【化工装备大国重器】463-LNG接收站主要装备国产化

LNG接收站是一种液化天然气（LNG）接卸、储存、加工、外输的工厂，其原料为海运LNG，产品为管道外输天然气（NG）和槽车外运液化天然气（LNG），其加工工序也相对较为简单，主要是闪蒸气（BOG）再冷凝、升压气化过程和工序间输送。其在LNG产业链中起到接收、储存、中转的作用。
LNG接收站的主要工艺流程为：LNG船舶经引航、指泊、系缆等过程后停靠于LNG专用码头，通过卸料臂与岸方卸料管线连接，船上的LNG被卸货泵加压后输送至LNG储罐内进行储存。LNG外输由两种形式组成，一种是以液体形式由LNG槽车装运外输：LNG由罐内泵直接输送至装车撬进行装车外运。另外一种是LNG气化后以天然气形式经过管道外输：LNG经罐内泵加压后输向气化区，一部分通过低压总管去向高压外输泵，而另一分部作为冷媒进入再冷凝器，与被压缩过的蒸发气进行能量交换，使蒸发气再次冷凝为LNG，自再冷凝器的LNG汇入直接去向高压泵外输泵的管线，经高压泵升压后进入气化器气化，气化后的天然气经计量后通过输气管道送至用户。如图1所示。

LNG接收站关键材料
在讨论国产化装备时，不得不提国产化材料，在LNG接收站中的关键材料同样是围绕低温性能，主要包括低温钢筋、低温9镍钢、保冷材料等，近年上述材料均已实现了国产化，这里不做赘述。
LNG接收站中的关键材料主要体现在LNG储罐，常规16万立方米乃至超大型27万立方米的9镍全包容储罐，从成套包国产化设计、材料国产化到本土施工工艺均较为成熟。但是，需要注意的是薄膜式LNG储罐以其成本低、储存量大的特点，受到越来越多的接收站青睐，北京燃气天津南港LNG储备项目率先大规模使用22万立方米薄膜式LNG储罐，未来薄膜式LNG储罐或许成为趋势。薄膜式LNG储罐的殷瓦钢内罐及独特保冷结构均为法国GTT专利技术，其国产化进程还有很长的路要走。
LNG接收站关键装备国产化进展
上述介绍的LNG接收站关键装备在国产化方面均已攻克低温技术壁垒，取得了一定的应用成果，部分关键装备已由研发阶段迈进应用验证阶段，正在根据验证情况向技术成熟化、规模扩大化这一重要阶段不断探索。

沙漠里的游鱼 发表于 2022-7-28 12:02

通过以上工艺介绍可知，LNG接收站关键装备从使用功能角度可以分为接卸、存储、BOG处理气化外输、槽车外运等五大类，具体包含的设备如表1所示：

按装备特性分类
通过以上按功能进行的分类可知，围绕低温性能的LNG接收站核心装备主要是接卸类、机泵类和气化器，因此根据这些装备的特性，可以进行以下归类：
（1）接卸装备：卸料臂、装卸撬；
（2）低温泵：罐内泵、高压外输泵；
（3）低温压缩机：低温BOG压缩机；
（4）气化器：ORV、SCV、IFV。
按此进行分类更接近常规设备的分类方法，在进行国产化分析时更便于开展。

卸料臂
大型LNG接收站使用的卸料臂一般为大口径（16英寸或20英寸）低温卸料臂，传统的生产厂家主要为法国FMC、德国SVT、日本NIIGATA，随着国内LNG接收站的快速发展，2011年起江苏长隆、连云港远洋流体、中船716研究所等国内流体装卸厂家陆续开始进行LNG卸料臂的研究工作[1]，从小口径、低温乙烯等卸料臂开始，逐步攻克16英寸超低温大口径卸料臂。
2021年中船716研究所16英寸大口径卸料臂在中石化天津LNG接收站投用，江苏长隆也取得漳州LNG接收站、潮州华瀛LNG接收站订单，连云港远洋流体16寸卸料臂也将在嘉兴平湖LNG应急调峰站进行应用，这标志着国产化大口径卸料臂全面进入实际应用阶段。

装车撬
LNG装车撬的核心为装车臂，其核心技术与LNG卸料臂类似，均为低温旋转接头，2009年起连云港远洋流体公司与大鹏LNG就开始联合研发国产装车臂[2]，目前国产装车臂较为成熟，连云港远洋流体、江苏长隆等公司的国产装车臂已在多个接收站应用，且近几年新建接收站均采用国产装车臂。

沙漠里的游鱼 发表于 2022-7-28 12:07
装车撬
LNG装车撬的核心为装车臂，其核心技术与LNG卸料臂类似，均为低温旋转接头，2009年起连云港远洋流体 ...

低温泵应用关键问题
国产罐内泵应用技术特点
国产罐内泵目前由工程应用阶段向逐步替换阶段迈进，一般为480立方米/小时或560立方米/小时的罐内泵替代3600立方米/小时罐内泵，或者其他形式的“以大换小”，整体发展趋势为流量扩大化。
在逐步替换阶段，最为需要关注的是偏流问题，在相同流量下往往是设计流量较大的国产泵压力较大，在压力相同的情况下同样是国产泵流量较大。这就需要根据罐内泵出口管线的设计方式，调节合宜的阀位，对进口泵和国产泵的性能曲线进行有机拟合，减少相互影响。罐内泵出口管线目前主要有两种设计方式，一种是出口管线设计调节阀，进行流量直接调节；另外一种是使用回流管线上的调节阀进行间接调节；总体来说，第一种调节方式的调节效果更佳。
随着国产化的推进，国产罐内泵很快会进入规模化应用阶段，在此之前需要解决的一项重要问题是国产化技术路线选择问题，目前罐内泵国产化技术路线分为两类，一类是全部部件的国产化；另一类是部分部件国产化，电缆等其他部件仍进口。目前来看，两种技术路线各有特点，需要使用方从经济性、可靠性、备品备件匹配、后续维修等多方面综合考量。

国产高压外输泵
国产高压外输泵目前处于工程应用阶段，与国产罐内泵类似，与已经安装使用的进口泵及其工艺系统的兼容问题成为目前最大的问题。同时，高压泵因设计压力较罐内泵高出近一个数量级，高压性能下的泵体动静平衡问题，叶轮等核心动力部件的耐久性问题，都成为高压泵性能测试的焦点。

国产化低温压缩机稳定性分析
国产化BOG压缩机的实际应用较少，从整体使用效果来说，BOG处理能力、能耗、操作性能等方面与进口压缩机相当。从应用经验来说，国产BOG压缩机应重点关注两个方面，一是气缸、活塞杆、卸荷阀等重要部件的质量问题，某项目的实际应用曾出现相关质量缺陷；二是支撑环、轴瓦等磨损部件的耐久性问题，实际应用反馈国产压缩机的维修周期比进口压缩机较短。

沙漠里的游鱼 发表于 2022-7-28 12:13
国产化低温压缩机稳定性分析
国产化BOG压缩机的实际应用较少，从整体使用效果来说，BOG处理能力、能耗、操 ...

气化器应用差异明显
三种国产化气化器在实际应用中的表现差异较为明显，各有特色。
国产ORV应用性能与进口ORV相当
国产ORV在实际应用国产中，气化能力、翅片结冰、结垢清洗等方面性能表现良好；国产化重点解决了备品备件与进口产品的互为备用，同时，依托国产厂家的现场服务，能够 高效解决国产ORV乃至进口ORV的实际问题。
国产IFV应用效果优于进口产品
国产IFV在中石化天津LNG接收站得以规模化应用，其气化能力、海水温差等性能明显优于进口产品，在设计处理能力下，海水温差可降低至1℃，可见其气化能力之强。IFV相对于ORV来说，气化能力较强，但需要进行周期性内部管束清洗。
国产SCV优化空间较大
因SCV较ORV、IFV结构复杂、工艺繁琐，其在国产化进程中存在较多的问题，较为突出的问题包括燃烧比调节困难、点火失败、风机故障、噪音大、排放超标等问题，从控制系统到实体设备，均需要在应用现场进行不断的优化，长时间的现场调试消耗大量的燃料气，在前期阶段，成为使用方的负担。经过不断的调试，国产SCV日趋正常运行，也在冬季保供中开始起到关键作用。
因此，SCV国产化国产中重点关注的问题应为设备运行稳定性，与其他关键装备国产化不同，其他装备更多关注的设备本身制造性能及其低温耐久性，国产SCV更应该关注设备系统控制，优化控制逻辑，实现各风机、燃料气、气化、循环水等各复杂单元的有序融合。

LNG接收站装备国产化相关建议
以上应用分析从使用者角度，已经给出很多细节性建议，但就国产化整体发展而言，还需要从宏观上进一步的剖析和建议：
（1）从接收站各项装备的国产化进展可以看出，国产化主导企业之间存在壁垒，研发成果及经验不能共享，导致国产化研发工作重复、资源浪费、进程缓慢。对此，建议国家层面加强政策引导、推出相应政策法规，整合研发资源，引导业务关联方共同推出成套产品，并建立健全产品迭代更新体系。
（2）从国产化装备的实际应用情况来看，使用方（如本文中的接收站）对国产化进程参与滞后，在研发、生产阶段没有充分表达需求，而研发单位也不能充分了解使用方现场实际，这导致双方的信息不对称。建议优化国产化研发合作模式，强调产学研用深度融合，联合开展研发，尤其是使用方要全面参加到专家论证、试验检测、工程验证等全过程。
（3）目前国产化研发的常规模式为大型企业总部、设计院、厂家联合研发，经过一系列研发环节后，直接安排在基层单位进行工程验证，这种自上而下的模式下，基层单位作为需求侧，不能参与全过程，得到的产品与实际需求存在偏差。因此，建议充分考虑需求侧的实际需求，建立自下而上的研发机制，以需求侧的实际需要带动供给侧改革，促进国产化良性发展。
（4）目前LNG接收站大部分国产化装备处于替换进口装备的阶段，替换过程延续时间较长，建议此过程重点关注备品备件及厂家服务的国产化替代，通过关键部件在进口装备的验证、优化，反过来提升国产化产品的整体水平。
（5）国产化进程宜稳扎稳打，避免大跨步冒进。从实际应用来看，国产化的各个环节中验证阶段较为薄弱，工程应用后的产品优化阶段往往被“大干快上”所取代，因此国产化应适当放缓，成熟以后再投入规模化应用。
（6）国产化进程应不断适应新变化，目前智慧、绿色、“双碳”等理念不断改变着LNG产业链格局，国产化应不断适应这些新理念，适当提前介入，可期国产化装备跑在世界前列。

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