黄显峰 李凯(中海石油海南天然气有限公司工程部,海南 570105)
海南LNG 接收站项目的原设计基础为2 座16 万方LNG 储罐,300 万吨/年LNG 外输量、1 座26.7 万立方米LNG 船舶的接卸码头,整个接收站的设计以此为基础进行配套规划设计。考虑到仓储转运中心规划后,将仓储转运中心设计分三阶段进行规划:三个阶段分别按照2座-5座-9座LNG储罐及不同的装船返输能力设计。
规划考虑了原有接收站设计与仓储转运中心设计的合理衔接,以尽可能的减少变更的工作量,同时充分考虑对未来的预留,以减少未来扩展的投资。
海南LNG 项目的主合同“储罐EPC 和工艺厂设计合同”与2011 年8 月12 日签订,尽管合同签订时,业主在合同条款中提到了承包商应在LNG接收站的设计中考虑返输装船功能,但并未给出明确的设计基础和技术条件,因此承包商ICW坚持认为其合同范围内的设计工作应以FEED 的技术文件作为基础,如果FEED 技术文件中没有进行返输装船的方案设计,ICW 将视该部分的基础设计与详细设计工作为设计变更。为了推动设计工作的进行,同时考虑到合同条款中也约定涉及到储罐EPC部分的工作内容变化可以视为变更。而返输装船功能的增加确实影响到储罐EPC合同的设计与采购施工,业主最终批准了此项变更。这也成为了海南LNG项目中最重要的变更之一。
实际上关于仓储转运中心的设计目前国内尚无先例,设计基础条件从项目开始就一直没有明确,直到2011 年10 月返输装船的船型和返输速率才得到初步确认。海南LNG 项目才以此为基础,进行了仓储转运中心的分段规划设计。在考虑返输装船后,主要的设计变化如下:
增加返输装船功能后,导致接收站BOG 生产量的重新计算,原有的10 种操作工况增加到了36 种操作工况。关键计算工况的BOG产生量从20,166 kg/h 增加到44,438 kg/h。
由于BOG 产生量的重新计算,导致了下表中几个重要工艺设备的参数变化及采办中的重新选型:
表2 设备参数变化表
2.2.1 26.7万方的LNG船码头未来无法改造,卸料臂等设备与配套管路需要一次性考虑到位,满足大小船型的接卸和返输要求,NG臂的通过能力由11560m3/h增加到40750m3/h。
2.2.2 BOG压缩机与再冷凝器的处理能力,如果一次性考虑到位,压缩机的选型按照关键工况应选取至少22t/h 的两台压缩机,有可能造成压缩机选型改变,投资增加、设备能力闲置的。综合考虑,决定在现阶段只安装两台12t/h 的BOG 压缩机达到24t/h 的BOG 处理能力,满足小船和小流量LNG 返输的处理能力。
2.2.3 罐内泵受制于储罐数量及泵筒尺寸的限制,部分由原设计的380m3/h 增大550m3/h,从而在保证接收站能够达到第一阶段规划的2900m3/h 的返输装船速率。
2.2.4 考虑到火炬的安全距离问题,目前已无场地增加新系统,在BOG放空管和火炬能力上
在增加返输装船功能后,对原接收站设计的配管系统改造选取了两种方案,方案一是返输装船系统总管与低压外输总管合并;方案二是采用独立的装船系统总管。两种方案各有优缺点(如表3),业主从节省投资和避免更大变更的角度考虑,选择了方案一。
表3 独立装船与合并总管方案对比
同时,由于装船外输泵的增加以及BOG产生量的重新计算,再考虑仓储转运中心9个储罐的水力计算,设计对主要配管的尺寸口径进行了放大。
海南LNG 接收站项目的主体工程包括LNG储罐与工艺厂两个部分,其中LNG储罐采用EPC总承包方式由日本IHI、台湾中鼎和中国五环设计院的联合体ICW完成,工艺厂部分则由ICW设计,业主负责工艺厂部分的采办与施工管理。因此涉及到LNG储罐的增加投资在EPC合同中进行变更,主要变更为3 台低压泵的增加及相应的管路放大;涉及到工艺厂的增加投资包含增加的返输设计、参数放大后的设备以及增加的配管、阀门、支架的采购和施工工作,最终导致增加投资约几千万元。对于一个投资规模动辄在三四十亿的LNG 接收站项目来说,这一投资增加对比未来的改造费用来说应该是可以接受的。
在项目建设工期方面,由于物料平衡、水力计算等基础设计工作的重新进行,设计工作延误了差不多1个月的时间。但鉴于整个合同期限为36个月,业主在后续的设计、采办和施工上采取了一定的赶工措施,所以最终仍然保证了整个LNG接收站的建设工期,即返输装船的功能增加在工期上未对整个项目产生影响。
国内目前已建或在建的LNG 接收站,尚无在项目定义、报批阶段就将接收站定义为仓储转运中心进行规划设计工作的。大部分有仓储转运中心规划的接收站均是在完成常规接收站的FEED工作后,再进行装船返输功能的增加,这对一开始就定位为常规接收站的项目无疑会产生很大的影响。从海南LNG 项目的实践经验来看,返输装船功能的增加,从设计源头出发,对工期与投资均产生了一定的影响,但如果能够及时确定设计基础条件、精心规划、合理施工,其影响是完全可控的。
[1]浅谈LNG 接收站的反输装船规划.汤信传,黄显峰,叶芬.《化工管理》,2014年03期.
[2]接收站实现返装船功能的罐内泵配置方案比较.李钻,《科技创新与应用》,2012年06期.
[3]海南LNG 接收站配合LNG 运输船气体试验方案优化研究.叶芬,《化工管理》,2014年14期.