浅谈普光气田进口设备及备件国产化工作
姚爱国+孟祥涛+李艳敏
普光气田进口设备和备件的国产化使大型高含硫净化装置设备国产化迈向新台阶，并已成功推广到元坝天然气净化厂和伊朗阿巴斯炼油厂，对国内同类天然气净化装置和大型、高含硫炼油装置起到积极的示范效应。项目研制成果打破了国外制造商对大型、高参数进口设备的垄断，填补了国内空白，整体达国际领先水平，符合国家重大装备国产化战略目标，研制成果积极响应了国家“十二五”规划的节能环保政策。
普光气田作为国内首座投入生产运营的海相整装高含硫气田，众多装置均采用进口设备及备件。随着气田生产时限的延长，进口设备故障不断增多，同时受采购周期长、选择余地小、修复难度大、维修费用高等因素的影响，进口设备“带病工作”，严重地制约了气田的安全生产运营。为此，普光分公司联合工程总承包单位、国内制造厂商、系统内科研院所、大中专院校，按照“先导试验、逐步推广”的原则，对进口设备及备件的管材选择、焊接工艺等关键技术开展科技攻关，分步实施国产化改造，取得了一系列重大进展，形成了高酸腐蚀工况下大型设备整体设计、管板选型、管材选型等10余项自主关键技术，填补了国内空白，整体达到了国际先进水平。
一、建章立制，分步实施，设备国产化工作稳步推进
一是制定了《普光分公司进口设备及备件国产化管理细则》，科学规范国产化工作，从计划申报、项目审批、厂家选择、试制研发、试用评价、鉴定验收、费用控制、推广应用、检查考核等闭环过程保障设备及备件国产化严格受控。二是结合气田生产运行管理中设备运行状态和事故隐患排查情况，强化设备国产化项目的申报，详列项目大表，再由设备、工艺、操作人员共同配合，广泛收集项目谈判、设备订货、安装施工等各阶段的技术资料，精细研究和制定国产化方案。三是针对每一个国产化项目，充分对比进口备件和国产化备件的差异，分析国内加工制造技术可行性，认真开展风险评价和经济效益分析，优选适合普光气田的具有优厚资质和技术实力生产厂家进行合作攻关。四是采用“先离线测试，后在线试用”，“先小范围使用，后大面积推广”的方式，循序渐进地更替进口设备，降低安全生产运营风险。
二、勇于创新，积极攻关，设备国产化工作成效显著
普光气田进口设备自2009年投入运营后，部分关键装置均表现出“水土不服”的症状，对天然气净化、硫磺回收、尾气处理等工艺指标造成了不利影响，制约了气田正常的安全平稳生产。若坚持使用进口设备，一是在时间上等不起，二是在成本上舍不得。普光分公司决定自力更生，坚持科技创新驱动，大力实施关键装备国产化战略，经过3年的技术攻关，完成20余项关键装备国产化改造，不仅缩短了设备材料的供货周期，节约了生产成本，更带动了国内制造企业生产工艺和技术水平的提高，实现了高含硫气田装置核心技术从无到有的飞跃，完成了从设备引进到技术输出的角色转换。
克劳斯炉打破国外技术垄断。普光气田12台克劳斯炉单台设计硫磺生产能力20万吨/年，属于世界级特大型克劳斯反应炉。然而，仅投产试运行两个月，就出现了炉体震动、超温、变形等问题，导致设备频繁检修，制约了气田长期安全平稳生产。在国内没有可借鉴的设计经验情况下，由集团公司牵头，普光分公司及部分科研院所专家成立了克劳斯炉技术改造项目组，在气田现场展开技术攻关，建立燃烧模型器，对核心部件优化设计，重新核算和优化克劳斯工艺，最终发现炉体长径比过大是影响其正常运行的关键因素。于是，对克劳斯炉实施了扩径改造，长径比由3.433减少至2.775。在此基础上，又优化设计了衬里结构，采用新型耐火砖，克劳斯炉存在问题全部得到解决。改造后的克劳斯炉在80%、100%、110%及130%的装置负荷下运行平稳，各项工艺参数均达到指标要求。集团公司对此高度赞扬，普光气田实现了国内最大的20万吨/年级克劳斯炉的自主开发和安全运行，形成了完善的设计、制造、施工及运行等一系列关键技术，仅衬里材料技术指标就有20余项达到国际先进水平，打破了国外对该项技术的垄断，为硫黄回收装置国产化开发提供了宝贵的理论基础和坚实的实践经验。
特大型末级硫冷器实现国产化意义重大。普光气田12台末级硫冷器，是大型硫磺回收装置中最关键设备之一，总换热面积2024m2。自2010年全面投产以来，多台设备在运行过程中事故频发，成为制约天然气净化装置长周期、安全运行的瓶颈。然而进口一台末级硫冷器约需人民币1700万元，制造及运输周期更是长达一年半的时间，从成本和周期上严重制约了装置设备的改造实施。为此，集团公司将末级硫冷器国产化研制项目列入了2012年度中国石化重大装备国产化研制项目。普光分公司通过组织国内著名设计研究院、有大型装备制造丰富经验的制造厂、行业内知名专家学者进行了数百次技术讨论研究，总结以往小型、低参数硫冷器产品设计、制造方面积累的工程经验，开展设备主体结构研究、管板结构型式研究、管头结构型式研究、材料的腐蚀与防腐研究、制造工艺研究等大量工作，历时一年2个月的时间成功地完成了末级硫冷器的国产化研制，经过一年多现场工业化考核，各项工艺参数满足设计要求，运行情况良好。单台国产化末级硫冷凝器制造费为523万元，比原进口设备节省1177万元，制造运输周期缩短了一年1个月的时间。其成功经验对国内天然气净化装置甚至炼油厂高含硫原油脱硫装置起到了积极的示范效应，相关技术成果目前已经应用于正在建设的元坝气田天然气净化厂装置设备上。
备品备件国产化应用效益显著。普光分公司备件长期依赖进口，特别是生产急用件无法短时间内解决，生产经营受到严重制约。而国产备件供给周期短，利于及时恢复生产，减少损失，优势明显。2013年，按计划稳步实施了克劳斯炉燃烧器叶片、高级孔板阀等进口备件国产化成果推广应用，较好地解决了实际问题，改善了装备性能和完好率，有力地保障了普光气田“安稳长满优”运行。仅进口备件国产化应用一项，就节约资金3119万元。
三、着眼长远，制定规划，设备国产化成为新的成本控制点
2014年，普光分公司在坚持“保证质量、节约成本、安全可靠”的原则基础上，结合生产实际和设备运行情况，制定了设备备件国产化项目需求，拟从技术、供货周期和价格等各方面进行综合分析，积极组织技术攻关，稳步推进空气压缩机油箱加热器、抗硫密封圈、高级孔板阀等17项进口设备和备件的国产化研究和推广应用工作，进一步解决进口设备存在的问题，提高设备完好率，降低设备采购成本，努力将设备、备件国产化工作培育成为分公司的一个新的成本控制点，力争全年实现降本增效6000万元。
四、总结
我国“十二五”及“十三五”期间，天然气及石化行业处于高速发展阶段，天然气装置新增或改造项目逐年递增，且装置日趋大型化，随着原油和天然气中含硫量的增大和装置的大型化，装置单台设备规格也越来越大。而设备大型化之后，设备的可靠性对装置安全运行造成了较大压力。单系列装置关键设备的规格接近常规设计规范的边界，结构设计、制造难度较大，工艺专利商一般均从国外采购设备。通过开展一系列的国产化攻关，有力地打破了国外制造商对部分大型、高参数进口设备的垄断，填补了国内空白，整体达到国际领先水平，符合国家重大装备国产化战略目标。
（作者单位分别系中原油田普光分公司、中石化新疆煤制天然气外输管道项目部、中原石油勘探局信息中心）
