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在能源市場上,很少有哪個細分市場的增長速度趕得上液化天然氣(LNG)生產。世界各地正在擬建十幾座價值數十億歐元的全新LNG工廠。國際能源署(IEA)預計,LNG市場的年增速將高達40%。西門子已為全球約40座LNG工廠提供了壓縮機、傳動系統和電氣化組件,并將參與上述所有新項目。
遠遠地就能看見,一座纖細、高聳的工業建筑物直插云霄。這座高40米的建筑物里安裝著一個巨型冷箱,這是一臺高度復雜的熱交換器。類似于一臺特大號冰箱,它是液化天然氣(LNG)工廠的技術核心。建筑物內安裝了一系列交錯排列的冷卻循環裝置,它們可以將天然氣的溫度降至零下160攝氏度,使之變為液態。在這個過程中,天然氣的體積將縮小至其氣態標準體積的六百分之一,從而更加便于運輸。其他技術組件則部署在冷箱周圍,如壓縮機、燃氣輪機、變壓器,有時還包括一座完整的電廠,比如在安哥拉索約。一個中型LNG工廠所需占用的空間有幾個足球場加起來那么大。盡管如此龐大,但很少有人親眼見過這些工業設施。大多數LNG工廠都坐落于沿海地區,通常遠離繁華區域。通過管道輸送天然氣,將之液化并裝載到運輸船上。
造價不菲
為液化天然氣生產設施制定計劃時,必須要有遠見,且要準備投入大筆資金。西門子發電與天然氣集團壓縮機業務部銷售戰略項目負責人Jörg Drüen指出:“從最初勘探鉆井到工廠試運轉,大約需要10到15年時間。”LNG工廠成本高昂,一座年產500萬公噸LNG的中型設施的造價,可高達50億歐元左右。盡管如此,大概從2005年開始,LNG市場卻蒸蒸日上。牛津能源研究所2014年展開的調查表明,從那時起,LNG已經從冷門能源,發展成為最重要的礦物燃料之一。如果所要開采的天然氣儲量位于距消費者約2,000多公里的地方,那么,投資于技術復雜的天然氣液化工藝就是值得的。然后,運輸船和運輸車將把液化天然氣運輸至需求中心。抵達目的地后,液化天然氣將被轉換回氣態,并送入全國性供氣管網。
早在20世紀60年代,商業上成熟的液化天然氣生產工藝便已問世。*座LNG出口設施建在阿爾及利亞,所生產的液化天然氣被運輸至法國和英國。從那時起,這項技術本質上并未改變。
靠電能提供動力
西門子發電與天然氣集團壓縮機業務部LNG專家Theodor Loscha 指出,LNG出口設施是技術性能的*,它是一個“無比復雜的”系統。譬如,由動輒重達150公噸以上的巨型壓縮機進行冷卻循環。
在LNG歷史的頭30年,這些壓縮機所需電能主要由燃氣輪機供應。它們的優勢是直接用所開采的天然氣來發電,這樣一來系統運行便無需外部供電。Loscha指出,但大型燃氣輪機欠缺靈活性,不能適應多種生產水平,無法實現非常高的效率。
解決方案在于可控制速度的燃氣輪機。得益于收購羅爾斯?羅伊斯能源旗下的燃氣輪機和壓縮機業務,現在,西門子可提供這種類型的航改型燃氣輪機。
最大限度提高效率
另一種為壓縮機提供動力的方法是使用電機。所以,西門子可以緊挨著LNG工廠建造一座完整的發電廠。這種方式實現了持續供電,從而提高了LNG工廠的效率,延長了其正常運行時間。
電氣化LNG工廠需要各式各樣的電網技術,包括開關、變流器及自動化方案。2008年投入運行的挪威Snovhit LNG工廠便是這類項目的*。在這個項目中,西門子使用了可控制速度的大型電機,這對于這種規模的工廠而言尚屬首次。此后,西門子建造了約40座規模較小的LNG工廠,主要位于中國。這些由電機驅動的工廠年產量大約在0.4公噸。
Loscha表示:“規劃建設新設施,首先取決于所要開采的天然氣儲量規模和天然氣類型。”目前,液化天然氣需求正在穩定增長。英國商業雜志《經濟學人》報道稱,以色列、新加坡和馬來西亞等國均已建造了新的進口接收站。
歐洲也在考慮建造新的進口接收站。因此,出口設施的運營者也日益尋求設法提高現有系統的效率。一個方法是降低能耗。就壓縮機而言,可以使用特殊的可調節入口導葉閥(IGV),引導氣體以 方式流經葉片,從而實現增效節能。
朝著FLNG發展?
大型液化天然氣設施產生了所謂的“蒸發氣體”。盡管具備隔熱層,當液化天然氣在儲罐中變熱、蒸發并從中逸出時, 就會發生這種現象。同壓縮機的情況一樣,這里也值得使用IGV。Loscha表示:“如果儲罐的位置距離冷箱很遠,那么,明智之舉應當是為蒸發氣體建造液化裝置,而不是來回輸送這些天然氣,在此過程中招致更多損耗。”對蒸發氣體進行二次處理,可能造成LNG體積大幅波動,這取決于從儲罐逸出了多少氣體。
“由于相關氣體溫度極低,因此,用于處理蒸發氣體的壓縮機裝置,是LNG領域較為艱巨的技術挑戰之一。”Drüen指出。早在1972年,西門子就為文萊的一個LNG系統開發了蒸發氣體壓縮機,從此以后,西門子一直在堅持不懈地優化這項技術。Drüen說:“如今,基本上所有的蒸發氣體系統,都配備了西門子技術,因此,我們創立了一個行業標準。”
近年來,LNG運營商們,即全球的跨國能源企業,已經建造了年產能達1,000萬公噸以上的超大型設施。但如今的趨勢是,中型設施越來越受青睞。Drüen說:“幾座超大型設施超出了預算。”普遍認為,在一個地方部署一連串額定功率較低的多壓縮機組的做法,更為經濟劃算。Drüen說:“目前,主要在澳大利亞、印度尼西亞和馬來西亞,西門子正在參與建造十幾個系統。”
LNG市場的另一個發展趨勢,是浮式LNG裝置,或被稱為“FLNG”。這種設施可用于將從海底開采的天然氣直接液化。利用FLNG,運營商便無需部署成本高昂的海底管道。世界上最大的海上浮式設施,是荷蘭殼牌正在建造的Prelude項目。它將從2015年開始,在澳大利亞近海的名為Prelude天然氣田進行作業。西門子在這個市場上也占有一席之地----提供了閃發氣體/蒸發氣體壓縮機。另外,還有兩座FLNG設施正在建造中,它們將用于印度洋帝汶海海域。