達89.01%。
液化天然氣是一種經(jīng)濟環(huán)保、安全可靠的綠色能源。近年來，我國加快推動能源結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化，國內(nèi)市場對天然氣的需求越來越大。在北方，天然氣供應(yīng)面臨較大缺口。加快相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，保障天然氣供應(yīng)，滿足民生需求，迫在眉睫。
龍口南山LNG接收站項目就是這樣一個國家級重大能源基礎(chǔ)設(shè)施工程，也是2022年全國天然氣儲氣設(shè)施重點工程、國家環(huán)渤海地區(qū)天然氣產(chǎn)供儲銷體系建設(shè)重點項目。
在我國的LNG接收站項目中，該項目是占地面積最大的，近1500畝；規(guī)劃規(guī)模也是最大的，年周轉(zhuǎn)量可達2000萬噸，共規(guī)劃有20座LNG儲罐和4座LNG運輸船泊位。
巨大的規(guī)模、優(yōu)越的地理位置，使得該項目基本具備了建設(shè)北方天然氣儲備中心的條件。
該項目投產(chǎn)后，氣態(tài)外輸可覆蓋廣大華北地區(qū)，輻射東北亞市場；可通過山東省天然氣主干線實現(xiàn)應(yīng)急調(diào)峰、冬季保供，成為山東省天然氣供應(yīng)輔助中心；具有船舶返裝功能，可建成北方LNG船舶加注中心和北方國內(nèi)LNG轉(zhuǎn)運中心。
“建成投產(chǎn)后，該項目將通過配套外輸管道與區(qū)域主干管網(wǎng)聯(lián)通，與位于河南省濮陽市的文23儲氣庫相連，進口液化天然氣與國內(nèi)天然氣資源協(xié)調(diào)互補，提高區(qū)域供應(yīng)保障能力。”王飛說，其中，一期工程每年可為渤海地區(qū)供應(yīng)天然氣逾70億立方米，大約可供5000萬戶居民使用1年。
“L”“N”“G”恰好也是“綠能谷”的拼音首字母，王飛介紹，該項目所在地正在圍繞發(fā)展綠色能源產(chǎn)業(yè)打造“綠能谷”。將為廣大華北地區(qū)提供更多清潔能源。
突破關(guān)鍵技術(shù)，主要工藝設(shè)備全部國產(chǎn)化
液化天然氣具有低溫特性，從運輸?shù)絻Υ妫夹枰诹阆?62攝氏度的條件下，遇熱就會迅速氣化。一座座儲罐，就像是一個個超級“大冰箱”，為維持液化天然氣的低溫狀態(tài)提供堅實保障。
從運輸船到經(jīng)過管線進入儲罐，卸料臂是液化天然氣的必經(jīng)之路。因此，卸料臂也要經(jīng)受零下162攝氏度的超低溫考驗。
提起一期工程的5臺卸料臂，項目團隊成員滿臉自豪——全部是國產(chǎn)的！其核心部件在國內(nèi)首次實現(xiàn)100%國產(chǎn)化。目前，這5臺卸料臂已完成整體常溫性能試驗、低溫性能試驗，其低溫旋轉(zhuǎn)接頭、緊急脫離裝置、快速連接裝置三大核心部件完成型式試驗，具備快速對接、緊急脫離、自動關(guān)閉等復(fù)雜功能。
說來簡單做來難�！耙缘蜏匦D(zhuǎn)接頭為例，既要做到在低溫狀態(tài)下能夠360度旋轉(zhuǎn)，又要做到高度密封不泄漏。旋轉(zhuǎn)需要空隙，有空隙的話怎么保證密封性？材質(zhì)的選擇、結(jié)構(gòu)的設(shè)計都面臨巨大挑戰(zhàn)�！蓖躏w說，符合要求的低溫旋轉(zhuǎn)接頭，需要在低溫模擬工況下經(jīng)過40萬次旋轉(zhuǎn)和測漏試驗。
卸料臂還實現(xiàn)了國際國內(nèi)“雙突破”：在國內(nèi)首次開發(fā)出適用于卸料臂緊急脫離的低溫雙球閥，能使緊急脫離裝置在5至10秒內(nèi)緊急關(guān)掉切斷閥，并使船舶與卸料臂2秒內(nèi)分離；在國際上首創(chuàng)基于多軸聯(lián)動、自主規(guī)劃路徑的運動控制算法和視覺識別、北斗定位的岸船自動對接技術(shù)。
王飛重點介紹了岸船自動對接技術(shù)：“以往岸船對接需要登上外國運輸船來操作，非常麻煩。這一技術(shù)解決了這個問題，而且白天、晚上都能實現(xiàn)自動對接，并自動鎖緊、自動固定，確保不泄漏。這是一個重大突破�！�
這5臺卸料臂僅用6天就完成了吊裝，大大少于常規(guī)時間。是設(shè)計的優(yōu)化，使得它更輕便，更易于安裝和日常維護，以及維修、拆卸。
卸料臂的重大突破，是我國液化天然氣工藝設(shè)備國產(chǎn)化的重要體現(xiàn)。
液化天然氣的關(guān)鍵工藝設(shè)備長期被國外壟斷，供貨期長且后期維保費用高。由于國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)起步較晚，生產(chǎn)廠家不多，經(jīng)驗較少，研發(fā)乏力。
該項目一期工程積極構(gòu)建LNG設(shè)備國產(chǎn)化科研創(chuàng)新平臺，包括卸料臂在內(nèi)，實現(xiàn)低溫蝶閥全系列尺寸等關(guān)鍵工藝設(shè)備全部國產(chǎn)化應(yīng)用。
由于液化天然氣的超低溫特性，低溫閥門材料及其加工制造要求十分嚴(yán)格。液化天然氣升溫氣化時，體積會膨脹約600倍。既要耐低溫，又要耐高壓、耐高壓差……這對相關(guān)低溫閥門產(chǎn)品的綜合力學(xué)性能、密封性能都提出了極為嚴(yán)苛的要求。
該項目實現(xiàn)了全系列尺寸國產(chǎn)低溫蝶閥在我國LNG接收站行業(yè)的首次工業(yè)化應(yīng)用。其中，46寸大口徑三偏心超低溫蝶閥填補了國內(nèi)空白，主要技術(shù)指標(biāo)達到國際先進水平，而且密封性能優(yōu)于國外產(chǎn)品。
以“氮氧化物排放最低”為目標(biāo)，創(chuàng)新技術(shù)優(yōu)化浸沒燃燒式氣化器功能，使氮氧化物排放量比原來降低近一半；首次應(yīng)用國內(nèi)設(shè)計壓力最大的開架式氣化器，進一步提高長距離氣化外輸能力，更加適應(yīng)北方冬季低溫海水工況，更加節(jié)能、減碳；還有低壓壓縮機、槽車裝車橇……一期工程建設(shè)中，工藝設(shè)備國產(chǎn)化率達91%，節(jié)省投資約2.24億元。
“從碼頭靠岸的卸料臂，到罐內(nèi)泵、再冷凝器、高壓泵，再到氣化器、壓縮機，主要工藝設(shè)備全部實現(xiàn)國產(chǎn)化，這在十幾年前是不可想象的。”王飛說，當(dāng)年我國建設(shè)LNG接收站只能依賴進口設(shè)備，而現(xiàn)在不僅實現(xiàn)了質(zhì)的突破，還帶動了相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，大大提高設(shè)備安全性
在一期工程建設(shè)前期，復(fù)雜的基巖條件對儲罐建設(shè)提出了挑戰(zhàn)。這里的地面，一半是由填海造地而成，一半是開山而成。根據(jù)不同區(qū)域基巖面的深淺，建設(shè)人員采用了不同的儲罐建設(shè)方式。其中1號到4號儲罐，采用了群樁式的樁基，運用了高樁承臺結(jié)構(gòu)。
5號儲罐所在位置的基巖面為中風(fēng)化甚至強風(fēng)化程度，如果采用傳統(tǒng)方式，將面臨基坑支護結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、滑移等風(fēng)險。項目團隊創(chuàng)新實施半地下式+電伴熱方案，將儲罐的一部分埋進地下，利用周圍土層的約束來提高其抗震性和安全性。因此，從外觀上看，5號儲罐比其他幾個“伙伴”矮一些。這是國內(nèi)首次應(yīng)用半地下坐地式結(jié)構(gòu)建設(shè)22萬立方米LNG儲罐。
6號儲罐所在位置是開山而成，基巖面淺，地質(zhì)條件良好，便讓它直接“坐”在地上，采用坐地式結(jié)構(gòu)。較之傳統(tǒng)的高樁承臺結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)抗震性能更好，而且工期更短、造價更低。
LNG儲罐共分三層：混凝土外結(jié)構(gòu)層、中間保溫層和由9Ni鋼壁板焊接而成的內(nèi)罐層。9Ni鋼壁板的焊接技術(shù)，是整座儲罐建造的關(guān)鍵技術(shù)，其工藝水平直接決定儲罐的使用壽命。
環(huán)縫焊接約占內(nèi)罐9Ni鋼壁板焊接工作量的80%�？v焊縫以往業(yè)內(nèi)常用人工焊接，缺點較多，質(zhì)量難以控制。該項目團隊創(chuàng)新采用全自動TT焊接技術(shù)，一舉攻克了窄坡口側(cè)壁熔合不良、橫焊位置焊縫成型難以控制等多項技術(shù)難題，焊縫成型美觀、余高控制良好，且具有煙塵少、能耗低、作業(yè)強度低等優(yōu)勢，焊接一次合格率達99.8%以上且質(zhì)量達到Ⅰ級。
創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，攻克了項目建設(shè)中一個個難題。數(shù)字化、智能化的助力，帶來了提質(zhì)、降本、增效。
在儲罐穹頂氣頂升數(shù)字化監(jiān)測與控制中心內(nèi)，工作人員緊盯電腦屏幕，實時發(fā)出指令。
氣頂升是大型液化天然氣儲罐建造過程中難度最大、工藝最復(fù)雜、風(fēng)險最高的工序之一。儲罐的穹頂，是一個直徑88米，高度約12米，重達850噸的半球形鋼結(jié)構(gòu)。這么重的穹頂，要通過壓縮空氣的方式，把它從地面送到15層樓高的儲罐頂部，如何保證它平穩(wěn)升起？
“我們運用數(shù)字化系統(tǒng)對儲罐氣頂升的過程進行全面監(jiān)控，觀察其平穩(wěn)度和速度，大大提高了安全性�！蓖躏w說。
從建設(shè)伊始，該項目就著力于打造國內(nèi)智能化水平最高的LNG接收站，堅持科技數(shù)字化發(fā)展�；诠I(yè)互聯(lián)網(wǎng)，一期工程開發(fā)搭建了智能化管理平臺，建設(shè)信息化軟件系統(tǒng)，涉及安全、設(shè)備、生產(chǎn)、能源、巡檢、倉儲、定位等7個方面應(yīng)用系統(tǒng)。
智能化具體體現(xiàn)在哪兒？
——LNG接收站智慧運營。結(jié)合庫存信息、管存信息、管輸能力等數(shù)據(jù)，智能化管理平臺統(tǒng)籌規(guī)劃來船、外輸安排，動態(tài)平衡接收站“收—發(fā)—存”狀態(tài)，為優(yōu)化供應(yīng)鏈提供依據(jù)，輔助生產(chǎn)運營決策。
——機器人智能巡檢。通過巡檢機器人搭載雙視云臺及智能傳感設(shè)備，采集重點區(qū)域、重要設(shè)備的數(shù)據(jù)，經(jīng)后臺分析后，以彈窗、數(shù)據(jù)、圖表等形式呈現(xiàn)巡檢結(jié)果。
打造優(yōu)質(zhì)工程，最關(guān)鍵的還是人。
項目部黨委著力打造“紅色工地”黨建品牌，形成了建設(shè)單位牽頭、參建單位共同參與的黨建工作格局，在工程建設(shè)中，各方團結(jié)協(xié)作、形成合力。黨員亮出身份，每次遇到難題都沖鋒在前、帶頭攻堅，持續(xù)推動建設(shè)國產(chǎn)化水平最高、智能化水平最高的國家優(yōu)質(zhì)工程。
正如項目部黨委副書記姜波所說，正是因為這里有一個以共產(chǎn)黨員為骨干的建設(shè)團隊，在遠(yuǎn)離繁華都市的地方，常年駐守工地，不斷攻堅克難，帶著高度的責(zé)任感，服務(wù)國家戰(zhàn)略、服務(wù)人民需要、服務(wù)行業(yè)發(fā)展，這個項目才能干成、干好。
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