液化天然氣罐式集裝箱特點及優劣分析

孫強

中海油遼寧天然氣有限責任公司（遼寧 營口 115009）

LNG（Liquefied Natural Gas液化天然氣）作為一種安全、清潔、高效的新型能源，受到越來越多的青睞[1]。如今，世界上有不少國家都將LNG作為首選燃料使用，天然氣也因此在能源供應中的比例逐年增加[2]。LNG不僅有利于調峰儲存，還適用于城市民用燃氣或工廠的燃料[3]。僅在我國就有不少汽車、船舶以及飛機等交通運輸工具都將其作為燃料[4]。液化天然氣罐式集裝箱（簡稱LNG罐箱）的出現，極大方便了人們對于液化天然氣的使用[5]。基于LNG罐箱實際操作經驗，對其結構與原理等方面進行歸納總結，以期為相關機構和操作人員研究提供借鑒。

1 LNG罐箱的結構

LNG罐箱由集裝箱框架、LNG低溫液體罐、操作箱、管路系統等主要裝置組成（圖1）。采用優質鋼材，安全性高，適用于LNG這樣有特殊要求的介質。其中LNG低溫液體罐為儲運液化天然氣的移動式壓力容器，由內罐、外殼和高真空多層絕熱的夾層空間組成。罐體的一側設置操作箱，內有液相管路、氣相管路、增壓管路、安全閥組合裝置、緊急切斷閥裝置、壓力表、液位計、手閥和其他控制系統等，集中布置有助于裝卸車的操作[6]。

圖1 LNG罐箱結構圖

2 LNG罐箱的工作原理

LNG罐箱是常規集裝箱在LNG方面的有效應用，既滿足了國際通行的集裝箱標準外形尺寸，有利于物資的堆放與排列，又在很大程度上減輕了集裝箱的非有效重量，同時對放置在其框架內部的低溫液體罐的安全起到了很好的保護作用。由于LNG罐箱本身并未配置自增壓氣化器，當需要進行LNG裝卸作業時，可通過現場的LNG輸送泵進行裝卸作業，也可通過現場專有的自增壓氣化器進行卸車[7-9]。較之常用的LNG半掛式槽車，LNG罐箱因自身的特殊性，可使用罐內氣體通過氣源閥門直接控制該系統的緊急切斷閥，以此來實現自身工作的需要[10-11]（圖2）。

圖2 操作箱

3 LNG罐箱的發展使用情況

LNG罐箱在國外具有50多年的成熟發展史。1967年，首個符合ISO標準的LNG罐箱誕生于英國。到了20世紀90年代，歐美等發達國家及地區，已經進入陸路、水路和鐵路等多式聯運商業運營階段。

在我國，LNG罐箱雖然起步較晚，近幾年發展卻十分迅速。2002年，中集圣達因制造出我國第一個高真空多層絕熱LNG罐箱。2018年以來，LNG罐箱多式聯運備受業內青睞，2018年11月13日，“樂從號”在遼寧錦州港完成了最后65個LNG罐箱的卸載工作，圓滿結束我國首次大規模LNG罐箱多式聯運試點工作。據不完全統計，目前全國已有共計1 000個左右的LNG罐箱投運，LNG罐箱的陸路、跨洋與海陸聯運均已實現[12]。

4 LNG罐箱充裝流程

LNG罐箱充裝主要分為7個操作步驟（圖3）：充裝作業前的安全檢查、過磅和行駛、氣液管線的連接、驗漏和置換、降壓和冷卻、LNG裝車作業和吹掃及回磅。

圖3 充裝流程圖

4.1 充裝前的安全檢查

本著“一項不合格、一車不充裝”的原則，按照GB/T 20368—2021《液化天然氣（LNG）生產、儲存和裝運》及裝車單位的安全管理制度，LNG充裝檢查標準對車輛本體、LNG罐箱和駕駛員進行安全檢查。進廠前，駕駛員將車輛本體排氣管安裝防火罩，LNG充裝操作人員對LNG罐箱罐體進行安全檢查并對駕駛員進行安全教育，檢查內容如圖4所示。同時，安保人員督促LNG罐箱駕駛員、押運員將隨身攜帶的手機、打火機及管制刀具等危險物品交保安室管理。LNG充裝操作人員按照槽車安全管理要求檢查無問題后方可允許進廠。

圖4 檢查表

4.2 過磅和行駛

安檢合格后的LNG罐箱，按照指定路線，以5 km/h的車速上磅稱重，待計量人員完成皮重稱重后，方可下磅。駕駛員按規定路線行駛進入指定的LNG充裝棧臺進行充裝作業。

4.3 氣液管線的連接

LNG罐箱?？吭谥付ㄎ恢?，左右兩側車胎處放置好三角木，連接靜電釋放夾。其氣液相接口分別與LNG裝車臂氣液相接口連接。液相連接可使得LNG經各個閥門后進入LNG低溫液體罐；氣相連接有助于平衡罐內的壓力，防止超壓。

4.4 驗漏和置換

通過氮氣管網引壓入氣，對緊固后的法蘭連接處用肥皂水進行泄漏測試，防止其在充裝過程中發生泄漏。同時，氮氣管網有助于對裝車臂、氣液相管線內的空氣進行置換和雜質吹掃，防止形成爆炸環境。

4.5 降壓和冷卻

通過打開LNG罐箱氣相手閥、氣相緊急切斷閥和氣相車臂的手閥，將LNG低溫液體罐內的壓力進行有效泄壓。目的是防止LNG充裝過程中由于壓力的快速升高，超過LNG低溫液體罐內設定的壓力而造成危險。

通過小流量的LNG進入LNG低溫液體罐的方法可有效地判斷該罐的保冷性，同時可防止罐內壓力急劇升高而無法控制。

4.6 LNG裝車作業

打開車臂與LNG罐箱的液相閥門，通過LNG輸送泵進行裝液，并在此過程中注意LNG罐箱壓力表、液位計和所在棧臺流量計的變化，以此判斷操作氣液相閥門的開合度。當LNG罐箱內的現場液位及中控系統設定的裝載量達到指定要求時，LNG輸送泵自動打開回流閥，現場工作人員關閉進液閥門，停止裝車作業。如出現氣相管線溫度低于-140℃或LNG罐箱壓力增長較快時可判定超裝，可通過氣相管線與開大BOG回收裝置管線閥門進行泄壓，并導通卸液管線將LNG管線內多余的液態進行卸車作業。

4.7 吹掃及回磅

打開裝車臂上氮氣吹掃手閥，將裝車臂內殘余的LNG通過上進液手閥吹進LNG低溫液體罐內。這樣做不僅有助于保護操作人員在拆卸裝車臂時自身的安全，防止凍傷現象的發生，還避免了資源的浪費。

一切完成后，拆除靜電釋放夾和移除三角木，相關車輛緩慢駛向計量區進行計量。

5 LNG罐箱的優勢

5.1 運輸方式靈活便捷

以LNG罐箱為載體，有效地推進LNG儲運方式的一體化，實現了多式聯運的現代化運輸方式[13-14]。通過多式聯運，可以實現海運與陸運、公路與鐵路等方式的結合，具有經濟、靈活、便捷的特點，可有效地將LNG送至更遠的地區，擴大消費市場。同時，因LNG罐箱具有“一罐到底、門到門服務”的特點，可最大限度地發揮其物流優勢，提高自身市場的競爭力。

5.2 全程處于密封狀態

基于LNG罐箱自身的儲運模式，在整個物流模式中：充裝、運輸（陸運、海運等多種運輸模式）、倉儲、消費等過程中，大大減少了換裝、氣化等中間環節，有效地將泄漏等危險系數降低，而且整個過程都在全密封的狀態下進行充裝和卸車作業，極大地增加了安全系數[15-16]。

5.3 具備多樣功能性

與傳統的低溫液體槽車相比，LNG罐箱集運輸和儲存于一身。既可以作為運載工具使用，又可當成儲罐用于液化天然氣儲存[17]。

普通的LNG槽車，大都以掛車為主，但車體一般不分離，具有“重車送貨，空車回裝”的特點，且難以大批量運輸，使得車輛運輸資源和時間利用率大大的浪費。基于LNG罐箱的物流模式，可采用多式聯運的運輸方式，LNG罐箱也可采用掛車運輸，且運輸批量大。同時采用“滿罐送貨、到了換罐、空罐返回”的模式，能極大地提高承運效率和罐箱使用率。

5.4 利于市場價格的穩定

在國家能源結構持續調整的形式下，LNG罐箱為緩解天然氣市場供應緊張提供了有力保障。LNG罐箱有助于國內天然氣供氣氣源的多元化發展，并對國家能源安全穩定供應，平抑國內的LNG的終端銷售價格，推進天然氣的大規模應用，建立一體化的液化天然氣價值鏈都具有巨大的推助力。

5.5 促進中小企業發展

隨著我國LNG進口量保持著高速增長，越來越多的企業參與到LNG貿易行業中來。通常情況下，大型接收站、LNG運輸船和專業的?？看a頭均需要國家的戰略性投資，且大都由國有大型石油公司主要控股，并由其負責主要環節的管理和營運。中小型企業因自身的局限性，只能通過與國有大型石油公司進行協商來購買或租用相關設施，這就不可避免地造成了國有大型石油公司的壟斷地位[18]。

采用LNG罐箱作為LNG的儲運方式，可以避免建設專用的LNG碼頭、LNG接收站等項目所需的大量費用，同時不再需要建造或者租用LNG運輸船，直接使用現有的貨船，極大地節省了一些不必要的貿易環節和開支[19]。僅利用現有集裝箱碼頭卸貨，就可以通過集裝箱車輛直接運輸到用戶那里。這種新的貿易方式不僅有助于擴大貿易范圍，打破LNG進口的壟斷，還在某種程度上有效地吸引更多地民營企業進來，提高LNG在能源領域的競爭力，并對其市場開發、產品應用都有重要影響。

6 LNG罐箱的局限性

6.1 缺乏專業人才

LNG罐箱因其危險化學品的特殊性，在質檢標準、行業要求和制作工藝上都遠遠高于普通的集裝箱。再加上相關資質和經營手續等方面，因此，LNG罐箱的制作運營成本大大超過普通的集裝箱。

LNG罐箱在儲運的過程中，需要專業的操作人員進行一系列工作。同時，配備相關的專業管理人才能有效地提高LNG罐箱的周轉率和資源的使用率，這都間接加大了企業的經營管理難度。

6.2 隨機流動性大

因LNG罐箱具有很強的流動性，因此，“隨機分配”的配貨方式便無可避免。對于LNG罐箱承運司機來說，只是其負責的一趟任務，難以準確匯報罐箱的使用情況，僅憑作業前的安全檢查無法從根本上避免問題的發生。同時，相比專職司機所駕駛的低溫罐槽車，LNG罐箱難以在保養和維護上用心。

6.3 需專有的裝車棧臺

現有的LNG裝車棧臺大都以LNG半掛式運輸槽車為主，使得其在設計和操作上有許多地方不適于LNG罐箱。因LNG半掛式運輸槽車和LNG罐箱連接的部位不同造成受力點也不一樣，這就使得裝車臂與LNG罐箱連接較為困難且對裝卸車臂的萬向節、拉斷閥和法蘭盤都有一定程度的損害，在增加維護保養的頻率和費用的同時，危險系數也相應地增加。

由于罐體與操作方式的不同，使得?？康奈恢靡膊淮笠粯印Ｔ谀承﹩挝唬瑑煞N車輛?？糠较蛘孟喾矗琇NG罐箱與現有的進出棧臺的標識、行駛路線和緊急逃生路線大相徑庭。同時，LNG罐箱需要相當準確地停靠在裝卸車臂有效地連接范圍之內，較于LNG半掛式運輸槽車具有空間小、操作不便的局限性[20]。

6.4 司機缺乏應急處理能力

LNG罐箱承運司機大都是以集裝箱普通貨運司機為班底，通過取得道路危險貨物運輸證、道路危險貨物運輸駕駛證及押運證便直接從事相關工作。這就使得司機在處理突發事件時，缺乏相應的應急處理能力，難以有效地將危害率降低。同時，因司機的入職門檻低、文化水平不高和流動性較大的特點，進一步加大了裝卸和承運過程中的風險系數。

7 建議與對策

7.1 注重人才培養

人才資源的培養對于提高我國LNG產業在國際市場上的競爭力是十分關鍵的。政府部門要在宏觀政策上起引導作用，鼓勵、支持和加大行業協會、企業單位在LNG人才方面培育力度，構建起一支專業技術強、數量充足的LNG人才隊伍。企業可通過員工專業水平、職業技能等級鑒定等方面從優評定其薪酬，這樣不僅有助于調動員工的工作積極性，還在一定程度上促進企業健康發展。同時，企業可根據自身的特點，建立多方位的工作交流渠道，通過聯盟合作的方式將各自的優勢發揮利用，增強企業在LNG市場的競爭力。

7.2 引入新科技

在5G時代的大背景下，網絡信息化變得極為便捷。通過數據大平臺、云端共享等新興科技，有助于LNG市場蓬勃發展。通過新的科技手段，在很大程度上有助于各方及時掌握LNG罐箱的相關使用情況，這對資源的分配和利用有著極大的幫助。

7.3 進行智能化改造

企業在原有的基礎上，可以通過裝車棧臺進行部分改造用以滿足LNG罐箱的充裝需求。這不僅節省了新建專有LNG罐箱充裝作業棧臺所需要的大量資金，還可以通過智能化改造提升LNG充裝過程中的效率及風險把控。

7.4 提高應急處置能力

我國《安全生產法》中明確規定：生產經營單位應當制定本單位生產安全事故應急救援預案，與所在地縣級以上地方人民政府組織制定的生產安全事故應急救援預案相銜接，并定期組織演練。因此，地方政府、工業園區、港區碼頭、運輸及經營企業等應重視生產安全和應急處置的工作，編訂完善應急預案，定期進行聯合演練。同時，做好文字整理、數據統計和信息上報的工作，將各單位制定的具體實施方案納入考核，以此督促企業重視安全和應急處置的相關工作。

8 結論

通過結合LNG罐箱的實際操作經驗，圍繞其特點和優劣性進行總結分析，得到下列結論。

1）如何安全有效地使用LNG罐箱是十分必要的。不僅有助于企業健康發展和經濟效益最大化，還在某種程度上提升了所涉及崗位工作人員的技能和經驗。從長久來看，對我國LNG產業運輸與銷售單元有著巨大推助力。

2）在普及率方面，當前LNG罐箱遠遠低于半掛式槽車，承載量少、運輸成本大是最基本原因。因此，在這方面還需要根據國家行業標準和市場現狀制定相應的解決方法。

3）針對LNG罐箱現有優點，應有效利用冬季LNG需求量大、可用于天然氣調峰、多式聯運優勢以及天然氣管網不能通達的城鎮或重點客戶需求等特點，在市場占有率上有所突破。