國產壓縮機助力 首座百萬噸LNG工廠打破能源壟斷
我國首座百萬噸級國產化大型液化天然氣(LNG)工廠——湖北500萬立方米/日LNG工廠國產化示范工程,以優異成績于11月20日通過大考,達到國內領先、國際先進水平,為打破西方能源技術壟斷鋪平了道路。
考核嚴格,數據亮眼
工程采用自主研發的成套工藝包,技術先進、成熟可靠,國產化設備運行參數優于標準,匹配良好、運行穩定;工廠操作安全穩定,啟停便捷、負荷調節靈活,體現了操作維護上的優勢。
項目負責人表示,此次性能過程考核相當嚴格。工廠在各種工況和生產負荷下經過長周期平穩運行后,性能考核期間滿負荷運行超過72個小時,并進行了超負荷運行測試。業主方昆侖能源有限公司邀請國內LNG行業知名專家,進行包括綜合性能測試、能耗分析以及LNG產品氣質分析等全面考核,取得并對比分析數據千余項。
相比嚴格的考核過程,考核數據更是亮眼——包括原料氣處理能力、水電氣消耗、凈化度、液化能耗、液化水耗、設備運行參數等在內的性能指標均達到或超過設計指標。其中,綜合電耗、工藝電耗、制冷電耗分別為每標準立方米0.29度、0.26度、0.24度,綜合能耗值為每噸LNG5235兆焦耳。這些指標均達到國內領先、國際先進水平。
國產化壓縮機擔綱
(1)冷劑壓縮機及配套電動機、變頻器
湖北LNG工程的制冷壓縮機采用了百萬噸乙烯裝置的國產化研究成果,實現了制冷壓縮機的全面國產化。壓縮機通過電機驅動,同時為了增強裝置的操作彈性,節約能耗,節省操作成本,電機均配置有變頻器。壓縮機配套電機功率分別為丙烯壓縮機30MW、乙烯壓縮機17MW和甲烷壓縮機14MW。
丙烯壓縮機配套的電機達到30MW,是國內目前為止最大功率的單臺同步電動機。乙烯、甲烷壓縮機最低吸氣溫度為-100℃,是目前國內功率最大的乙烯、甲烷壓縮機。乙烯壓縮機配套的電機采用高速同步電機,采用直聯方式,提高了效率,減低了機械故障率。
變頻器采用4500V高壓器件IEGT,副邊12繞組移相變壓器,每相4級功率單元串聯,三相共12個變頻功率單元的拓撲結構,使用元器件少。其中,丙烯壓縮機電機變頻驅動系統容量達到32MVA,是國內目前為止最大的單臺變頻驅動系統。
(2)BOG壓縮機
BOG壓縮機增壓系統兼顧設備可靠性和節能,選擇對稱平衡式往復壓縮機,在工藝設計中優化流程,在回收BOG低溫冷量后實現了-30℃低溫增壓工藝。為了實現BOG壓縮機的運行靈活性,通過卸荷閥可分25%、50%、75%及100%多檔運行。
(3)換熱器
天然氣液化過程中冷量需求以冷凝段最大,過冷段僅占全負荷的14%。因此,主換熱器選用“管殼式換熱器+板翅式換熱器”配置。預冷液化段的丙烯蒸發器(4個溫度等級)和乙烯蒸發器(3個溫度等級)采用管殼式換熱器,技術成熟、可靠,同時通過設備設計創新,組合同溫度等級換熱器,減少設備臺數。天然氣的過冷段選用板翅式換熱器。主換熱器選用“管殼式換熱器+板翅式換熱器”,避免了引進繞管式換熱器,同時也避免了大型LNG裝置中多臺板翅式換熱器并聯后出現的偏流問題。
中國首個百萬級LNG工廠共創30余項第一
湖北黃岡LNG工廠項目2012年5月18日動工,2014年6月9日首車LNG槽車裝車外運,當月26日,進行全面投入運行。
湖北黃岡LNG工廠是國內首個規模化、國產化LNG項目,采用自主成套工藝包、施工技術和國產化設備,實現大型LNG工廠建設從技術到裝備的全面國產化。該項目工程建設期間創造了“國產多股流管殼式換熱器在大型LNG工廠應用”等10余項首次,以及“乙烯壓縮機、甲烷壓縮機、變頻器及其配套的防爆電機國內制造”等20余項第一。
此外,工程建設采用了“業主+PMC+EPC”的管理模式,為確保湖北黃岡LNG工廠項目安全順利投產,中國石油昆侖能源有限公司牽頭組織,由PMC、EPC、施工建設單位、設備廠商及專家組共同組建專業開車團隊。
項目負責人表示,作為項目EPCC總承包的CPE西南分公司的工程技術人員,從工程開建的第一天起,就大膽創新思維和技術,堅持中國創造和中國制造。技術人員采用了完全由其自主開發的、以“多級單組分制冷液化工藝技術”為代表的數十項專利專有技術;采用了國產化裝備,裝備國產化率達到了99%;采用的丙烯、乙烯、甲烷制冷壓縮機,30兆瓦防爆電機以及30兆瓦變頻器,冷劑壓縮機干氣密封等設備為目前國內最大。
工程的實施提升了我國裝備制造水平,依托工程取得的技術成果。該負責人說,為此,公司又成功開展了集團公司重大科技課題“350萬噸/年天然氣液化關鍵技術與裝備國產化研究”,這對打破西方壟斷,為國產化LNG工程由百萬噸級向千萬噸級邁進,躋身世界百萬噸級LNG主流設計、制造商行列鋪平了道路。
LNG市場前景看好
2012年開始,國產LNG產能呈激增狀態。截至2013年底,我國投產LNG工廠86座,設計總產能3845萬方/天。目前,中國LNG工廠全部產能合計約7000多萬方/天,加上在建項目,總產能達到1億方/天左右。2017年總產能有望達1.6億方/天。
在業內人士看來,未來中國車船用LNG會極大地拉動產業的快速發展。“LNG的運輸成本、儲存成本都低,加上環保的因素,是替代柴油的最佳選擇。”陜西省燃氣設計院院長郭宗華說。
L僅以重卡為例。目前全國有重卡550萬輛,按照10%的速度遞增,2015年擁有超過660萬輛。按照10%使用LNG計算,每車每天耗氣250立方米,年運行300天,全國重卡的年耗氣量就超過500億立方米。這也就需要3400萬噸的LNG供應量。
未來五年中國天然氣將持續增長,在城市燃氣調峰及交通運輸業替代燃料需求推動下,液化天然氣工廠發展潛力巨大。
LNG源起于中國市場,未來中國LNG產業的走向將會影響整個世界。壓縮機是液化天然氣的關鍵設備,國內制造商在天然氣壓縮機上,也有著足夠的實力。優異的質量和優惠的價格,讓國內壓縮機企業未來在LNG市場上,將大有可為。