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我国首台全国产化60万方/天LNG绕管式换热器一次性开车成功
发布日期:2021-12-08

       2021年11月28日,由中国石油云顶集团注册送28元工程股份有限企业(简称“中油工程”)和云上娱乐棋牌2019(简称“四川空分”)联合研制的国内首台全国产化60万方/天LNG绕管式换热器在内蒙古亨东天然气液化装置中一次性开车成功,并经过72小时以上满负荷连续稳定运行,各项技术指标达到设计要求,正式投入工业运行。
       这标志着中油工程和四川空分真正掌握了具有自主常识产权的LNG绕管式换热器关键技术,打破了国外技术垄断,为我国开发自主常识产权的特大型LNG成套技术提供了有力技术支撑,对实现我国“双碳”能源发展目标具有重要的战略意义。
四川空分也进一步提升了在天然气液化领域的核心竞争力,成为国内首家同时掌握天然气液化领域的绕管式换热器和板翅式换热器关键技术和核心产品的企业。

●LNG绕管式换热器——天然气液化领域的大国重器

       天然气作为清洁低碳能源,是未来能源供应增量的主体。随着LNG成为重要的天然气国际贸易形式,中国已成为第一LNG进口大国。因此,开发自主常识产权的大型LNG成套技术对实施我国海外能源战略,实现我国“双碳”能源发展目标具有重要的战略意义。
国际上基本负荷型LNG装置单线生产能力主要在300~600万吨/年,最大规模达到780万吨/年。特大型LNG装置中关键设备的国产化是我国发展基本负荷型LNG装置成套技术亟需解决的关键问题。
       LNG绕管式换热器,是特大型LNG装置的首选主低温换热器,是天然气液化领域的大国重器。LNG绕管式换热器具有结构紧凑、可以实现多种介质同时换热、操作压力高、热膨胀可自行补偿等特点,可实现单体设备大型化,可靠性高、稳定性好,能有效避免多台板翅式换热器并联带来的分配不均等问题。据统计,全球90%以上的百万吨级大型天然气液化工厂都采用LNG绕管式换热器作为主低温换热器。
       但长期以来,LNG绕管式换热器的设计制造技术都被国外企业垄断,不仅制约了我国大型LNG装置成套技术的发展,也对我国LNG清洁能源的战略安全造成影响,推进LNG绕管式换热器的国产化研究势在必行。

四川空分——致力于解决LNG领域核心装备的“卡脖子”难题

       四川空分是以低温技术为核心的高新技术企业,是我国深冷技术和装备的主要研发制造基地之一。从上世纪70年代就开始从事天然气分离及液化技术研究和产品开发,在LNG领域有着深厚的技术底蕴。
       在四十多年的天然气液化技术及装备的研发历程中,四川空分深切体会到LNG领域的核心技术和关键设备必须立足于自主研发,多年来一直坚持致力于解决LNG领域核心装备的“卡脖子”难题。针对大型LNG装置成套技术及核心设备——板翅式换热器冷箱、膨胀机等进行了持续深入的研发,并成功应用于大型LNG装置。
       在通过研发掌握大型LNG装置的板翅式换热器冷箱关键技术的同时,四川空分也注重于突破大型LNG绕管式换热器的核心技术。从2015年起,四川空分就正式立项进行大型LNG绕管式换热器关键技术的研发。开展了大量的传热与流动实验和数值模拟研究、结构设计及分配性能实验研究等工作,掌握了大型LNG绕管式换热器的复杂相变状态下缠绕管内与壳程的传热与流动特性、大型LNG绕管式换热器的结构设计等关键技术,并通过大量的工艺试验、样机试制,攻克了超长铝合金换热管绕制关键技术以及一系列制造难题。这些研究工作为大型LNG绕管式换热器的国产化打下了坚实的基础。

中油工程与四川空分紧密合作,共同推进LNG绕管式换热器国产化

       2019年,中油工程以保障国家能源战略安全为己任,为突破超大型LNG装置成套技术及关键设备的国产化,启动了中油工程重点研发项目“800万吨级超大型LNG成套技术研究”,项目包含了对超大型LNG装置关键设备国产化的研究。中国石油工程建设有限企业西南分企业作为国家能源局液化天然气研发中心承担单位,牵头负责开展“800万吨级超大型LNG成套技术研究”课题。四川空分承担了其中 “800万吨级LNG装置绕管式换热器国产化研究”课题,并于2021年承担了四川省科技计划重点研发项目“大型LNG装置绕管式换热器关键技术研究”课题。
       大型LNG装置绕管式换热器的关键技术主要包括传热与流动特性、结构设计、制造检验等方面。为突破这些关键技术,除了进行理论分析和实验研究外,还必须通过工程样机的研制及工程试验,对关键技术进行验证,才能真正实现关键技术的突破。因此,四川空分下定决心,研制60万方/天LNG绕管式换热器工程样机,并在所投资的LNG工厂建设国内首套60万方/天基于LNG绕管式换热器的天然气液化系统,以验证LNG绕管式换热器的各项关键技术,为LNG绕管式换热器的全面国产化提供有力支撑。
       四川空分关于大型LNG绕管式换热器的已有技术积累、关键技术研究思路和工程样机验证方案,得到了中油工程的认可和好评。双方达成战略合作框架协议,紧密合作,共同推进LNG绕管式换热器的国产化研究。
       两年多的时间里,“800万吨级超大型LNG成套技术研究”课题承担单位中国石油工程建设有限企业西南分企业与四川空分共同组建了大型LNG绕管式换热器研发项目组,针对800万吨级超大型LNG绕管式换热器的特性,开展了大量的关键技术理论研究、实验研究及工艺攻关。通过研究,突破了大型LNG装置绕管式换热器复杂相变状态下缠绕管内与壳程的传热与流动特性、大型LNG绕管式换热器壳侧混合冷剂流动及分配特性、大型LNG绕管式换热器结构设计关键技术、大型LNG绕管式换热器制造检验关键技术、基于LNG绕管式换热器的天然气液化技术等关键技术难题。基于关键技术研究成果,自主开发了LNG绕管式换热器设计专用App并取得了App著作权,获得了多项自主创新的LNG绕管式换热器结构专利,研制了国内首台60万方/天LNG绕管式换热器工程样机,并建设了国内首套60万方/天基于LNG绕管式换热器的天然气液化系统。

LNG绕管式换热器一次性开车成功,打破国外技术垄断

       2021年9月14日, 60万方/天LNG绕管式换热器在四川空分研制完成,并顺利通过出厂验收,随即发往内蒙古亨东项目现场进行安装调试。项目组克服了时间紧、任务重及疫情等多方面的影响,经过2个多月的艰苦奋战,于2021年11月中旬完成了所有安装工作。

       2021年11月25日,国内首套具有自主常识产权的60万方/天基于LNG绕管式换热器的天然气液化系统正式进行开车调试,仅经过3天的时间就顺利完成系统及设备的预冷、工况调节、负荷提升,于 2021年11月28日LNG绕管式换热器运行负荷达到60万方/天,并经过72小时以上满负荷连续稳定运行,各项技术指标达到设计要求。这标志着我国首台全国产化的60万方/天LNG绕管式换热器一次性开车成功,正式投入工业运行,也意味着LNG绕管式换热器的关键技术研究成果得到了工程验证。
       至此,中油工程和四川空分真正掌握了具有自主常识产权的LNG绕管式换热器关键核心技术,研制的LNG绕管式换热器产品正式投入工业运行,打破了国外技术垄断。
       四川空分也进一步提升了在天然气液化领域的核心竞争力,成为国内首家同时掌握天然气液化领域的绕管式换热器和板翅式换热器关键技术和核心产品的企业。
       LNG绕管式换热器的这一重大突破,对形成800万吨级大型天然气液化装置成套国产化技术,打破国外技术垄断,提供了有力的技术支撑,对实现我国“双碳”能源发展目标具有重要的战略意义。


川空人的企业精神

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