特大型天然气透平膨胀机关键技术研发

中国大型和特大型天然气透平膨胀机均为进口产品，为促进大型和特大型天然气透平膨胀机国产化，借助某公司超大型LNG装置对特大型天然气透平膨胀机的大流量低压比高效率压缩机、大功率叶轮强度及模态分析、大功率扭矩传递结构、止推力及平衡方案、轴承优化设计等关键技术进行了研究，生产制作了特大型天然气透平膨胀机样机并在工厂内进行模拟性能测试，性能指标达到国内领先水平。研究结果为大型和特大型天然气透平膨胀机重大技术装备国产化打下了坚实基础。     

天然气液化工艺技术研究及应用

简要介绍了液化天然气(LNG)的性质、用途和中原油田天然气液化生产装置的设计、生产规模及主要技术经济指标。并着重针对中原油田高压天然气的特点,研究出了液化率高、能耗低的天然气液化工艺技术。该套装置投产使用后,工艺方案切实可行,生产运行平稳,达到了设计要求,为国内LNG产业的发展提供了很好的借鉴作用。     

海南小型LNG工厂液化工艺方案特点

海南LNG工厂在国内首次利用氮气二级膨胀液化工艺。为此,讨论了海南LNG工厂天然气净化、液化系统技术方案的制订,针对原料气气质特点设计了DGA溶液脱酸工艺和氮气膨胀制冷工艺方案,对其进行了流程模拟计算,得到了各物流节点的设计参数,并计算出了天然气液化流程中压缩机能耗、制冷剂流量、各换热器的换热量等参数。装置运行考核结果表明：该DGA溶液脱酸工艺和氮气膨胀制冷工艺技术运用合理,工艺路线可行,工艺技术指标均达到了设计要求,为其他小型LNG工厂提供了一种新的天然气液化工艺选择方案。     

特大型天然气净化装置液力透平能量回收技术优化

总结了特大型天然气净化装置利用液力透平回收富胺液进入再生塔前释放的巨大静压能的技术特点：只有液力透平转速高于电动机转速时,超速离合器才能啮合实现能量回收。针对该技术存在的能量传递效率低和液力透平驱动受工艺波动影响较大、外输功率不稳定的缺点,从仪表控制方式和工艺设计角度对液力透平进行了优化：增设了2条不同尺寸的透平跨线和配套的复杂控制回路,并将一级主吸收塔底出口的DN500 mm管线设置为3路。应用结果表明,此举避免了工艺波动,稳定了液力透平输出功率,自2009年10月第一套液力透平机组投入运行至今,液力透平一直运行平稳,从未出现超速离合器频繁啮合和脱开现象。最后结合现场实际运行经验,提出了液力透平单机试车及联动试车操作步骤及注意事项,为该项技术在特大型天然气净化厂装置的推广应用提供了技术支持。     

2×104m3/d��Ȼ��Һ��װ�õ���Ƽ�����

文章介绍 1999年 1月建成投运的 2× 10 4m3 /d“陕北气田液化天然气示范工程”是发展我国LNG工业的先导工程 ,也是我国第一座小型LNG工业化装置。该装置的主要特点是 :①采用天然气膨胀制冷循环 ;②采用低温甲醇洗和分子筛干燥联合进行原料气净化 ;③采用气波制冷机和透平膨胀机联合进行低温制冷 ;④采用燃气机作为循环压缩机的动力源 ;⑤利用燃气发动机的尾气作为加热分子筛再生气的热源。本装置设备全部国产化。该装置的成功投运为我国在边远油气田上利用天然气生产LNG提供了经验。     

液化天然气外输站低温球阀的选型和应用

介绍了液化天然气(LNG)外输站的工艺技术和LNG行业的国内外发展趋势,分析了LNG低温工艺装置对各类阀门的技术要求,根据LNG装置的特殊性对低温球阀的工艺特性和技术特性进行了简单分析,基本确定了低温球阀的适用工况。     

液化天然气接收终端及其相关技术

液化天然气接收终端是LNG工业链的重要环节，投资庞大，其技术涉及众多领域。文章介绍了液化天然气接收终端的工艺流程，包括LNG卸船装置、储罐、气化设备和安全保护系统；通过特定的工艺技术利用LNG冷能，可以达到节省能源、提高经济效益的目的；从发电、空气分离、制取干冰和冷库等4个方面介绍了液化天然气冷能利用等相关技术。最后，提出了我国在LNG接收终端建设方面需要进一步开展的主要工作如下：液化天然气工业链中设备的国产化； LNG冷能利用技术；开发具有自主知识产权的接收终端工艺流程。同时指出，中国在推进发展LNG时也要充分认识到：液化天然气的专业化、社会化和国际化问题。     

LNG卸料臂国内设计制造水平现状分析

LNG卸料臂是连接LNG船舶与陆上输送管线的重要设施。LNG卸料臂设计、制造和检验的主要难点在于材料深冷处理、旋转接头设计及低温动态试验、紧急脱离装置设计及可靠性、快速连接接头可靠性。国内厂家经过持续攻关,初步解决了LNG卸料臂技术难题,开展了旋转接头、紧急脱离系统等关键部件的设计、制造以及低温试验,完成16寸大型LNG卸料臂样机的研制及样机低温脱离性能测试。在调研大型LNG卸料臂设计能力、加工机具、试验平台及卸料臂研制的具体情况的基础上,提出三点建议,为LNG卸料臂国产化样机工程测试提供参考。     

基本负荷LNG液化过程中膨胀机的应用

为了提高工艺热效率 ,已经开发出了一种采用透平膨胀机的天然气液化新工艺。这项新工艺包括预冷却和液化两部分。预冷却部分采用制冷剂和管壳式换热器或钎焊铝板翅式换热器或绕管式换热器 ,液化部分采用等熵膨胀机。设计研究的结果已证明新的液化工艺的热效率与其它液化工艺相比已经达到了最高水平。此外 ,由于新液化工艺采用工业中常用设备 ,所以很适用于任意生产能力的基本负荷LNG工厂 ,无需使用价格昂贵的特殊设计的设备。     

案例 气电集团:液化天然气现货贸易管理

中海石油气电集团有限责任公司(简称气电集团)是中国海洋石油总公司全资子公司,是以液化天然气(LNG)一体化生产项目开发、液化天然气贸易、液化天然气气化和接收、天然气输送、天然气发电和利用为主营业务的国有大型企业,是国内最大的液化天然气(LNG)供应商.     

新型LNG装车潜液泵设备研制及性能测试

国内中小型天然气液化工厂的LNG装车泵基本上都采用进口的低温卧式离心泵,价格昂贵,并且在实际应用中存在容易泄漏、LNG损失大、安装拆卸过程复杂等问题。本文将潜液泵的概念引入LNG装车泵领域,完成了技术攻关和设备研制,并且依托实际生产项目完成了设备性能测试,实现LNG装车泵设备的国产化和工程化。     

FLNG液化冷剂压缩机和主制冷换热器关键技术的突破

为解决海上天然气长距离管输的问题(成本高和流动安全保障等),FLNG(floating liquefied natural gas)浮式液化天然气开发技术应运而生。目前,受国内相关行业发展水平的制约,FLNG液化核心设备均需进口,设备价格高、项目投资大。为此,基于目前FLNG主要的液化工艺,分析了国内外液化核心设备(冷剂压缩机、大型压缩机驱动器和大型液化换热器)的运用现状和关键技术——①开停车、火灾及变工况下的稳定运行技术;②FLNG晃荡工况对换热器性能和安全的影响;③采用改进后的制造技术和制造工艺,满足FLNG运用的需求;④外部管道及接口补偿技术;⑤泄露监测技术,针对性地归纳了其实现国产化的技术需求和发展方向,提出了开发设想和建议:FLNG主要液化核心设备国产化要充分依托国内企业,在设计技术、材料、制造技术上充分借鉴国外技术发展思路,加大企业与项目的联系程度,充分整合资源突破关键技术,加大试验平台建设和试验验证,实现样机突破和中试运用,为最终的工程运用和降低项目投资打下基础。     

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从目前国内天然气液化工艺技术来源看，LNG生产利用方面的基础技术研究还不够深入，国内现有运营装置和在建工程均需引进国外公司的初步设计或软件包，然后由国内设计院完成配套工程设计。国内LNG产业起步较晚，目前已建成投产的天然气液化装置共有3套。在简述阶式制冷工艺、混合制冷工艺和膨胀制冷工艺的基础上，介绍了上述3套国内液化天然气工厂的工艺原理。结合近年来的工作经验、工程实践和我国的天然气资源分布状况，强调了加快对适合我国特点的天然气液化装置的工艺技术研究、加大对相关应用技术研究的力度和投入的必要性，还预测了LNG的市场前景。     

低温储存装置的控制原则和安全策略

随着国内乙烯工业和沿海LNG储存装置的迅猛发展,低温储存装置的控制技术也日趋成熟。结合石油化工相关标准,并根据现有低温乙烯储存装置的设计和实际操作情况,对低温储存装置中各主要系统的控制原则和方法以及安全策略进行了阐述和分析。     

泰安深燃LNG工厂工艺、设备国产化研究

泰安深燃LNG工厂首次采用多项国产工艺技术,设备全部实现了国产化。为此,详细介绍了泰安深燃LNG工厂根据原料天然气组成特点、供应情况和工厂处理量规模,综合考虑投资成本、能耗、设备操作的难易程度、设备制作周期等情况。泰安深燃LNG工厂选择了膨胀机制冷的天然气液化工艺,因而从工艺、流程和设备方面详细分析了泰安深燃LNG生产在净化、液化、储运及公用工程、仪表自控等方面的技术特点,总结了其在天然气净化单元采用醇胺法中的MDEA溶液脱除CO₂,采用等压吸附脱水,采用了活性炭脱汞、脱苯,在天然气液化单元采用双膨胀机并联制冷等技术创新。最后通过与其他LNG工厂天然气液化流程优缺点的对比,证明了泰安深燃LNG工厂工艺、设备国产化在技术和经济上的优越性。该研究对以后我国建设同类LNG工厂具有借鉴作用。     

中国首台F级50 MW重型燃气轮机的自主研制

以发电和驱动为主要功能的燃气轮机是涉及能源领域和国防建设的战略性装备，由于燃气轮机的研制涉及气动、传热、燃烧、结构、强度、材料、控制、精密制造等技术的极限，因而被誉为装备制造业“皇冠上的明珠”。我国的燃气轮机目前主要依赖进口，可以转让的技术主要局限在冷端部件制造和整机装配等低附加值部分，而燃气轮机设计、热部件制造、控制系统等核心技术则被严密封锁，致使国内燃气轮机制造产业利润偏低、燃气轮机用户设备投资和运维费用高昂，严重制约了我国燃气轮机产业及天然气发电产业的健康发展。为此，介绍了中国东方电气集团有限公司东方汽轮机有限公司（以下简称东汽）历经10余年完成的国内首台F级50 MW重型燃气轮机的自主研发历程、该型机组的参数和技术特点，以及关键设计、试验和制造技术，总结了重型燃气轮机设计、制造、试验方面的经验。结论认为，经过压气机、燃烧器、透平等关键部件试验验证以及整机的试验验证，东汽建立了F级重型燃气轮机的全过程研发能力，填补了国内F级重型燃气轮机技术体系的空白，不仅为培育我国自主燃气轮机产业奠定了坚实的基础，同时也为天然气发电产业的发展提供了有力的保障。     

液化循环中LNG冷量利用的热力学研究

LNG在气化过程中会有大量冷量释放。对LNG的冷量进行了初步的能量分析，并以克劳特液化循环为例，对LNG的流量和换热器压力对于气体液化循环的影响进行初步探讨，并采用流程模拟软件对其影响进行了验证，研究了LNG流量对循环液化系数、单位能耗、循环膨胀量和系统〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”F〗效率的影响。结果表明，利用LNG冷量的克劳特循环，可以减少其膨胀气量，提高液化系数，降低单位液化产品的能耗，提高循环〖HT5”，7〗火〖KG-*3〗用〖HT5”F〗效率。找到分析LNG冷量有效的方法，对实践中利用LNG冷量有积极的意义。     

基于滑移网格技术的振荡器脉冲压力数值模拟

针对现有水力振荡器的阀盘接触压力高、零件冲蚀及磨损严重、自身压耗偏大,且螺杆马达工作寿命短的问题,研制了一种采用涡轮马达作为动力系统的水力振荡器。该水力振荡器通过涡轮马达将钻井液的动能转化为机械能并驱动阀系产生周期性变化的脉冲压力,该脉冲压力作用在振荡短节使工具产生周期性高频轴向往复蠕动,改变钻柱与井壁间的摩擦状态,减小摩阻、提高机械钻速和钻压传递效率。采用理论计算及滑移网格技术进行CFD仿真的方式,重点研究了阀芯的运动规律及脉冲单元压降随阀芯转角的变化关系。结果表明:阀系开口的连通和关闭改变了流场结构,使得阀系脉冲压力发生周期性变化;采用滑移网格技术可真实地模拟阀系流场结构变化所导致的压力场和速度场的变化情况,提高了水力振荡器的研制效率,并为其优化设计提供了技术支持。滑移网格技术能够满足水力振荡器理论设计的要求,并可弥补试验研究的高成本、长周期等缺陷。     

煤制甲醇中的合成气深冷分离制LNG的工艺研发

基于杭氧承担的国内煤制芳烃10×104 t/a项目中的合成气深冷分离制LNG成套装置为背景,研发出一种带膨胀机的液化工艺。利用高压氮气通过透平膨胀机绝热膨胀的循环制冷提供大部分冷量,并利用双塔低温精馏实现合成气的分离与LNG的液化,气体在膨胀机中膨胀降温的同时,能够输出功并用于驱动增压机。该工艺相对于混合冷剂工艺来说,具有整体紧凑、占地面积小、冷剂消耗少(约89%)、综合运行成本较低、安全性高、启动时间短以及适应在70%~110%的变负荷工况下运行等特点,充分实现了从工艺到设备国产化的目标。     

PRICO○R天然气液化技术及应用实践

基于杭氧承担的国内煤制芳烃10×10⁴ t/a项目中的合成气深冷分离制LNG成套装置为背景,研发出一种带膨胀机的液化工艺。利用高压氮气通过透平膨胀机绝热膨胀的循环制冷提供大部分冷量,并利用双塔低温精馏实现合成气的分离与LNG的液化,气体在膨胀机中膨胀降温的同时,能够输出功并用于驱动增压机。该工艺相对于混合冷剂工艺来说,具有整体紧凑、占地面积小、冷剂消耗少(约89%)、综合运行成本较低、安全性高、启动时间短以及适应在70%~110%的变负荷工况下运行等特点,充分实现了从工艺到设备国产化的目标。 