CC BY
54РАЗВИТИЕ НАЦИОНАЛЬНОМ СИСТЕМЫ СТАНДАРТИЗАЦИИ В ОБЛАСТИ СПГ
УДК 661.91; 006.05
Е.Б. Федорова, к.т.н., РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина (Москва, РФ),
fedorova.e@gubkin.ru
В.Я. Кершенбаум, проф., д.т.н., РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина,
tkaning@yandex.ru
В.Б. Мельников, проф., д.х.н., РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина,
v.mel@mail.ru
Г.И. Шмаль, к.э.н., Президент Союза нефтегазопромышленников России (Москва, РФ), shmal.oil@mail.ru
Индустрия сжиженного природного газа (СПГ) является сложной системой технико-технологических комплексов производства, хранения, транспортировки и применения СПГ. В статье показано, что мировая индустрия СПГ функционирует в соответствии с требованиями стандартов разного уровня, основанных на свойствах СПГ, масштабности его производства и применения. В рамках политики импортозамещения авторы предлагают решать задачу разработки национальной системы стандартизации в области СПГ на основе комплексного подхода, с учетом масштабности производства и потребления, а также назначения производственных установок СПГ путем выстраивания системы документов по стандартизации на основе структурного деления индустрии СПГ. В статье отмечается, что организация работ по национальной стандартизации должна осуществляться с учетом локализации производства. Кроме того, показано, как система стандартизации может стимулировать развитие производства СПГ в России.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: СЖИЖЕННЫЙ ПРИРОДНЫЙ ГАЗ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ, НАЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ДОКУМЕНТОВ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ, ИМПОРТОНЕЗАВИСИМОСТЬ, ЛОКАЛИЗАЦИЯ.
Мировая индустрия СПГ основана на производственно-сбытовой цепочке, включающей производство, хранение, транспортировку, регазификацию и потребление (рис. 1). В зависимости от производительности установок сжижения индустрия СПГ подразделяется на крупнотоннажную и малотоннажную. Масштаб производства определяет назначение, размещение и размеры производственных установок,состав и термобарические параметры природного газа, технологические процессы подготовки и сжижения газа, средства транспортировки СПГ, размещение и размер установок регазификации. Все производственные и транспортные объекты индустрии СПГ - это сложные и дорогостоящие технико-технологические комплексы.
Именно физико-химические свойства СПГ, термодинамические условия его конденсации и испарения, масштабность производства диктуют определенные требования к материалам для изготовления оборудования, правилам его эксплуатации, нормам безопасности при обращении с СПГ и строительстве производственных установок. Так, температура хранения СПГ и условия его производства определяют использование конструкционных материалов, обладающих хладо-стойкостью (нержавеющая сталь с содержанием никеля не менее 9 %, алюминий, медь, специальные хладостойкие сплавы). Горючесть и взрывоопасность паров СПГ требуют соблюдения определенных норм пожарной безопасности.
Кроме того, особенности технологических процессов производства СПГ явились основанием для разработки такого уникального теплообменного оборудования, как спиральновитые и паяные ребристо-пластинчатые тепло-обменные аппараты, требующего нестандартного подхода к расчету, проектированию и изготовлению.
Мировая индустрия СПГ функционирует в соответствии с требованиями стандартов разного уровня на проектирование и строительство производственных объектов, изготовление, эксплуатацию, диагностику и ремонт технологического оборудования, подготовку персонала, обеспечение пожарной и индивидуальной безопасности.
К примеру, американская система стандартизации объек-
Fedorova E.B., Ph.D. in Engineering Science, Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University) (Moscow, RF), fedorova.e@gubkin.ru Kershenbaum V.Ya., Professor, Doctor of Engineering Science, Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), tkaning@yandex.ru Mel'nikov V.B., Professor, Doctor of Chemistry, Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), v.mel@mail.ru Shmal'G.I., Ph.D. in Economics, President of the Union of Oil & Gas Producers of Russia (Mosvow, RF), shmal.oil@mail.ru
Development of the national LNG standardization system
The liquefied natural gas industry is a complex system of engineering and technological complexes of production, storage, transportation and use of LNG. The article shows that the LNG global industry functions in accordance with the requirements of standards of different levels based upon the properties of LNG, its scale of production and use. As part of the import phase-out policy, the authors propose to solve the issue of developing a national LNG standardization system based upon an integrated approach with due regard for the scale of production and consumption, as well as the assignment of LNG production plants by building a system of standardization documents based upon structural division of the LNG industry. The article highlights that the organization of national standardization works shall be carried out with due regard for local manufacturing content. Moreover, the article presents how the standardization system can stimulate LNG production development in Russia.
KEY WORDS: LIQUEFIED NATURAL GAS, STANDARDIZATION, NATIONAL SYSTEM OF STANDARDIZATION DOCUMENTS, IMPORT PHASE-OUT, IMPORT INDEPENDENCE, LOCALIZATION.
тов СПГ основана на стандарте NFPA 59А Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas (LNG) («Производство, хранение и перекачка сжиженного природного газа (СПГ)»), который, в свою очередь, ссылается на стандарты различных организаций, содержащие требования к отдельным элементам производства, хранения, транспортировки и регазификации СПГ. Зачастую
эти организации разрабатывали свои стандарты не для индустрии СПГ, а для промышленности в целом или, например, для нефтегазового комплекса.
Глобализация индустрии СПГ приводит к международной кооперации в сфере производства, а кооперация - к стандартизации и унификации оборудования, к единым подходам к его проектированию и изготовлению. Так,
в качестве яркого примера международного сотрудничества можно привести строительство плавучего завода СПГ Prelude компании Shell: корпус судна строился в Южной Корее, на верфи Samsung Heavy Industries; якорные цепи изготавливались в Испании; стендеры для перекачки СПГ - во Франции; вращающаяся башня системы якорения - в ОАЭ. Тестирование различных
* Основание гравитационного типа.
** Для покрытия пиковых нагрузок газопотребления.
Рис. 1. Структура мировой индустрии СПГ
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ СТАНДАРТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ
№ 4 | 751 | 2017 г.
узлов плавучего завода проводилось в Малайзии, США и других странах. А это значит, что во всех странах, участвовавших в строительстве, применялись либо единые международные, либо гармонизированные национальные стандарты.
Интеграция России в структуру мирового производства и потребления СПГ, а также политика им-портозамещения подразумевают создание на ее территории новых и модернизацию существующих производств критически важного оборудования для СПГ, к которому относятся криогенные насосы, компрессоры,спиральновитые и ребристо-пластинчатые тепло-обменные аппараты,криогенные трубопроводы и арматура, газовые турбины,емкости для транспортировки и хранения, средства транспортировки, испарители и многое другое. При этом главным остается вопрос качества оборудования, а это относится не только к производству непосредственно корпусов и внутреннего наполнения оборудования, но и к качеству конструкционных материалов, изоляционных покрытий и наполнителей.
Производство оборудования для индустрии СПГ может быть как единичным - для крупнотоннажного производства и потребления, так и серийным - для средне- и малотоннажного сегмента. Число единиц серийного оборудования варьирует от не-
скольких десятков до нескольких сотен.
Россия обладает достаточным потенциалом для локализации производства оборудования в области индустрии СПГ. Так, ПАО «Криогенмаш» уже занимается сборкой модульных малотоннажных ожижителей природного газа для Китая. Действующие на территории Свердловской области производственные комплексы СПГ - на ГРС-4 и на АГНКС г. Первоуральска - выполнены на основе отечественного оборудования, произведенного на заводах г. Москвы (ОАО «НПО «Гелиймаш») и Урала. Даже самое критичное оборудование - спиральновитые теплообменники для крупнотоннажного производства СПГ - потенциально могут быть произведены на российских заводах.
В то же время выход производства отечественного оборудования для СПГ на мировой уровень требует создания национальной системы взаимоувязанных стандартов, начиная от требований к индустрии в целом и заканчивая требованиями к проектированию, производству, испытаниям и эксплуатации отдельных видов оборудования, узлов и деталей.
При этом следует отметить, что принятые в РФ в последнее десятилетие документы в сфере стандартизации и импортозамещения обусловливают необходимость существенного расширения доли
участия предприятий нашей страны в оснащении систем, подсистем и отдельных видов оборудования СПГ Как показал опыт предшествующих лет, созданные и реализованные при активном и доминирующем участии зарубежных фирм и международных консорциумов нефтегазовые суперпроекты формально в соответствии с Соглашением о разделе продукции (СРП), по существу, выполнены с существенными нарушениями этого Соглашения, в том числе в части регламентированной доли отечественной продукции. В этом контексте область СПГ не является исключением. Это, естественно, создает предпосылки для возникновения проблем на этапе эксплуатации (ремонта) подсистем и оборудования для СПГ, стимулирует процессы локализации в ходе реализации политики импортозамещения.
Таким образом, исполнение положений Договора о Европейском экономическом союзе от 29 мая 2014 г. (ст. 52, п. 4 Приложения № 9), Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации» (ст. 3, 5, 7, 14), Федерального закона от 18 июля 2011 г. № 223-Ф3 «О закупках товаров, работ, услуг отдельными видами юридических лиц» (ст. 4) однозначно формируют обязательные требования использования в качестве приоритетных национальных стандартов и сводов правил РФ (или ЕАЭС).
При этом, как уже упоминалось, эти требования распространяются как на реализуемые в настоящее время, так и на уже созданные проекты.
Индустрия СПГ как объект стандартизации представляет сложную систему объектов производства и потребления СПГ. Для грамотного и логичного выстраивания системы документов по стандартизации сам объект стандартизации необходимо структурировать по нескольким уровням.
Структурное деление индустрии СПГ
Уровень Структурные единицы
Объекты Система Индустрия СПГ
Подсистема Крупнотоннажное производство и потребление СПГ Малотоннажное производство и потребление СПГ Морские объекты СПГ Сухопутная транспортировка СПГ
Производственный комплекс Крупнотоннажный завод СПГ Приемный терминал Малотоннажный комплекс производства СПГ Приемно- раздаточный комплекс Танкер; плавучий завод/приемный терминал; завод/приемный терминал на ОГТ* Транспортное средство
Производственный объект Технологические установки; портовые сооружения; узлы слива-налива в цистерны
Технологическое оборудование Машины и аппараты; емкости; контрольно-измерительные приборы и средства автоматизации
Узлы и детали Технологические трубопроводы; соединительная и запорная арматура; контактные и распределительные устройства
Материалы Конструкционные материалы; изоляционные материалы; технологические материалы
Субъекты Персонал Профессиональная подготовка и переподготовка персонала
Пример структурного деления индустрии СПГ приведен в таблице. Каждый уровень имеет определенный набор структурных единиц. Так, например, уровень «Производственный комплекс. Танкер» включает, соответственно, танкер с несущими танками и танкер с мембранными танками, а уровень «Производственный комплекс. Транспортное средство» - автомобильный, речной и железнодорожный транспорт для перевозки СПГ
Уровень «Производственный комплекс. Приемно-раздаточ-ный комплекс» в зависимости от назначения СПГ будет включать регазификационный комплекс для целей газификации жилых и производственных объектов, комплекс перевалки СПГ (так называемые сателлитные установки, цель которых - перевалка СПГ с одного вида транспорта на другой для дальнейшего распределения по территории региона или страны) и криогенный заправочный комплекс для различных видов транспорта.
Уровень «Производственный объект. Установка» включает
как минимум следующие установки:
• входные для первичной очистки природного газа;
• очистки от кислых компонентов;
• осушки;
• очистки от ртути;
• сжижения;
• хранения СПГ (на производстве СПГ, на средстве транспортировки, на приемном терминале, пункте регазификации);
• хранения хладагентов;
• фракционирования;
• стабилизации газового конденсата;
• испарительные (на приемных терминалах и пунктах регазифи-кации);
•реконденсации (на танке-рах-метановозах и приемных терминалах);
• газотурбинные;
• силовые (на танкерах-мета-новозах);
• вспомогательные (производства азота, очистки сточных вод, производства электроэнергии и др.).
К этой же группе следует отнести строительные площадки,
площадки для размещения оборудования, здания и сооружения, например причалы.
К уровню «Технологическое оборудование» относятся насосы, компрессоры, детандеры, ректификационные колонны,теплообмен-ные аппараты (кожухотрубчатые, спиральновитые, ребристо-пластинчатые, аппараты воздушного охлаждения), абсорберы, адсорберы, десорберы, сепараторы, резервуары, стендеры для загрузки-разгрузки танкеров и т. д.
Данная структуризация индустрии СПГ позволяет:
• выявить соответствие сфер применения существующих национальных документов по стандартизации и структурных единиц индустрии СПГ;
• выявить те структурные единицы, для которых отсутствуют документы по стандартизации;
• оценить возможность гармонизации зарубежных стандартов для тех структурных единиц, применительно к которым отсутствуют документы по стандартизации;
• разработать недостающие документы и сформировать на-
Общесистемные стандарты. Характеристики и свойства СПГ
Подсистемные стандарты. Общие требования
л
J
Проектирование и эксплуатация производственных комплексов Проектирование и эксплуатация производственных объектов
Проектирование, изготовление, испытания, эксплуатация, диагностика и ремонт технологического оборудования
Проектирование, изготовление, испытания и эксплуатация узлов и деталей Требования к материалам__у
Профессиональный стандарт
Рис. 2. Принцип построения национальной системы стандартизации в области индустрии СПГ
циональную систему стандартизации.
В основе системы документов по стандартизации должен лежать принцип иерархии в соответствии с представленной таблицей. Чем выше уровень, тем более общим является документ по стандартизации.Так, к системным стандартам следует отнести документы по общим характеристикам и анализу СПГ например стандарт EN 1160 Installations and Equipment for Liquefied Natural Gas. General Characteristics of Liquefied Natural Gas («Установки и оборудование для сжиженного природного газа. Общие характеристики сжиженного природного газа») или ГОСТ Р 56021-2014 «Газ горючий природный сжиженный. Топливо для двигателей внутреннего сгорания и энергетических установок. Технические условия».
Примерами подсистемных стандартов служат:
• NFPA 59А Production, Storage, and Handling of Liquefied Natural Gas (LNG) («Производство, хранение и перекачка сжиженного природного газа (СПГ)»), США;
• EN 1473:2007 Installation and Equipment for Liquefied Natural Gas - Design of Onshore Installations («Установки и оборудование для сжиженного природного газа. Проектирование наземных установок»), Евросоюз;
• ГОСТ Р 55892-2013 «Объекты малотоннажного производства и потребления сжиженного природного газа. Общие технические требования».
Следует помнить, что если для производственных комплексов объектов существуют требования к проектированию, строительству, пусконаладочным работам и эксплуатации, то для технологического оборудования должны выполняться требования к проектированию, изготовлению, ис-пытаниям,эксплуатации, диагностике и ремонту, оформленные
соответствующими документами по стандартизации. Качество узлов и деталей технологического оборудования, как правило, регламентируется требованиями к проектированию, изготовлению и испытаниям.
На рис. 2 приведена система иерархии национальной системы стандартизации в области СПГ Системные и подсистемные стандарты, а также требования к производственным комплексам должны, по мнению авторов, иметь статус национальных стандартов (ГОСТ, ГОСТ Р) или свода правил (СП) [1]. Требования к технологическому оборудованию, узлам,деталям и материалам могут носить характер стандарта организации (СТО) или технических условий (ТУ). Квалификационные требования к персоналу, имеющему право работать в данной отрасли энергетики, должны быть оформлены в виде профессионального стандарта (ПС).
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ СТАНДАРТИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ
№ 4 | 751 | 2017 г.
Организация работ по национальной стандартизации (или стандартизации в рамках ЕАЭС) должна осуществляться с учетом одной из важнейших на сегодняшний день и ближайшую перспективу целей - локализации производства при решении задачи импортонезависимости.
Мировой опыт создания проектов СПГ основан на широкой кооперации индустриального потенциала различных стран. Международная практика такова, что автономными усилиями одного государства нереально обеспечить все жизненные циклы проекта СПГ (включая проектирование и изготовление технологического оборудования) с соблюдением принципа конкурентоспособности. В связи с этим при формировании отечественной программы локализации подсистем и оборудования, включая этап стандартизации, необходимо осуществить ранжирование объектов, выделив из общего перечня систем, подсистем и оборудования ключевые, критические объекты, и именно на них сконцентрировать внимание [2].
Таким образом, зарождение отечественной индустрии СПГ, возможность для России войти в узкий круг производителей СПГ-оборудования для международных проектов выявили необходимость разработки национальной системы стандартизации объектов СПГ При этом стоит отметить, что разумный подход к составлению документов по стандар-
тизации может стимулировать развитие в стране средне- и малотоннажного производства СПГ Известно, что автономная газификация регионов России на основе СПГ идет очень медленно. Одной из причин торможения является высокая стоимость СПГ для потребителя. Требования к качеству СПГ диктуются сферой его конечного использования: электроэнергетикой, промышленностью, коммунальным хозяйством, ракетно-космической техникой или транспортом. Качество сжиженного газа, предназначенного, к примеру, для выработки электроэнергии, определяется параметрами газовых турбин, для которых большую роль играет теплотворная способность газа, на которую оказывает влияние компонентный состав газа, а именно строго регламентированное содержание углеводородов С2+. Следовательно, при производстве такого СПГ необходимо дополнительно очищать газ от углеводородов тяжелее метана. То же относится и к производству топлива для авиации и космической техники, в котором содержание метана должно быть на уровне 99 % (СПГ высокой чистоты марки «А») [3]. Все это ведет к строительству дополнительных блоков очистки газа, к удорожанию производственных установок и в итоге к повышению себестоимости СПГ и конечной стоимости газа. То есть такой газ вообще не применим для автономной газификации в силу его высокой стоимости для
конечного потребителя. И если в крупнотоннажном производстве повышение качества выпускаемого СПГ не сильно скажется на его себестоимости, то в малотоннажном производстве стоимость подготовки газа может играть решающую роль в формировании конечной цены СПГ
В то же время газ для котельных, применяющихся для отопления жилых и производственных объектов, допускает содержание углеводородов С2+ в больших количествах, т. е. его качество может соответствовать маркам «Б» или «В», в которых содержание метана определяется как, соответственно, 80 или 75 % [3]. В этом случае производство СПГ становится более рентабельным, и более дешевый СПГ будет востребован для автономной газификации.
Таким образом, разработка документов по стандартизации должна учитывать также разделение производственных установок СПГ по назначению. Появление спроса на более дешевый СПГ даст развитие производству СПГ в различных регионах страны. В свою очередь, строительство новых производственных установок не только создает дополнительные рабочие места, но и способствует реализации программы автономной газификации промышленных объектов и жилищно-коммунального хозяйства, что способствует решению ряда проблем энергообеспечения регионов и повышению жизненного уровня населения. ■
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ «О стандартизации в Российской Федерации» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://publication.pravo.gov.ru/Document/View/0001201506300047 (дата обращения: 03.04.2017 г.)
2. Кершенбаум В.Я. НГК - Архипелаг импортозамещения. М.: НИНГ, 2015. 338 с.
3. ГОСТ Р 56021-2014. Газ горючий природный сжиженный. Топливо для двигателей внутреннего сгорания и энергетических установок. Технические условия [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://gostexpert.ru/data/files/56021-2014/66152.pdf (дата обращения: 03.04.2017 г.)
REFERENCES
1. Federal Law as of June 29, 2015 No. 162-FZ«On Standardization in the Russian Federation». Access mode: http://publication.pravo.gov.ru/ Document/View/0001201506300047 (Access date: April 3, 2017). (In Russian)
2. Kershenbaum V.Ya. The Oil and Gas Complex is an Import Phase-Out Archipelago. Moscow, National Oil andGas Institute, 2015, 338 pp. (In Russian)
3. GOST R 56021-2014. Combustible Liquefied Natural Gas. Fuel for Internal-Combustion Engines and Generating Units. Specifications. Access mode: http://gostexpert.ru/data/files/56021-2014/66152.pdf (Access date: April 3, 2017). (In Russian)
