浅析大型LNG储罐建设的经济性——江苏LNG项目20万立方米全容式储罐建设实践

彭建刚，鲁珊( 中石油江苏液化天然气有限公司）

浅析大型LNG储罐建设的经济性
——江苏LNG项目20万立方米全容式储罐建设实践

彭建刚，鲁珊
( 中石油江苏液化天然气有限公司）

开发建设超大型LNG储罐，可增加单罐有效罐容，同时提高土地利用率，减少储罐建造的单位成本，是LNG工业技术发展的方向。对比中国石油江苏LNG项目16万立方米和20万立方米全容式LNG储罐的建设方案及成本，20万立方米全容式LNG储罐工艺设计有所变化，工程量有所增加，有效罐容提升了25%，但建设投资只增加了17.61%。超大型LNG储罐具有良好的社会环境效果和工程经济效益，将为我国LNG产业的发展提供新的思路。

江苏LNG项目；大型LNG储罐；20万立方米LNG储罐；16万立方米LNG储罐；工程量；工程造价

在全球液化天然气（LNG）接收站中，LNG储罐的主力罐型为16万立方米全容式储罐，但这一现状正在逐渐发生变化，LNG储罐大型化已经成为一种趋势，如今最大的LNG储罐已经有27万立方米罐容，由韩国KOGAS公司开发设计。开发建设大型储罐最主要的原因，是大型储罐在技术与经济方面存在明显的优势，可在增加有效罐容的同时合理控制储罐的单位建设成本。

目前，我国已建或在建的LNG接收站项目中，LNG储罐的主要罐型也是16万立方米全容式储罐，仅昆仑能源有限公司旗下的中石油江苏液化天然气有限公司建设了一座20万立方米的全容式LNG储罐。本文基于江苏LNG接收站建设的16万立方米全容式储罐与20万立方米全容式储罐对比，从技术参数和工程量、建设工期、工程造价3个方面进行分析，以期为超大型LNG储罐的经济性提供实证，为今后建设超大型LNG储罐提供参考。

1 储罐建设参数对比

1.1 储罐基础

1.1.1 储罐承台

LNG储罐基础设计比较特殊，因为储罐基础在0℃以下会发生冻胀现象，可能造成储罐受力不均而受到破坏，从而导致不可弥补的重大事故和经济损失。为了防止基础冻胀，必须设法消散由低温内罐传入基础的冷量，现行的冷量消散方法主要有空气循环和电伴热两种方式。

表1 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐承台尺寸对比

表2 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐桩基础对比

根据地质等情况并结合冷量消散的方式，LNG储罐基础主要有高桩式基础、电伴热地面式基础、电伴热桩式基础和板式高承台基础。江苏LNG项目16万立方米LNG储罐采用的是高桩式基础。桩式基础与高桩式基础相比，可使罐顶高度降低2～3米，可减小现有设备的技术风险，同时在相同直径和相同地基条件下，高桩式基础与桩式基础相比单桩的水平承载力要小30%左右，因此江苏LNG项目20万立方米储罐采用电伴热桩式地面基础。16万立方米和20万立方米LNG储罐承台尺寸对比见表1。

1.1.2 储罐桩基础

江苏LNG项目20万立方米储罐采用直径三岔双向挤扩灌注桩。为了改变土壤密实度，增加桩基承载力，桩端及部分桩侧采取后压浆施工工艺；为了消除地基土的液化，基础下采用碎石桩进行地基处理。

江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐的桩型均为三岔挤扩灌注桩和碎石桩，但单桩尺寸和长度略有不同（见表2）。

1.2 储罐结构

由于LNG储罐的罐容由16万立方米增至20万立方米，故内外罐尺寸均有所不同，对比数据见表3。

表3 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐外形尺寸对比

1.2.1 外罐结构

1）外罐罐壁结构。20万立方米储罐罐壁结构较16万立方米更为复杂，施工难度有所增加。其中扶壁柱数量增加，导致预应力系统增加并相对复杂，外罐前两层为锥形过渡段，由1.2米至0.75米渐变，施工难度增加；底部平衡口及吹扫口安装在外罐罐壁中，管道的安装也对外罐罐壁的施工产生一定影响。外罐罐壁高度的增加导致外罐增加一个标准层，配筋率增加，结构应力增大，具体对比见表4。

2）外罐罐壁预应力结构。20万立方米储罐外罐罐壁竖向预应力的锚座全部在罐壁墙体顶部，底部通过U型管过渡，环向预应力锚座嵌入扶壁柱内，施工难度相对较大，工期较16万立方米储罐有所增加（见表5）。

1.2.2 内罐结构

20万立方米储罐内罐安装与焊接工艺与16万立方米储罐相比没有明显区别，工作量有所增加（见表6）。

1.3 底板保冷

与16万立方米储罐对比，20万立方米储罐底板保冷在热角保护与二次底板边缘板结构、找平垫层、环梁结构等方面施工工艺都有所改变，其中找平层采用底层加强混凝土找平层，其余部分为干砂垫层的工艺，使施工速度加快，对罐底保冷层的干燥置换有相当的好处。环梁结构采用珍珠岩混凝土砌块的工艺，使施工更为便利，交叉作业也更为顺畅。具体对比见表7。

表4 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐外罐主要结构对比

表5 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐外罐预应力结构对比

表6 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐内罐结构对比

表7 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐底板保冷工艺对比

2 储罐建设工期对比

LNG接收站工程是建设工期较长的项目，其中又以储罐建设工期最长。在国际上，16万立方米的LNG储罐原则上需要36个月的建设工期，20万立方米LNG储罐原则上需要42个月的建设工期。考虑到我国工程建设的特殊性，我国LNG项目建设工期比国际惯例有所缩短。江苏LNG项目16万立方米储罐及20万立方米储罐建设大致工期安排分别见图1和图2。

图1 16万立方米LNG储罐的典型建设工期

图2 20万立方米T-1204 LNG储罐的建设工期

可以看出，16万立方米储罐建设工期为30～33个月，20万立方米储罐建设工期为33～35个月，从建设工期角度来说，二者相差不多。

3 储罐建设成本对比

根据对国内外多个LNG接收站项目的了解，16万立方米全容式LNG储罐在不考虑桩基础部分建设投资的前提下，平均工程建设直接费用约为4.2亿元人民币，江苏LNG项目16万立方米全容式LNG储罐的工程建设直接费用略低于这一标准。

江苏LNG项目一期工程于2011年5月建成投产，2014年完成一期工程结算及竣工决算审计工作；二期工程于2014年4月正式开工建设，2016年10月底建成投产。江苏LNG项目作为我国第一个“自主设计、自主管理、自主施工、自主投产”的大型LNG项目，在建设过程中大量使用国产设备材料，例如低温9%Ni钢板、保冷材料等，打破了LNG储罐主要材料依赖进口的局面，使建设投资得到了有效控制。同时在全球首次成功采用三岔液压挤扩技术进行LNG储罐超密集群桩施工，解决了长江三角洲地区特殊软土地质条件下桩基承载力弱的难题，大大节约了建设成本。

由于建设时间相距不远，江苏LNG项目16万立方米和20万立方米LNG储罐所用主要设备材料价格差距不大。两种LNG储罐的主要设备、材料价格见表8。

从表8可见，江苏LNG项目20万立方米储罐9%Ni钢板采购价格比16万立方米储罐9%Ni钢板采购价格低12.5%左右，这是由于国家对建筑市场加强宏观调控，近几年国内金属价格下降幅度较大，9%Ni钢板的价格也相应下调。

在LNG储罐的建设成本中，设备材料费用占总成本费用的55%左右。除普通建材外，占比最大的材料为9%Ni钢板，其材料费占总成本费用的12%左右；其次是16米nDR外罐钢板，其材料费占总成本费用的2%左右。根据对土建施工工程量的分析，在LNG储罐的建设总成本费用中，其他的建筑钢材材料费占比为10%左右。因此，受市场钢材价格下跌的影响，与16万立方米储罐建设总成本相比，江苏LNG项目20万立方米储罐的建设总成本仅存在约4%的材料价格差异系数。

根据江苏LNG项目一期工程建设的16万立方米储罐的工程结算情况和二期工程建设的20万立方米储罐的概算批复及预算编制情况，按储罐建设中的施工专业划分进行费用对比分析，虽然存在建设时间、储罐工艺参数和指标、工程量、设备材料价格、施工方案等个别差异，但总的费用结构具备一定的可比性。表9为16万立方米和20万立方米LNG储罐直接工程费对比。

可以看出，20万立方米LNG储罐的工程建设成本比16万立方米高13.93%，费用差距较大的几个项目分别是储罐桩基础工程、储罐外罐的建筑工程、储罐内罐的安装工程和储罐保冷工程，费用差异的主要原因是储罐桩基及储罐混凝土外罐的施工难度增加以及工程量变化较大。

20万立方米LNG储罐的工程建设成本高于16万立方米储罐，主要原因如下。

1）储罐桩基础部分成本增加主要是三岔双向挤扩灌注桩单根长度增加约15米左右，数量增加了41根，碎石回填层增加约11400立方米。

2）储罐外罐土建部分成本增加主要是因为外罐混凝土方量约增加7000立方米，外罐第一、二层为锥形过渡段，施工难度增加，人工投入较多，竖向预应力增加120组，每组增加2束绞线，且竖向预应力的锚座全部在罐壁墙体顶部，底部通过U型管过渡，施工难度相对较大，环向预应力锚座嵌入扶壁柱内，施工难度大。因此，在保障建设工期的前提下，人工成本增加。

表8 江苏LNG项目储罐专用设备、材料价格

表9 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米储罐直接工程费用对比

3）储罐保冷工程成本增加主要是因为泡沫玻璃砖增加205立方米，玻璃棉毡增加1660立方米，罐壁挂毯增加1563立方米，同时因工艺改变，增加干砂1170立方米。

4）储罐内罐安装工程成本增加主要是因为储罐的外形尺寸变化，9%Ni钢板用量增加约476吨。

基于全费用结构对两种储罐的建设投资进行分析，16万立方米LNG全容式储罐总投资合计5.89亿元，20万立方米LNG全容式储罐总投资合计6.69亿元（见表10）。

江苏LNG项目建设20万立方米全容式储罐的总投资比16万立方米全容式储罐的总投资增加了13.61%，如果考虑在项目建设过程中存在的4%的材料价格差异系数，那么20万立方米储罐的总投资比16万立方米储罐增加17.61%，但罐容增加25%，单罐节约成本5.91%（（25%－17.61%）÷1.25＝5.91%）。因此建设20万立方米全容式LNG储罐是在增加较少投资的情况下获得更大的罐容，提高了土地利用率，有效提升了投资效益。

表10 江苏LNG项目16万立方米和20万立方米储罐总投资对比单位：万元

4 结 语

根据以上分析数据，20万立方米全容式LNG储罐与16万立方米全容式LNG储罐相比，工艺设计有所变化，工程量有所增加，有效罐容提升了25%，但建设投资只增加了17.61%。可以看出，20万立方米储罐建设在施工技术和工期上并未增加太多的难度，但储罐的有效罐容大大增加，同时降低了储罐的单位建设成本，体现了超大型LNG储罐良好的社会环境效果和工程经济效益。超大型LNG储罐具有的这一突出优势，将为我国LNG产业的发展提供新的思路。

[1] 丁乙，刘骁，侯志强，等. 20×104m3LNG储罐的设计与建造[J]. 油气储运, 2014 (10).

[2] 中国石油江苏LNG项目一期工程结算资料[Z].

[3] 中国石油江苏LNG项目二期工程初步设计[Z].

编 辑：王立敏

编 审：夏丽洪

Economy of large-scale LNG tank construction— A case study of 200,000 m3full capacity LNG tank construction in Jiangsu LNG project

PENG Jiangang, LU Shan
(PetroChina LNG Jiangsu Company Limited)

The development and construction of super-large scale LNG tank can increase the effective tank capacity of single tank, while increasing land utilization rate and reducing the unit cost of tank construction. It is the development direction of LNG industry technology. Taking 160,000 m³ and 200,000 m³ full capacity LNG tanks in Jiangsu LNG project as examples, this paper compares the construction plans and construction costs of the two kinds of tanks. The process design of 200,000 m³ full capacities LNG tank changed and the quantity of construction increased with effective capacity increasing by 25% but the construction investment increasing by only 17.61%. The super-large scale LNG tank has a good social environment effects and engineering economic benefits, which can provide new reference for development of China’s super-large scale LNG tanks in the future.

Jiangsu LNG project; super-large scale LNG tank; 200,000 m3LNG tank; 160,000 m³ LNG tank; quantity of construction; building cost of projects

2016-10-26