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我国LNG的发展现状及焊接技术

201906-2913:22:33

1.液化天然气(LNG)

LNG(LiquefiedNaturalGas),即液化天然气的英文缩写。天然气是在气田中自然形成的可燃 气体,主要成分由甲烷组成。LNG是通过在常压下气态的天然气冷却至-162℃,使之凝结成液体。由于天然气液化后可以大大节约储运空间和成本,而且具有热值大、性能高等特点,因此天然气作为清洁能源越来越受到青睐,很多国家都将LNG列为选择燃料。

随着世界经济的迅速发展,人们对于能源的需求与重视程度也在与口俱增。由于天然气具有热值高、污染程度小、价格低廉等许多优点,这种洁净的燃料愈来愈引起各行各业的重视。目前,世界范围内的能源结构正在逐步发生变化,天然气的用量急剧增长。在一次能源结构中,已占到24%左右。天然气不仅供居民作为生活燃料,而且在发电、供热、制冷、飞机以及汽车运输等行业中也发挥着重要的作用。LNG是将天然气净化处理之后,经过压缩升温后,在混合制冷剂的作用下,除去其中的N2,CO2,H2O以及硫化物、固体杂质等,然后得到-162℃液态形式的LNG。经过上述液化过程,使天然气的体积缩小了600倍。LNG通常储存在-162℃,压力为0.1MPa左右的低温储罐内。

2.我国及国外LNG的发展现状

2.1我国LNG发展现状与前景

我国天然气利用极为不平衡,天然气在我国能源中的比重很小。从我国的天然气发展形势来看,天然气资源有限,天然气产量远远小于需求,供需缺口越来越大。尽管还没有形成规模,但是LNG的特点决定LNG发展非常迅速。可以预见,在未来10-20年的时间内,LNG将成为我国天然气市场的主力军。

早在20世纪60年代,国家科委就制定了LNG发展规划,并指定四川天然气研究所承担该项科研攻关项目,60年代中期完成了工业性试验,掌握了LNG液化工艺技术,后来使用LNG作为燃料进行了多次汽车试验。1993年11月,在四川省简阳市召开的我国制冷学会第 一委员会天然气分离与液化学术研讨会上,专家认为,我国己经具备发展LNG工业的条件。“八五”至“十五”期间,我国LNG工业打开新的局面。此后,我国科学研究院低温中心先后与四川石油管理局、吉林油田合作,研制出两台小型天然气液化试验装置。2001年,该装置在中原 油田试验成功,标志着我国LNG工业化迈出了关键的一步。随着上海浦东事故调峰型LNG液化装置的建成投产、新疆广汇LNG液化装置的建设和深圳大鹏湾秤头角LNG接收终端的开工建设,为我国的LNG工业发展拉开了序慕。

随着我国国民经济的持续发展、能源结构的调整,我国大量引进LNG清洁能源是必然发展趋势,沿海地区LNG码头和接收终端建设将进入新的发展阶段,随着广东LNG试点项目的推进,将会提高我国在LNG液化、造船、运输、接收站设计、施工等方面的技术水平,建立适合我国自身发展需要的完整的LNG能源链,促进LNG项目在我国的快速发展。

2.2国外LNG发展现状及规划

LNG由于其在远洋运输、存储及供气调峰方面的优点,近30年来得到迅速发展。同时,LNG接收终端也得到了稳步发展。自1959年美国建造世界上第 一座LNG储罐至今,已经建成(包括在建)LNG接收站有40多个,LNG储罐达310座,其中超过12X1了m3m的LNG储罐超过总数的44%LNG接收站的技术已相当成热。从LNG的需求量来看,由于北美地区现有天然气田的产量增长缓慢,并有下降趋势,所以该地区的天然气供需矛盾口益突出,导致LNG的需求量急剧增加。以美国为例,目前已有4处Everett,CovePoint,Elba岛和LakeCharlesLNG接收终端。今后4年内美国还将在东海岸和墨西哥湾建20多个LNG接收终端,在西海岸和加利福尼亚建10多个LNG接收终端。

截止到2010年,共有12个国家生产LNG,主要分布在亚太地区、中东和大西洋盆地。今后10年内用于开发LNG的资金将达1000亿美元,对LNG的投资将成为较大的投资趋势之一。自1995年以来,LNG市场一直保持平均每年7.5%左右的增幅,而这些增长主要发生在占世界LNG进口总量达三分之二的亚太地区。在这一区域,以日本和韩国为主导的亚太LNG消费市场格局正在发生某种变化;另一方面,我国、印度、美国等国家的LNG市场发展较快。随着传统的亚洲LNG生产国产量的递减,如何在其它区域为本国LNG项目得到供应保障,已成为亚洲买主们关注的焦点。

3.LNG储罐焊接技术的发展现状及研究必要性

3.1LNG储罐焊接技术的发展现状

LNG储罐无论是罐体的结构类型、施工材料还是施工工艺,对于国内施工企业都是全新的。9%Ni钢的焊接是内罐建造的难点,为国际安装技术领域难题,其施工技术在国际上也仅有少数几家公司掌握。但随着广东深圳LNG接收站T-1103号罐充氮冷却作业结束,标志着由中石油第四建设公司承建的深圳LNG储罐安装工程全面竣工。2004年至今,四建公司在4年里建成了3座大型LNG储罐,并在施工过程中连续攻克了9%Ni钢焊接、铝合金吊顶的安装、罐顶气吹顶升等多个国内面临的技术难题,特别是9%Ni钢焊接技术难题的突破,创下了国内第 一的施工奇迹,在国内外为我国石化建设行业赢得了良好的声誉。

3.2LNG储罐焊接技术研究的必要性

有效的焊接对于9%Ni钢LNG储罐的安全和可靠性是非常关键的。-162℃的工作温度对于母材和焊接材料的机械性能提出了很高的要求,较佳效果取决于根据经验选择合适的焊接材料和焊接方法,以及正确的焊前准备。

9%Ni钢属耐低温合金钢,本身可耐-196℃低温。与普通碳钢比,9%Ni钢在低温状态下具有抗冲击性能强、低温韧性好的特点,但其材质本身又具有易磁化、难消磁的缺陷,对焊接工艺的要求极为严格,这对国内企业进行LNG储罐施工是极大的挑战。

LNG储罐气吹顶升的难点在于,能否解决升顶过程中顶升件的重量大及平衡问题。罐顶上升速度、气浮托举力是解决平衡问题的关键点。解决了储罐密封、鼓风机和平衡三大系统之间的相互协调问题,才能确保罐顶的气吹顶升万无一失。


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