液化天然氣罐式集裝箱特點(diǎn)及優(yōu)劣分析

孫強(qiáng)

中海油遼寧天然氣有限責(zé)任公司（遼寧 營(yíng)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(lái)越多的青睞[1]。如今，世界上有不少國(guó)家都將LNG作為首選燃料使用，天然氣也因此在能源供應(yīng)中的比例逐年增加[2]。LNG不僅有利于調(diào)峰儲(chǔ)存，還適用于城市民用燃?xì)饣蚬S的燃料[3]。僅在我國(guó)就有不少汽車(chē)、船舶以及飛機(jī)等交通運(yùn)輸工具都將其作為燃料[4]。液化天然氣罐式集裝箱（簡(jiǎn)稱(chēng)LNG罐箱）的出現(xiàn)，極大方便了人們對(duì)于液化天然氣的使用[5]。基于LNG罐箱實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其結(jié)構(gòu)與原理等方面進(jìn)行歸納總結(jié)，以期為相關(guān)機(jī)構(gòu)和操作人員研究提供借鑒。

1 LNG罐箱的結(jié)構(gòu)

LNG罐箱由集裝箱框架、LNG低溫液體罐、操作箱、管路系統(tǒng)等主要裝置組成（圖1）。采用優(yōu)質(zhì)鋼材，安全性高，適用于LNG這樣有特殊要求的介質(zhì)。其中LNG低溫液體罐為儲(chǔ)運(yùn)液化天然氣的移動(dòng)式壓力容器，由內(nèi)罐、外殼和高真空多層絕熱的夾層空間組成。罐體的一側(cè)設(shè)置操作箱，內(nèi)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(jì)、手閥和其他控制系統(tǒng)等，集中布置有助于裝卸車(chē)的操作[6]。

圖1 LNG罐箱結(jié)構(gòu)圖

2 LNG罐箱的工作原理

LNG罐箱是常規(guī)集裝箱在LNG方面的有效應(yīng)用，既滿足了國(guó)際通行的集裝箱標(biāo)準(zhǔn)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(shí)對(duì)放置在其框架內(nèi)部的低溫液體罐的安全起到了很好的保護(hù)作用。由于LNG罐箱本身并未配置自增壓氣化器，當(dāng)需要進(jìn)行LNG裝卸作業(yè)時(shí)，可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的LNG輸送泵進(jìn)行裝卸作業(yè)，也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)有的自增壓氣化器進(jìn)行卸車(chē)[7-9]。較之常用的LNG半掛式槽車(chē)，LNG罐箱因自身的特殊性，可使用罐內(nèi)氣體通過(guò)氣源閥門(mén)直接控制該系統(tǒng)的緊急切斷閥，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)自身工作的需要[10-11]（圖2）。

圖2 操作箱

3 LNG罐箱的發(fā)展使用情況

LNG罐箱在國(guó)外具有50多年的成熟發(fā)展史。1967年，首個(gè)符合ISO標(biāo)準(zhǔn)的LNG罐箱誕生于英國(guó)。到了20世紀(jì)90年代，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家及地區(qū)，已經(jīng)進(jìn)入陸路、水路和鐵路等多式聯(lián)運(yùn)商業(yè)運(yùn)營(yíng)階段。

在我國(guó)，LNG罐箱雖然起步較晚，近幾年發(fā)展卻十分迅速。2002年，中集圣達(dá)因制造出我國(guó)第一個(gè)高真空多層絕熱LNG罐箱。2018年以來(lái)，LNG罐箱多式聯(lián)運(yùn)備受業(yè)內(nèi)青睞，2018年11月13日，“樂(lè)從號(hào)”在遼寧錦州港完成了最后65個(gè)LNG罐箱的卸載工作，圓滿結(jié)束我國(guó)首次大規(guī)模LNG罐箱多式聯(lián)運(yùn)試點(diǎn)工作。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前全國(guó)已有共計(jì)1 000個(gè)左右的LNG罐箱投運(yùn)，LNG罐箱的陸路、跨洋與海陸聯(lián)運(yùn)均已實(shí)現(xiàn)[12]。

4 LNG罐箱充裝流程

LNG罐箱充裝主要分為7個(gè)操作步驟（圖3）：充裝作業(yè)前的安全檢查、過(guò)磅和行駛、氣液管線的連接、驗(yàn)漏和置換、降壓和冷卻、LNG裝車(chē)作業(yè)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(xiàng)不合格、一車(chē)不充裝”的原則，按照GB/T 20368—2021《液化天然氣（LNG）生產(chǎn)、儲(chǔ)存和裝運(yùn)》及裝車(chē)單位的安全管理制度，LNG充裝檢查標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)輛本體、LNG罐箱和駕駛員進(jìn)行安全檢查。進(jìn)廠前，駕駛員將車(chē)輛本體排氣管安裝防火罩，LNG充裝操作人員對(duì)LNG罐箱罐體進(jìn)行安全檢查并對(duì)駕駛員進(jìn)行安全教育，檢查內(nèi)容如圖4所示。同時(shí)，安保人員督促LNG罐箱駕駛員、押運(yùn)員將隨身攜帶的手機(jī)、打火機(jī)及管制刀具等危險(xiǎn)物品交保安室管理。LNG充裝操作人員按照槽車(chē)安全管理要求檢查無(wú)問(wèn)題后方可允許進(jìn)廠。

圖4 檢查表

4.2 過(guò)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(chē)速上磅稱(chēng)重，待計(jì)量人員完成皮重稱(chēng)重后，方可下磅。駕駛員按規(guī)定路線行駛進(jìn)入指定的LNG充裝棧臺(tái)進(jìn)行充裝作業(yè)。

4.3 氣液管線的連接

LNG罐箱?？吭谥付ㄎ恢?，左右兩側(cè)車(chē)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(chē)臂氣液相接口連接。液相連接可使得LNG經(jīng)各個(gè)閥門(mén)后進(jìn)入LNG低溫液體罐；氣相連接有助于平衡罐內(nèi)的壓力，防止超壓。

4.4 驗(yàn)漏和置換

通過(guò)氮?dú)夤芫W(wǎng)引壓入氣，對(duì)緊固后的法蘭連接處用肥皂水進(jìn)行泄漏測(cè)試，防止其在充裝過(guò)程中發(fā)生泄漏。同時(shí)，氮?dú)夤芫W(wǎng)有助于對(duì)裝車(chē)臂、氣液相管線內(nèi)的空氣進(jìn)行置換和雜質(zhì)吹掃，防止形成爆炸環(huán)境。

4.5 降壓和冷卻

通過(guò)打開(kāi)LNG罐箱氣相手閥、氣相緊急切斷閥和氣相車(chē)臂的手閥，將LNG低溫液體罐內(nèi)的壓力進(jìn)行有效泄壓。目的是防止LNG充裝過(guò)程中由于壓力的快速升高，超過(guò)LNG低溫液體罐內(nèi)設(shè)定的壓力而造成危險(xiǎn)。

通過(guò)小流量的LNG進(jìn)入LNG低溫液體罐的方法可有效地判斷該罐的保冷性，同時(shí)可防止罐內(nèi)壓力急劇升高而無(wú)法控制。

4.6 LNG裝車(chē)作業(yè)

打開(kāi)車(chē)臂與LNG罐箱的液相閥門(mén)，通過(guò)LNG輸送泵進(jìn)行裝液，并在此過(guò)程中注意LNG罐箱壓力表、液位計(jì)和所在棧臺(tái)流量計(jì)的變化，以此判斷操作氣液相閥門(mén)的開(kāi)合度。當(dāng)LNG罐箱內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)液位及中控系統(tǒng)設(shè)定的裝載量達(dá)到指定要求時(shí)，LNG輸送泵自動(dòng)打開(kāi)回流閥，現(xiàn)場(chǎng)工作人員關(guān)閉進(jìn)液閥門(mén)，停止裝車(chē)作業(yè)。如出現(xiàn)氣相管線溫度低于-140℃或LNG罐箱壓力增長(zhǎng)較快時(shí)可判定超裝，可通過(guò)氣相管線與開(kāi)大BOG回收裝置管線閥門(mén)進(jìn)行泄壓，并導(dǎo)通卸液管線將LNG管線內(nèi)多余的液態(tài)進(jìn)行卸車(chē)作業(yè)。

4.7 吹掃及回磅

打開(kāi)裝車(chē)臂上氮?dú)獯祾呤珠y，將裝車(chē)臂內(nèi)殘余的LNG通過(guò)上進(jìn)液手閥吹進(jìn)LNG低溫液體罐內(nèi)。這樣做不僅有助于保護(hù)操作人員在拆卸裝車(chē)臂時(shí)自身的安全，防止凍傷現(xiàn)象的發(fā)生，還避免了資源的浪費(fèi)。

一切完成后，拆除靜電釋放夾和移除三角木，相關(guān)車(chē)輛緩慢駛向計(jì)量區(qū)進(jìn)行計(jì)量。

5 LNG罐箱的優(yōu)勢(shì)

5.1 運(yùn)輸方式靈活便捷

以LNG罐箱為載體，有效地推進(jìn)LNG儲(chǔ)運(yùn)方式的一體化，實(shí)現(xiàn)了多式聯(lián)運(yùn)的現(xiàn)代化運(yùn)輸方式[13-14]。通過(guò)多式聯(lián)運(yùn)，可以實(shí)現(xiàn)海運(yùn)與陸運(yùn)、公路與鐵路等方式的結(jié)合，具有經(jīng)濟(jì)、靈活、便捷的特點(diǎn)，可有效地將LNG送至更遠(yuǎn)的地區(qū)，擴(kuò)大消費(fèi)市場(chǎng)。同時(shí)，因LNG罐箱具有“一罐到底、門(mén)到門(mén)服務(wù)”的特點(diǎn)，可最大限度地發(fā)揮其物流優(yōu)勢(shì)，提高自身市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

5.2 全程處于密封狀態(tài)

基于LNG罐箱自身的儲(chǔ)運(yùn)模式，在整個(gè)物流模式中：充裝、運(yùn)輸（陸運(yùn)、海運(yùn)等多種運(yùn)輸模式）、倉(cāng)儲(chǔ)、消費(fèi)等過(guò)程中，大大減少了換裝、氣化等中間環(huán)節(jié)，有效地將泄漏等危險(xiǎn)系數(shù)降低，而且整個(gè)過(guò)程都在全密封的狀態(tài)下進(jìn)行充裝和卸車(chē)作業(yè)，極大地增加了安全系數(shù)[15-16]。

5.3 具備多樣功能性

與傳統(tǒng)的低溫液體槽車(chē)相比，LNG罐箱集運(yùn)輸和儲(chǔ)存于一身。既可以作為運(yùn)載工具使用，又可當(dāng)成儲(chǔ)罐用于液化天然氣儲(chǔ)存[17]。

普通的LNG槽車(chē)，大都以掛車(chē)為主，但車(chē)體一般不分離，具有“重車(chē)送貨，空車(chē)回裝”的特點(diǎn)，且難以大批量運(yùn)輸，使得車(chē)輛運(yùn)輸資源和時(shí)間利用率大大的浪費(fèi)?；贚NG罐箱的物流模式，可采用多式聯(lián)運(yùn)的運(yùn)輸方式，LNG罐箱也可采用掛車(chē)運(yùn)輸，且運(yùn)輸批量大。同時(shí)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(yùn)效率和罐箱使用率。

5.4 利于市場(chǎng)價(jià)格的穩(wěn)定

在國(guó)家能源結(jié)構(gòu)持續(xù)調(diào)整的形式下，LNG罐箱為緩解天然氣市場(chǎng)供應(yīng)緊張?zhí)峁┝擞辛ΡＵ稀NG罐箱有助于國(guó)內(nèi)天然氣供氣氣源的多元化發(fā)展，并對(duì)國(guó)家能源安全穩(wěn)定供應(yīng)，平抑國(guó)內(nèi)的LNG的終端銷(xiāo)售價(jià)格，推進(jìn)天然氣的大規(guī)模應(yīng)用，建立一體化的液化天然氣價(jià)值鏈都具有巨大的推助力。

5.5 促進(jìn)中小企業(yè)發(fā)展

隨著我國(guó)LNG進(jìn)口量保持著高速增長(zhǎng)，越來(lái)越多的企業(yè)參與到LNG貿(mào)易行業(yè)中來(lái)。通常情況下，大型接收站、LNG運(yùn)輸船和專(zhuān)業(yè)的停靠碼頭均需要國(guó)家的戰(zhàn)略性投資，且大都由國(guó)有大型石油公司主要控股，并由其負(fù)責(zé)主要環(huán)節(jié)的管理和營(yíng)運(yùn)。中小型企業(yè)因自身的局限性，只能通過(guò)與國(guó)有大型石油公司進(jìn)行協(xié)商來(lái)購(gòu)買(mǎi)或租用相關(guān)設(shè)施，這就不可避免地造成了國(guó)有大型石油公司的壟斷地位[18]。

采用LNG罐箱作為L(zhǎng)NG的儲(chǔ)運(yùn)方式，可以避免建設(shè)專(zhuān)用的LNG碼頭、LNG接收站等項(xiàng)目所需的大量費(fèi)用，同時(shí)不再需要建造或者租用LNG運(yùn)輸船，直接使用現(xiàn)有的貨船，極大地節(jié)省了一些不必要的貿(mào)易環(huán)節(jié)和開(kāi)支[19]。僅利用現(xiàn)有集裝箱碼頭卸貨，就可以通過(guò)集裝箱車(chē)輛直接運(yùn)輸?shù)接脩裟抢?。這種新的貿(mào)易方式不僅有助于擴(kuò)大貿(mào)易范圍，打破LNG進(jìn)口的壟斷，還在某種程度上有效地吸引更多地民營(yíng)企業(yè)進(jìn)來(lái)，提高LNG在能源領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力，并對(duì)其市場(chǎng)開(kāi)發(fā)、產(chǎn)品應(yīng)用都有重要影響。

6 LNG罐箱的局限性

6.1 缺乏專(zhuān)業(yè)人才

LNG罐箱因其危險(xiǎn)化學(xué)品的特殊性，在質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)要求和制作工藝上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的集裝箱。再加上相關(guān)資質(zhì)和經(jīng)營(yíng)手續(xù)等方面，因此，LNG罐箱的制作運(yùn)營(yíng)成本大大超過(guò)普通的集裝箱。

LNG罐箱在儲(chǔ)運(yùn)的過(guò)程中，需要專(zhuān)業(yè)的操作人員進(jìn)行一系列工作。同時(shí)，配備相關(guān)的專(zhuān)業(yè)管理人才能有效地提高LNG罐箱的周轉(zhuǎn)率和資源的使用率，這都間接加大了企業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理難度。

6.2 隨機(jī)流動(dòng)性大

因LNG罐箱具有很強(qiáng)的流動(dòng)性，因此，“隨機(jī)分配”的配貨方式便無(wú)可避免。對(duì)于LNG罐箱承運(yùn)司機(jī)來(lái)說(shuō)，只是其負(fù)責(zé)的一趟任務(wù)，難以準(zhǔn)確匯報(bào)罐箱的使用情況，僅憑作業(yè)前的安全檢查無(wú)法從根本上避免問(wèn)題的發(fā)生。同時(shí)，相比專(zhuān)職司機(jī)所駕駛的低溫罐槽車(chē)，LNG罐箱難以在保養(yǎng)和維護(hù)上用心。

6.3 需專(zhuān)有的裝車(chē)棧臺(tái)

現(xiàn)有的LNG裝車(chē)棧臺(tái)大都以LNG半掛式運(yùn)輸槽車(chē)為主，使得其在設(shè)計(jì)和操作上有許多地方不適于LNG罐箱。因LNG半掛式運(yùn)輸槽車(chē)和LNG罐箱連接的部位不同造成受力點(diǎn)也不一樣，這就使得裝車(chē)臂與LNG罐箱連接較為困難且對(duì)裝卸車(chē)臂的萬(wàn)向節(jié)、拉斷閥和法蘭盤(pán)都有一定程度的損害，在增加維護(hù)保養(yǎng)的頻率和費(fèi)用的同時(shí)，危險(xiǎn)系數(shù)也相應(yīng)地增加。

由于罐體與操作方式的不同，使得停靠的位置也不大一樣。在某些單位，兩種車(chē)輛?？糠较蛘孟喾?，LNG罐箱與現(xiàn)有的進(jìn)出棧臺(tái)的標(biāo)識(shí)、行駛路線和緊急逃生路線大相徑庭。同時(shí)，LNG罐箱需要相當(dāng)準(zhǔn)確地?？吭谘b卸車(chē)臂有效地連接范圍之內(nèi)，較于LNG半掛式運(yùn)輸槽車(chē)具有空間小、操作不便的局限性[20]。

6.4 司機(jī)缺乏應(yīng)急處理能力

LNG罐箱承運(yùn)司機(jī)大都是以集裝箱普通貨運(yùn)司機(jī)為班底，通過(guò)取得道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸證、道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸駕駛證及押運(yùn)證便直接從事相關(guān)工作。這就使得司機(jī)在處理突發(fā)事件時(shí)，缺乏相應(yīng)的應(yīng)急處理能力，難以有效地將危害率降低。同時(shí)，因司機(jī)的入職門(mén)檻低、文化水平不高和流動(dòng)性較大的特點(diǎn)，進(jìn)一步加大了裝卸和承運(yùn)過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

7 建議與對(duì)策

7.1 注重人才培養(yǎng)

人才資源的培養(yǎng)對(duì)于提高我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力是十分關(guān)鍵的。政府部門(mén)要在宏觀政策上起引導(dǎo)作用，鼓勵(lì)、支持和加大行業(yè)協(xié)會(huì)、企業(yè)單位在LNG人才方面培育力度，構(gòu)建起一支專(zhuān)業(yè)技術(shù)強(qiáng)、數(shù)量充足的LNG人才隊(duì)伍。企業(yè)可通過(guò)員工專(zhuān)業(yè)水平、職業(yè)技能等級(jí)鑒定等方面從優(yōu)評(píng)定其薪酬，這樣不僅有助于調(diào)動(dòng)員工的工作積極性，還在一定程度上促進(jìn)企業(yè)健康發(fā)展。同時(shí)，企業(yè)可根據(jù)自身的特點(diǎn)，建立多方位的工作交流渠道，通過(guò)聯(lián)盟合作的方式將各自的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮利用，增強(qiáng)企業(yè)在LNG市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

7.2 引入新科技

在5G時(shí)代的大背景下，網(wǎng)絡(luò)信息化變得極為便捷。通過(guò)數(shù)據(jù)大平臺(tái)、云端共享等新興科技，有助于LNG市場(chǎng)蓬勃發(fā)展。通過(guò)新的科技手段，在很大程度上有助于各方及時(shí)掌握LNG罐箱的相關(guān)使用情況，這對(duì)資源的分配和利用有著極大的幫助。

7.3 進(jìn)行智能化改造

企業(yè)在原有的基礎(chǔ)上，可以通過(guò)裝車(chē)棧臺(tái)進(jìn)行部分改造用以滿足LNG罐箱的充裝需求。這不僅節(jié)省了新建專(zhuān)有LNG罐箱充裝作業(yè)棧臺(tái)所需要的大量資金，還可以通過(guò)智能化改造提升LNG充裝過(guò)程中的效率及風(fēng)險(xiǎn)把控。

7.4 提高應(yīng)急處置能力

我國(guó)《安全生產(chǎn)法》中明確規(guī)定：生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位應(yīng)當(dāng)制定本單位生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援預(yù)案，與所在地縣級(jí)以上地方人民政府組織制定的生產(chǎn)安全事故應(yīng)急救援預(yù)案相銜接，并定期組織演練。因此，地方政府、工業(yè)園區(qū)、港區(qū)碼頭、運(yùn)輸及經(jīng)營(yíng)企業(yè)等應(yīng)重視生產(chǎn)安全和應(yīng)急處置的工作，編訂完善應(yīng)急預(yù)案，定期進(jìn)行聯(lián)合演練。同時(shí)，做好文字整理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和信息上報(bào)的工作，將各單位制定的具體實(shí)施方案納入考核，以此督促企業(yè)重視安全和應(yīng)急處置的相關(guān)工作。

8 結(jié)論

通過(guò)結(jié)合LNG罐箱的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，圍繞其特點(diǎn)和優(yōu)劣性進(jìn)行總結(jié)分析，得到下列結(jié)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(yè)健康發(fā)展和經(jīng)濟(jì)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(jīng)驗(yàn)。從長(zhǎng)久來(lái)看，對(duì)我國(guó)LNG產(chǎn)業(yè)運(yùn)輸與銷(xiāo)售單元有著巨大推助力。

2）在普及率方面，當(dāng)前LNG罐箱遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于半掛式槽車(chē)，承載量少、運(yùn)輸成本大是最基本原因。因此，在這方面還需要根據(jù)國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)現(xiàn)狀制定相應(yīng)的解決方法。

3）針對(duì)LNG罐箱現(xiàn)有優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)有效利用冬季LNG需求量大、可用于天然氣調(diào)峰、多式聯(lián)運(yùn)優(yōu)勢(shì)以及天然氣管網(wǎng)不能通達(dá)的城鎮(zhèn)或重點(diǎn)客戶需求等特點(diǎn)，在市場(chǎng)占有率上有所突破。