接收進(jìn)口LNG資源是中國石化天然氣發(fā)展的重點(diǎn)之一。為保障國家能源安全，天然氣分公司加快推進(jìn)天然氣管道、LNG接收站和儲(chǔ)氣庫項(xiàng)目建設(shè)，形成了多元保障、安全高效的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施系統(tǒng)。

LNG儲(chǔ)罐是LNG接收站的核心裝置，也是投資最大的單體設(shè)施。近年來，天然氣分公司聯(lián)合工程建設(shè)公司、四建公司、十建公司等參建單位，先后完成了16萬立方米、22萬立方米和27萬立方米LNG儲(chǔ)罐的技術(shù)研究，在天津LNG、青島LNG、龍口LNG等多個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行了工程應(yīng)用。今年底，7座LNG儲(chǔ)罐將陸續(xù)投用，進(jìn)一步提升區(qū)域調(diào)峰能力和市場保供能力。

近日，天然氣分公司青島LNG接收站矗立在黃海之濱的27萬立方米LNG儲(chǔ)罐機(jī)械完工，標(biāo)志著由中國石化自主研發(fā)的國內(nèi)最大容積LNG儲(chǔ)罐基本建成。目前，該儲(chǔ)罐已進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段,投用后，青島LNG接收站年接卸能力將達(dá)到1100萬噸、供氣能力約165億立方米，正式邁入千萬噸級(jí)LNG接收站行列，成為國內(nèi)同期年接轉(zhuǎn)能力最大的LNG接收站之一，對(duì)進(jìn)一步優(yōu)化華北地區(qū)能源結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)區(qū)域調(diào)峰保供能力、改善大氣環(huán)境具有重要意義。

27萬立方米LNG儲(chǔ)罐外罐直徑100.6米、罐體總高55米，具有尺寸大、工序多、難度高等特點(diǎn)。LNG儲(chǔ)罐建設(shè)向超大型容積推進(jìn)，需要更大更長的儲(chǔ)罐構(gòu)件，對(duì)建造技術(shù)提出了更高要求，要在設(shè)計(jì)、施工等方面開展大量基礎(chǔ)性研究工作和技術(shù)實(shí)踐優(yōu)化改進(jìn)。彼時(shí)，國內(nèi)LNG行業(yè)尚無此類建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。青島LNG接收站聯(lián)合項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次研究實(shí)踐，自主研發(fā)了27萬立方米全容式LNG儲(chǔ)罐成套技術(shù)，攻克了多項(xiàng)核心設(shè)備國產(chǎn)化應(yīng)用難題，為國內(nèi)超大型LNG儲(chǔ)罐建設(shè)提供了“石化方案”。

設(shè)計(jì)——強(qiáng)化設(shè)計(jì)攻關(guān)，淺灘地形承載萬噸“巨罐”

精品工程，設(shè)計(jì)先行。早在2019年，工程建設(shè)公司（SEI）便展開了對(duì)27萬立方米LNG儲(chǔ)罐的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。經(jīng)過數(shù)年的細(xì)致研究和對(duì)比，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了超大型LNG儲(chǔ)罐罐體設(shè)計(jì)、抗震設(shè)計(jì)、大厚度低溫鋼板焊接、保冷結(jié)構(gòu)優(yōu)化等核心技術(shù)的全面突破。

相較傳統(tǒng)的“瘦高型”設(shè)計(jì)，青島LNG接收站27萬立方米儲(chǔ)罐采取了“矮胖型”設(shè)計(jì)方案，罐底板面積相當(dāng)于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場，不僅可以提升LNG船舶接卸速度、縮短施工周期，而且具有更好的抗震性和穩(wěn)定性。同時(shí)，為確保儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)和下層土壤不因LNG的低溫特性產(chǎn)生變形，罐底設(shè)置了基礎(chǔ)伴熱帶，采用“落地罐”形式，讓儲(chǔ)罐穩(wěn)穩(wěn)坐在地面上，用“坐得穩(wěn)”代替了“站得高”。

“項(xiàng)目現(xiàn)場的原址遍布養(yǎng)殖區(qū)、淺灘，地質(zhì)砂巖基巖交錯(cuò)，要將重量超萬噸的儲(chǔ)罐立住，就好比把高壓鍋放在豆腐上煮飯。”SEI項(xiàng)目經(jīng)理趙廣明介紹。為了解決土地承載力無法滿足設(shè)計(jì)要求的難題，他們?cè)谕夤藁A(chǔ)設(shè)計(jì)方面充分論證了多種LNG儲(chǔ)罐基礎(chǔ)設(shè)計(jì)類型，最終確定采用強(qiáng)度高、抗凍性強(qiáng)的毛石混凝土換填表層地質(zhì)，并結(jié)合承載能力強(qiáng)的筏板淺基礎(chǔ)作為外罐基礎(chǔ)選型，實(shí)現(xiàn)安全經(jīng)濟(jì)且工期最短。

27萬立方米LNG儲(chǔ)罐擁有世界上跨度最大的低溫儲(chǔ)罐鋼穹頂，升至罐頂后，需要澆筑4500立方米混凝土，總重量超萬噸。儲(chǔ)罐扛起這頂重達(dá)萬噸“鋼斗笠”的關(guān)鍵，在于如何精確分析計(jì)算鋼穹頂?shù)恼w穩(wěn)定性。SEI通過建立復(fù)雜的有限元分析模型，投入大量精力研究理論規(guī)范、進(jìn)行二次開發(fā)，集中解決了非線型結(jié)構(gòu)、異型網(wǎng)格尺寸等難題，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的超大跨度鋼穹頂穩(wěn)定分析技術(shù)，從根本上攻克了鋼穹頂穩(wěn)定安全的技術(shù)難關(guān)，為儲(chǔ)罐的本質(zhì)安全奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

建設(shè)——優(yōu)化施工工藝，打造超大型儲(chǔ)罐建設(shè)“助推器”

施工人員對(duì)LNG儲(chǔ)罐配套管線進(jìn)行焊接作業(yè)。李 威 攝

為進(jìn)一步提高作業(yè)效率、確保儲(chǔ)罐在今年供暖季前投入使用，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān)，設(shè)計(jì)制造新的工藝設(shè)備，預(yù)計(jì)于8月完成項(xiàng)目建設(shè)任務(wù)，較總體統(tǒng)籌控制計(jì)劃提前4個(gè)多月，創(chuàng)下國內(nèi)27萬立方米LNG儲(chǔ)罐建設(shè)速度最快紀(jì)錄。

“儲(chǔ)罐鋼穹頂就像一個(gè)大鍋蓋，在氣壓的作用下緩緩升起，升頂后與提前預(yù)制好的承壓環(huán)焊接在一起?！笔ü卷?xiàng)目經(jīng)理張躍第介紹。穹頂“氣頂升”作業(yè)是儲(chǔ)罐建造難度最大、工藝最復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)最高的一道工序。為確保頂升作業(yè)順利完成，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用動(dòng)力、平衡、密封、測量與監(jiān)測四大系統(tǒng)，采用“無線測量+數(shù)字化風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)”的智能化手段，精準(zhǔn)控制穹頂頂升時(shí)的氣壓、精度、速度等關(guān)鍵參數(shù)，全面保障氣壓頂升作業(yè)時(shí)的安全穩(wěn)定。

“儲(chǔ)罐鋼穹頂僅用107分鐘就順利升頂，整個(gè)過程中，最大偏差控制在60毫米以內(nèi)，大大小于200毫米的最大允許值。這一關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)比計(jì)劃提前了13天，標(biāo)志著儲(chǔ)罐穹頂施工進(jìn)入一個(gè)新的水平?！睆堒S第說。

同時(shí)，為優(yōu)化材料使用配置、提升人機(jī)協(xié)同施工效率，十建公司通過改進(jìn)底板分區(qū)、優(yōu)化穹頂分片、應(yīng)用裝配式鋁吊頂?shù)葎?chuàng)新方式，在保證安全質(zhì)量受控的前提下，從技術(shù)源頭想方設(shè)法縮短建設(shè)工期。建設(shè)團(tuán)隊(duì)還采用模塊化施工模式，在多個(gè)區(qū)域預(yù)制構(gòu)件，分8部分完成了重達(dá)220噸的鋼結(jié)構(gòu)吊裝作業(yè)，大幅減少了特殊作業(yè)頻次，使現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)得到了有效控制。

管理——應(yīng)用信息技術(shù)，為施工管理注入智慧動(dòng)力

圍繞實(shí)時(shí)、安全、人員、增效四大主題，青島LNG接收站以智能應(yīng)用為主線，首創(chuàng)智慧化工地安全管控體系，將先進(jìn)信息技術(shù)與項(xiàng)目建設(shè)結(jié)合起來，為施工全過程管理注入智慧力量。

一走進(jìn)27萬立方米LNG儲(chǔ)罐項(xiàng)目現(xiàn)場，入場人員信息就會(huì)同步出現(xiàn)在施工現(xiàn)場大屏、項(xiàng)目部智能運(yùn)營平臺(tái)及管理人員手機(jī)上。通過“閘機(jī)+人臉識(shí)別測溫”一體化無感考勤，管理人員能隨時(shí)掌握現(xiàn)場人員和車輛總數(shù)、分布，以及工作情況，實(shí)時(shí)監(jiān)督施工進(jìn)度。

針對(duì)施工現(xiàn)場不安全行為發(fā)現(xiàn)不及時(shí)、定位難等問題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在現(xiàn)場人員安全帽里安裝了集成定位芯片，實(shí)現(xiàn)了作業(yè)位置實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史軌跡回放、電子圍欄超界預(yù)警，可精準(zhǔn)了解施工現(xiàn)場人員分布，及時(shí)糾正違規(guī)違章作業(yè)。

在安全風(fēng)險(xiǎn)較高的區(qū)域，青島LNG接收站將AI（人工智能）識(shí)別算法集成至視頻監(jiān)控系統(tǒng)，形成了“AI視頻智慧眼”系統(tǒng)。該系統(tǒng)可對(duì)施工現(xiàn)場監(jiān)控畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，當(dāng)檢測到現(xiàn)場人員存在不安全行為時(shí)，會(huì)將現(xiàn)場視頻截圖留存并語音播報(bào)預(yù)警。同時(shí)，安全管理人員可通過智能檢測AI終端、電腦、手機(jī)調(diào)取預(yù)警數(shù)據(jù)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)違章行為并進(jìn)行整治，推動(dòng)項(xiàng)目建設(shè)實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。

“正是這些智能技術(shù)的應(yīng)用，使各專業(yè)人員可以對(duì)建設(shè)過程進(jìn)行全方位、無感知監(jiān)督，推動(dòng)施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理從事后管理向事前、事中管理轉(zhuǎn)變，有助于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)管住現(xiàn)場、管住承包商、管住‘三違’的目標(biāo)，有力提升項(xiàng)目管理水平?！碧烊粴夥止厩鄭uLNG接收站工程物裝部經(jīng)理劉慶勝說。

同時(shí)，青島LNG接收站還開發(fā)投用了環(huán)境監(jiān)測與自然災(zāi)害防治系統(tǒng)，可對(duì)施工區(qū)域可燃?xì)怏w、溫度、粉塵、天氣情況進(jìn)行全天候監(jiān)測，既能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)警環(huán)境污染問題，又能更好地保證施工的安全性和合規(guī)性。

應(yīng)用——敢于先行先試，推進(jìn)儲(chǔ)罐建造關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化

作為中國石化首座LNG接收站，在2014年建站初期，青島LNG接收站缺少設(shè)備檢維修經(jīng)驗(yàn)和國產(chǎn)化設(shè)備供應(yīng)商，關(guān)鍵設(shè)備需要依靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，且售后維修服務(wù)時(shí)間長、費(fèi)用高。在9年發(fā)展過程中，該站立足系統(tǒng)內(nèi)科技創(chuàng)新平臺(tái)，瞄準(zhǔn)LNG產(chǎn)業(yè)鏈條關(guān)鍵點(diǎn)，組織研究攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)自主創(chuàng)新技術(shù)的成功實(shí)踐，不僅關(guān)鍵設(shè)備、材料、閥門均實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化應(yīng)用，而且順利攻克了20余項(xiàng)關(guān)鍵物資備件生產(chǎn)制造核心技術(shù)。

在27萬立方米儲(chǔ)罐建設(shè)期間，青島LNG接收站項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)深入推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化采購和裝備國產(chǎn)化，歷時(shí)半年研制出國內(nèi)首臺(tái)LNG挺桿起重機(jī)，順利解決了減速箱、電機(jī)等關(guān)鍵零部件國產(chǎn)化問題。同時(shí)，針對(duì)國產(chǎn)化立項(xiàng)和開題，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)充分研討交流，優(yōu)化設(shè)備外協(xié)件質(zhì)量監(jiān)造管理，使國產(chǎn)化采購成本大幅降低，較進(jìn)口產(chǎn)品節(jié)約30%以上，在關(guān)鍵技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上充分體現(xiàn)了國產(chǎn)化的優(yōu)勢，高效推動(dòng)了中國石化LNG接收站設(shè)備及備品配件的國產(chǎn)化進(jìn)程。

罐頂安全閥是LNG儲(chǔ)罐上重要的安全附件，主要根據(jù)壓力系統(tǒng)的工作壓力自動(dòng)啟閉，以保護(hù)系統(tǒng)安全運(yùn)行。當(dāng)前，國內(nèi)LNG儲(chǔ)罐罐頂安全閥仍主要從國外廠家進(jìn)口，存在價(jià)格高昂、供貨周期長、維護(hù)不便等問題。為此，青島LNG接收站項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)積極開展40寸大口徑罐頂安全閥國產(chǎn)化工作，已完成了導(dǎo)閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)技術(shù)、低溫閥盤密封技術(shù)、主閥膜片成型技術(shù)等攻關(guān)工作，成功進(jìn)行了測試實(shí)驗(yàn)，并實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場安裝。

目前，青島LNG接收站正依托27萬立方米LNG儲(chǔ)罐建設(shè)項(xiàng)目，穩(wěn)步推進(jìn)設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程，先后攻克了大口徑低溫閥門、罐內(nèi)泵、挺桿起重機(jī)等核心設(shè)備的國產(chǎn)化應(yīng)用，大幅降低了采購成本，將儲(chǔ)罐國產(chǎn)化水平提升至95%以上。（王卓然 申永亮 劉慶勝 趙廣明 張躍第）

項(xiàng)目介紹

青島LNG接收站位于青島市董家口經(jīng)濟(jì)區(qū)，是中國石化首座LNG接收站，也是山東省目前唯一投入運(yùn)營的LNG接收終端，一、二期項(xiàng)目分別于2014年11月和2021年8月建成投產(chǎn)，當(dāng)前年接轉(zhuǎn)能力為700萬噸，累計(jì)氣化外輸天然氣超430億立方米，是我國華北地區(qū)主要?dú)庠吹刂弧?/p>

為進(jìn)一步助力完善國家天然氣產(chǎn)供儲(chǔ)銷體系建設(shè)，保障民生用氣、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，該站于2020年12月啟動(dòng)三期工程，在一期、二期項(xiàng)目基礎(chǔ)上，對(duì)碼頭泊位和接收站進(jìn)行擴(kuò)建，新增一座靠泊26.6萬立方米LNG船舶的專用泊位、一座27萬立方米LNG儲(chǔ)罐及配套附屬設(shè)施。

27萬立方米LNG儲(chǔ)罐是當(dāng)前國內(nèi)容積最大、國產(chǎn)化程度最高的LNG儲(chǔ)罐，于2021年8月開工建設(shè)，目前已進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段。建成投用后，青島LNG接收站年接卸能力將達(dá)到1100萬噸、供氣能力將提升至165億立方米，正式邁入千萬噸級(jí)LNG接收站行列，成為國內(nèi)同期規(guī)模最大的LNG接收站之一。

新聞會(huì)客廳

■為什么要建設(shè)大型LNG儲(chǔ)罐？

青島液化公司工程物裝部副主任師  于金偉：隨著LNG儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)規(guī)范不斷更新、材料技術(shù)和施工技術(shù)不斷發(fā)展、建造技術(shù)不斷突破，大型LNG儲(chǔ)罐是未來重要的發(fā)展趨勢。近幾年的應(yīng)用實(shí)踐也表明，大型LNG儲(chǔ)罐的單位罐容成本呈現(xiàn)下降趨勢，規(guī)模效應(yīng)明顯。同時(shí)，罐容的增加也可更高效地提高土地利用率（單位罐容占地面積減少），以及更大程度降低儲(chǔ)罐蒸發(fā)率。此外，LNG運(yùn)輸船容積的增大、數(shù)量的增加及LNG接收站數(shù)量的增加，均需要與之配套的更大容積的LNG儲(chǔ)罐。

目前，國內(nèi)最大容積27萬立方米LNG全容式儲(chǔ)罐已在天然氣分公司青島LNG接收站建成。后續(xù)，該儲(chǔ)罐重點(diǎn)設(shè)備設(shè)施將逐漸全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，無論是低溫鋼筋、低溫鋼板、預(yù)應(yīng)力鋼絞線等重要材料，還是低溫閥門、罐頂起重機(jī)、罐內(nèi)泵等重要設(shè)備，國內(nèi)均可完成自主設(shè)計(jì)、自主生產(chǎn)，儲(chǔ)罐建設(shè)成本將會(huì)進(jìn)一步降低。同時(shí)，隨著標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、模塊化施工、智能化應(yīng)用越來越成熟，未來大型LNG儲(chǔ)罐建設(shè)的工期也將大幅縮短。

■中國石化在LNG儲(chǔ)罐建設(shè)方面形成了哪些技術(shù)成果？

工程建設(shè)公司項(xiàng)目經(jīng)理  趙廣明：工程建設(shè)公司自2010年開始投入大型低溫儲(chǔ)罐的設(shè)計(jì)建造研發(fā)，歷經(jīng)13年的不懈努力，共建造了10萬~27萬立方米大型低溫罐36臺(tái)、10萬立方米以下低溫罐13臺(tái)。其中，位于青島LNG接收站的27萬立方米LNG儲(chǔ)罐是目前世界上容積最大的預(yù)應(yīng)力混凝土全容罐。

27萬立方米LNG儲(chǔ)罐的建造沒有先例可參照，相比常規(guī)的16萬立方米儲(chǔ)罐，其地震力增大約一倍，從外罐到內(nèi)罐都不是已有罐型的簡單放大，科學(xué)合理的抗震體系設(shè)計(jì)是重點(diǎn)和難點(diǎn)。SEI在外罐底板、外罐壁、穹頂均采用變截面設(shè)計(jì)，開發(fā)了全新的6扶壁柱多線束預(yù)應(yīng)力體系及輕量化裝配式鋁合金吊頂，對(duì)罐保冷體系進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)；采用SEI專有的LNG儲(chǔ)罐內(nèi)罐抗震設(shè)計(jì)技術(shù)分析計(jì)算軟件，最大限度減少了液面地震凈空高度，減小了內(nèi)罐壁和內(nèi)罐底鋼板厚度。正是這一系列創(chuàng)新設(shè)計(jì)，保證了27萬立方米LNG罐的本質(zhì)安全性、建造和運(yùn)行綜合成本的經(jīng)濟(jì)合理性。

十建公司項(xiàng)目部總工程師  孫軍：在國內(nèi)首臺(tái)27萬立方米LNG儲(chǔ)罐施工過程中，我們以“實(shí)干、專注、開拓、奉獻(xiàn)”的精神，主編LNG行業(yè)施工規(guī)范兩項(xiàng)、參編1項(xiàng)，獲得省部級(jí)工法4項(xiàng)，申請(qǐng)LNG儲(chǔ)罐實(shí)用新型發(fā)明專利22項(xiàng)。此外，LNG儲(chǔ)罐用國產(chǎn)9%Ni鋼研制及工程技術(shù)應(yīng)用獲集團(tuán)公司科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，全容式LNG儲(chǔ)罐干燥置換工程施工新技術(shù)獲集團(tuán)公司優(yōu)秀論文二等獎(jiǎng)。我們始終堅(jiān)持樣板引路，加大技術(shù)創(chuàng)新力度，優(yōu)化施工組織，通過改進(jìn)底板施工分區(qū)、熱角保護(hù)模塊化施工等11項(xiàng)施工組織優(yōu)化，以及LNG儲(chǔ)罐外罐壁冬季施工、鋼穹頂分片優(yōu)化、穹頂氣頂升無線測量等12項(xiàng)施工技術(shù)創(chuàng)新，從技術(shù)源頭優(yōu)化建設(shè)工期，推動(dòng)項(xiàng)目早投產(chǎn)、早收益。