2021年11月28日，由中(zhōng)國(guó)石油集團工(gōng)程股份有(yǒu)限公(gōng)司（簡稱“中(zhōng)油工(gōng)程”）和四川空分(fēn)設備（集團）有(yǒu)限責任公(gōng)司（簡稱“四川空分(fēn)”）聯合研制的國(guó)内首台全國(guó)産(chǎn)化60萬方/天LNG繞管式換熱器在内蒙古亨東天然氣液化裝(zhuāng)置中(zhōng)一次性開車(chē)成功，并經過72小(xiǎo)時以上滿負荷連續穩定運行，各項技(jì )術指标達到設計要求，正式投入工(gōng)業運行。
這标志(zhì)着中(zhōng)油工(gōng)程和四川空分(fēn)真正掌握了具(jù)有(yǒu)自主知識産(chǎn)權的LNG繞管式換熱器關鍵技(jì )術，打破了國(guó)外技(jì )術壟斷，為(wèi)我國(guó)開發自主知識産(chǎn)權的特大型LNG成套技(jì )術提供了有(yǒu)力技(jì )術支撐，對實現我國(guó)“雙碳”能(néng)源發展目标具(jù)有(yǒu)重要的戰略意義。
四川空分(fēn)也進一步提升了在天然氣液化領域的核心競争力，成為(wèi)國(guó)内首家同時掌握天然氣液化領域的繞管式換熱器和闆翅式換熱器關鍵技(jì )術和核心産(chǎn)品的公(gōng)司。
●LNG繞管式換熱器——天然氣液化領域的大國(guó)重器
天然氣作(zuò)為(wèi)清潔低碳能(néng)源，是未來能(néng)源供應增量的主體(tǐ)。随着LNG成為(wèi)重要的天然氣國(guó)際貿易形式，中(zhōng)國(guó)已成為(wèi)第一LNG進口大國(guó)。因此，開發自主知識産(chǎn)權的大型LNG成套技(jì )術對實施我國(guó)海外能(néng)源戰略，實現我國(guó)“雙碳”能(néng)源發展目标具(jù)有(yǒu)重要的戰略意義。
國(guó)際上基本負荷型LNG裝(zhuāng)置單線(xiàn)生産(chǎn)能(néng)力主要在300~600萬噸/年，最大規模達到780萬噸/年。特大型LNG裝(zhuāng)置中(zhōng)關鍵設備的國(guó)産(chǎn)化是我國(guó)發展基本負荷型LNG裝(zhuāng)置成套技(jì )術亟需解決的關鍵問題。
LNG繞管式換熱器，是特大型LNG裝(zhuāng)置的首選主低溫換熱器，是天然氣液化領域的大國(guó)重器。LNG繞管式換熱器具(jù)有(yǒu)結構緊湊、可(kě)以實現多(duō)種介質(zhì)同時換熱、操作(zuò)壓力高、熱膨脹可(kě)自行補償等特點，可(kě)實現單體(tǐ)設備大型化，可(kě)靠性高、穩定性好，能(néng)有(yǒu)效避免多(duō)台闆翅式換熱器并聯帶來的分(fēn)配不均等問題。據統計，全球90%以上的百萬噸級大型天然氣液化工(gōng)廠都采用(yòng)LNG繞管式換熱器作(zuò)為(wèi)主低溫換熱器。
但長(cháng)期以來，LNG繞管式換熱器的設計制造技(jì )術都被國(guó)外公(gōng)司壟斷，不僅制約了我國(guó)大型LNG裝(zhuāng)置成套技(jì )術的發展，也對我國(guó)LNG清潔能(néng)源的戰略安(ān)全造成影響，推進LNG繞管式換熱器的國(guó)産(chǎn)化研究勢在必行。
●四川空分(fēn)——緻力于解決LNG領域核心裝(zhuāng)備的“卡脖子”難題
四川空分(fēn)是以低溫技(jì )術為(wèi)核心的高新(xīn)技(jì )術企業，是我國(guó)深冷技(jì )術和裝(zhuāng)備的主要研發制造基地之一。從上世紀70年代就開始從事天然氣分(fēn)離及液化技(jì )術研究和産(chǎn)品開發，在LNG領域有(yǒu)着深厚的技(jì )術底蘊。
在四十多(duō)年的天然氣液化技(jì )術及裝(zhuāng)備的研發曆程中(zhōng)，四川空分(fēn)深切體(tǐ)會到LNG領域的核心技(jì )術和關鍵設備必須立足于自主研發，多(duō)年來一直堅持緻力于解決LNG領域核心裝(zhuāng)備的“卡脖子”難題。針對大型LNG裝(zhuāng)置成套技(jì )術及核心設備——闆翅式換熱器冷箱、膨脹機等進行了持續深入的研發，并成功應用(yòng)于大型LNG裝(zhuāng)置。
在通過研發掌握大型LNG裝(zhuāng)置的闆翅式換熱器冷箱關鍵技(jì )術的同時，四川空分(fēn)也注重于突破大型LNG繞管式換熱器的核心技(jì )術。從2015年起，四川空分(fēn)就正式立項進行大型LNG繞管式換熱器關鍵技(jì )術的研發。開展了大量的傳熱與流動實驗和數值模拟研究、結構設計及分(fēn)配性能(néng)實驗研究等工(gōng)作(zuò)，掌握了大型LNG繞管式換熱器的複雜相變狀态下纏繞管内與殼程的傳熱與流動特性、大型LNG繞管式換熱器的結構設計等關鍵技(jì )術，并通過大量的工(gōng)藝試驗、樣機試制，攻克了超長(cháng)鋁合金換熱管繞制關鍵技(jì )術以及一系列制造難題。這些研究工(gōng)作(zuò)為(wèi)大型LNG繞管式換熱器的國(guó)産(chǎn)化打下了堅實的基礎。
●中(zhōng)油工(gōng)程與四川空分(fēn)緊密合作(zuò)，共同推進LNG繞管式換熱器國(guó)産(chǎn)化
2019年，中(zhōng)油工(gōng)程以保障國(guó)家能(néng)源戰略安(ān)全為(wèi)己任，為(wèi)突破超大型LNG裝(zhuāng)置成套技(jì )術及關鍵設備的國(guó)産(chǎn)化，啓動了中(zhōng)油工(gōng)程重點研發項目“800萬噸級超大型LNG成套技(jì )術研究”，項目包含了對超大型LNG裝(zhuāng)置關鍵設備國(guó)産(chǎn)化的研究。中(zhōng)國(guó)石油工(gōng)程建設有(yǒu)限公(gōng)司西南分(fēn)公(gōng)司作(zuò)為(wèi)國(guó)家能(néng)源局液化天然氣研發中(zhōng)心承擔單位，牽頭負責開展“800萬噸級超大型LNG成套技(jì )術研究”課題。四川空分(fēn)承擔了其中(zhōng) “800萬噸級LNG裝(zhuāng)置繞管式換熱器國(guó)産(chǎn)化研究”課題，并于2021年承擔了四川省科(kē)技(jì )計劃重點研發項目“大型LNG裝(zhuāng)置繞管式換熱器關鍵技(jì )術研究”課題。
大型LNG裝(zhuāng)置繞管式換熱器的關鍵技(jì )術主要包括傳熱與流動特性、結構設計、制造檢驗等方面。為(wèi)突破這些關鍵技(jì )術，除了進行理(lǐ)論分(fēn)析和實驗研究外，還必須通過工(gōng)程樣機的研制及工(gōng)程試驗，對關鍵技(jì )術進行驗證，才能(néng)真正實現關鍵技(jì )術的突破。因此，四川空分(fēn)下定決心，研制60萬方/天LNG繞管式換熱器工(gōng)程樣機，并在所投資的LNG工(gōng)廠建設國(guó)内首套60萬方/天基于LNG繞管式換熱器的天然氣液化系統，以驗證LNG繞管式換熱器的各項關鍵技(jì )術，為(wèi)LNG繞管式換熱器的全面國(guó)産(chǎn)化提供有(yǒu)力支撐。
四川空分(fēn)關于大型LNG繞管式換熱器的已有(yǒu)技(jì )術積累、關鍵技(jì )術研究思路和工(gōng)程樣機驗證方案，得到了中(zhōng)油工(gōng)程的認可(kě)和好評。雙方達成戰略合作(zuò)框架協議，緊密合作(zuò)，共同推進LNG繞管式換熱器的國(guó)産(chǎn)化研究。
兩年多(duō)的時間裏，“800萬噸級超大型LNG成套技(jì )術研究”課題承擔單位中(zhōng)國(guó)石油工(gōng)程建設有(yǒu)限公(gōng)司西南分(fēn)公(gōng)司與四川空分(fēn)共同組建了大型LNG繞管式換熱器研發項目組，針對800萬噸級超大型LNG繞管式換熱器的特性，開展了大量的關鍵技(jì )術理(lǐ)論研究、實驗研究及工(gōng)藝攻關。通過研究，突破了大型LNG裝(zhuāng)置繞管式換熱器複雜相變狀态下纏繞管内與殼程的傳熱與流動特性、大型LNG繞管式換熱器殼側混合冷劑流動及分(fēn)配特性、大型LNG繞管式換熱器結構設計關鍵技(jì )術、大型LNG繞管式換熱器制造檢驗關鍵技(jì )術、基于LNG繞管式換熱器的天然氣液化技(jì )術等關鍵技(jì )術難題。基于關鍵技(jì )術研究成果，自主開發了LNG繞管式換熱器設計專用(yòng)軟件并取得了軟件著作(zuò)權，獲得了多(duō)項自主創新(xīn)的LNG繞管式換熱器結構專利，研制了國(guó)内首台60萬方/天LNG繞管式換熱器工(gōng)程樣機，并建設了國(guó)内首套60萬方/天基于LNG繞管式換熱器的天然氣液化系統。
●LNG繞管式換熱器一次性開車(chē)成功，打破國(guó)外技(jì )術壟斷
2021年9月14日， 60萬方/天LNG繞管式換熱器在四川空分(fēn)研制完成，并順利通過出廠驗收，随即發往内蒙古亨東項目現場進行安(ān)裝(zhuāng)調試。項目組克服了時間緊、任務(wù)重及疫情等多(duō)方面的影響，經過2個多(duō)月的艱苦奮戰，于2021年11月中(zhōng)旬完成了所有(yǒu)安(ān)裝(zhuāng)工(gōng)作(zuò)。
2021年11月25日，國(guó)内首套具(jù)有(yǒu)自主知識産(chǎn)權的60萬方/天基于LNG繞管式換熱器的天然氣液化系統正式進行開車(chē)調試，僅經過3天的時間就順利完成系統及設備的預冷、工(gōng)況調節、負荷提升，于 2021年11月28日LNG繞管式換熱器運行負荷達到60萬方/天，并經過72小(xiǎo)時以上滿負荷連續穩定運行，各項技(jì )術指标達到設計要求。這标志(zhì)着我國(guó)首台全國(guó)産(chǎn)化的60萬方/天LNG繞管式換熱器一次性開車(chē)成功，正式投入工(gōng)業運行，也意味着LNG繞管式換熱器的關鍵技(jì )術研究成果得到了工(gōng)程驗證。
至此，中(zhōng)油工(gōng)程和四川空分(fēn)真正掌握了具(jù)有(yǒu)自主知識産(chǎn)權的LNG繞管式換熱器關鍵核心技(jì )術，研制的LNG繞管式換熱器産(chǎn)品正式投入工(gōng)業運行，打破了國(guó)外技(jì )術壟斷。
四川空分(fēn)也進一步提升了在天然氣液化領域的核心競争力，成為(wèi)國(guó)内首家同時掌握天然氣液化領域的繞管式換熱器和闆翅式換熱器關鍵技(jì )術和核心産(chǎn)品的公(gōng)司。
LNG繞管式換熱器的這一重大突破，對形成800萬噸級大型天然氣液化裝(zhuāng)置成套國(guó)産(chǎn)化技(jì )術，打破國(guó)外技(jì )術壟斷，提供了有(yǒu)力的技(jì )術支撐，對實現我國(guó)“雙碳”能(néng)源發展目标具(jù)有(yǒu)重要的戰略意義。
