这项突破，助力端牢LNG饭碗

文 ‖王桂根 沈 杨 李 明

SEI 取得了超大型LNG 储罐建设的工程创新和LNG 领域关键核心技术的重大突破。

11 月2 日，我国首座27 万立方米液化天然气（LNG）储罐在山东青岛正式投用，有效地保证了华北地区群众温暖过冬。

“这台储罐的投运，标志着我们不仅完成了超大型LNG 储罐建设的工程创新，而且取得了LNG 领域关键核心技术的重大突破，助力实现高水平科技自立自强、将LNG 的饭碗牢牢掌握在自己手中。”中国石化工程建设有限公司（SEI）执行董事、党委书记吴德飞表示。

经过十余年的联合攻关，SEI 牵头组建了多领域专家团队，打破了国外对LNG 核心技术及关键装备的垄断，开发了具有中国石化自主知识产权的LNG 接收站成套技术，累计建造并投产大型LNG 储罐16 台，天然气总储存能力达到了18 亿立方米。

●超大型储罐，SEI技术显底气。供图/王桂根

实现核心技术突破

“这台储罐几何容积30 万立方米、净容积27 万立方米，是目前世界上容积最大的预应力混凝土全包容LNG 储罐，罐内平面上可停放一架国产C919 大型客机、立体上可叠放3 万辆家庭轿车。”说起这台27 万立方米LNG 储罐，SEI 副总工程师、工厂系统室主任、大型LNG 接收站成套技术负责人李凤奇特别自豪。

SEI 储罐设计团队在总结前两代（16万立方米、22 万立方米）LNG 储罐的基础上，研究了不同高径比的27万立方米LNG 储罐方案，确定了具有卸船流量大、施工周期短、抗震能力强、施工安全度高以及经济性更优等特点的第三代“矮胖罐型”，被研发人员亲切地称为“胖三”。“胖三”的外径大于100 米、高度超过55 米。

“直径近100 米的钢穹顶需提升至45米的高度，上面还要浇筑混凝土层，荷载总重达1.24 万吨。钢穹顶结构设计最大的难点是整体稳定计算，要避免‘突跳’现象。”SEI 结构专业技术总监陈瑞金介绍说。

突跳，是结构术语，就好像一张微曲的金属薄片，用手指轻轻按压凸面，薄片就弹向另一面。“27 万立方米储罐建造没有先例参照。相比16 万立方米储罐，其地震力增大了约一倍，从外罐到内罐都不是简单的放大。”陈瑞金说。

为保障钢穹顶的整体稳定，SEI 储罐结构设计人员开展了“超大型低温储罐带蒙皮板钢穹顶整体稳定分析技术”研究，提出了施加初始几何缺陷的蒙皮板与钢网壳整体分析方法，成功研发了具有自主知识产权的超大跨度钢穹顶稳定分析技术，从根本上攻克了钢穹顶稳定安全的技术难题。

SEI 研发团队提出开创性的“流固耦合解耦分析法”的有限元分析技术，在外罐底板、外罐壁、穹顶均采用变截面设计，开发了全新的6 扶壁柱多线束预应力体系和流固耦合隔震结构动力体系模型，解决了高烈度地震区大型储罐抗震设计的难题。最终，形成了大型预应力混凝土全包容LNG 储罐国产化的核心技术，创造了目前27 万立方米罐容积最大、9%镍钢板最薄且用量最少的工程案例纪录。

BOG再冷凝效率达100%

虽然与美、日、韩等发达国家相比，我国LNG 接收站的建设起步晚，但发展速度很快。LNG 接收站成套技术涉及多个学科和技术领域，工艺流程复杂且技术壁垒高，自主创新研究难度非常大。当时，国内可以参考的技术与经验几乎为零。

LNG 储存温度是零下160℃,在接卸、储存、运输LNG 过程中，因吸收外部热量会产生大量的蒸发气（BOG）。

“BOG 再冷凝技术，是LNG 接收站工程一项关键核心技术。我们从零开始，逐步学习、创新。”SEI 首席专家、山东LNG 三期接收站项目经理赵广明自豪地说。

面对挑战，SEI 攻关团队迎难而上。经过“理论研究—试验验证—创新突破”多次迭代，通过可视化冷模和深冷冷凝试验平台、微气泡冷凝流力场模型计算，首创了具有中国石化自主知识产权的高效BOG 再冷凝技术——微孔气液预混集成旋流强化式再冷凝工艺技术，一次再冷凝效率达100%，远高于传统的填料塔式BOG 再冷凝器。同时，这一技术可使LNG 接收站最小外输量降低30%，满足LNG 接收站运行初期的低负荷运行弹性需求。仅天津LNG 接收站，每年回收利用的BOG 就达到8 万吨，显示出了良好的经济效益。

SEI 攻关团队还创新提出了LNG 冷能与乙烯装置余热综合利用的理念，通过密闭循环的冷媒管道将LNG 的冷能输送至乙烯装置内，同时将乙烯装置的余热输送至LNG 接收站，达到了能量利用的最大化。

“目前，从天津LNG 接收站至南港乙烯装置的冷媒管道已基本建成。通过这种冷热互供的模式，初步计算LNG 接收站每年可节省燃料气6890 吨、乙烯装置替代冷量56MW、节电约1.1 亿千瓦时。”李凤奇说。

核心技术全部国产化

“国外技术不仅工艺技术费、咨询费、开车费、现场服务费等居高不下，而且主要设备和材料价格昂贵、供货周期长、服务不及时、维护成本十分昂贵。”赵广明说。

SEI 攻关团队在攻克BOG 再冷凝工艺技术的过程中，研制了微孔式错流气液预混集成旋流强化的BOG 再冷凝成套装备并在LNG 接收站应用成功。BOG 再冷凝成套技术从投产到平稳运行仅用5小时，打破了引进技术从投产到平稳运行需要1 周的纪录。

“目前，大型LNG 储罐的工程设计、施工技术已全部国产化，建造材料国产化率从2013 年的16 万立方米储罐的60%到现在27 万立方米储罐的95%以上。”李凤奇说。

作为LNG 储罐的“铜墙铁壁”，储罐内壁板用材对耐低温、硬度、密度、密封性等性能有极高的要求。SEI 技术团队联合钢板制造商，成功研制推出了自有国产大厚度9%镍钢板及焊接接头在超低温条件下性能评价体系，从核心上保障了国产LNG 储罐的本质安全。

从替代性研究新材料实现关键核心装备国产化到不断迭代提升技术，SEI 技术团队攻克了20 余项核心设备的国产化应用。目前，LNG 储罐及材料、挺杆起重机、LNG 卸料臂、气化器、罐内低压泵、外输高压泵及BOG 压缩机等大部分关键设备均已实现了国产化。

“我们将持续优化完善薄膜罐设计建造、智能化装车、冷热能平衡利用等技术，推动LNG 接收站成套技术迭代升级并将先进技术经验推广应用，推动SEI 全力打造‘最强工程’，成为最可放心、最可信任的石化工程技术创新依靠力量和工程建设保障力量。”李凤奇表示。