液化天然气罐式集装箱特点及优劣分析

孙强

中海油辽宁天然气有限责任公司（辽宁 营口 115009）

LNG（Liquefied Natural Gas液化天然气）作为一种安全、清洁、高效的新型能源，受到越来越多的青睐[1]。如今，世界上有不少国家都将LNG作为首选燃料使用，天然气也因此在能源供应中的比例逐年增加[2]。LNG不仅有利于调峰储存，还适用于城市民用燃气或工厂的燃料[3]。仅在我国就有不少汽车、船舶以及飞机等交通运输工具都将其作为燃料[4]。液化天然气罐式集装箱（简称LNG罐箱）的出现，极大方便了人们对于液化天然气的使用[5]。基于LNG罐箱实际操作经验，对其结构与原理等方面进行归纳总结，以期为相关机构和操作人员研究提供借鉴。

1 LNG罐箱的结构

LNG罐箱由集装箱框架、LNG低温液体罐、操作箱、管路系统等主要装置组成（图1）。采用优质钢材，安全性高，适用于LNG这样有特殊要求的介质。其中LNG低温液体罐为储运液化天然气的移动式压力容器，由内罐、外壳和高真空多层绝热的夹层空间组成。罐体的一侧设置操作箱，内有液相管路、气相管路、增压管路、安全阀组合装置、紧急切断阀装置、压力表、液位计、手阀和其他控制系统等，集中布置有助于装卸车的操作[6]。

图1 LNG罐箱结构图

2 LNG罐箱的工作原理

LNG罐箱是常规集装箱在LNG方面的有效应用，既满足了国际通行的集装箱标准外形尺寸，有利于物资的堆放与排列，又在很大程度上减轻了集装箱的非有效重量，同时对放置在其框架内部的低温液体罐的安全起到了很好的保护作用。由于LNG罐箱本身并未配置自增压气化器，当需要进行LNG装卸作业时，可通过现场的LNG输送泵进行装卸作业，也可通过现场专有的自增压气化器进行卸车[7-9]。较之常用的LNG半挂式槽车，LNG罐箱因自身的特殊性，可使用罐内气体通过气源阀门直接控制该系统的紧急切断阀，以此来实现自身工作的需要[10-11]（图2）。

图2 操作箱

3 LNG罐箱的发展使用情况

LNG罐箱在国外具有50多年的成熟发展史。1967年，首个符合ISO标准的LNG罐箱诞生于英国。到了20世纪90年代，欧美等发达国家及地区，已经进入陆路、水路和铁路等多式联运商业运营阶段。

在我国，LNG罐箱虽然起步较晚，近几年发展却十分迅速。2002年，中集圣达因制造出我国第一个高真空多层绝热LNG罐箱。2018年以来，LNG罐箱多式联运备受业内青睐，2018年11月13日，“乐从号”在辽宁锦州港完成了最后65个LNG罐箱的卸载工作，圆满结束我国首次大规模LNG罐箱多式联运试点工作。据不完全统计，目前全国已有共计1 000个左右的LNG罐箱投运，LNG罐箱的陆路、跨洋与海陆联运均已实现[12]。

4 LNG罐箱充装流程

LNG罐箱充装主要分为7个操作步骤（图3）：充装作业前的安全检查、过磅和行驶、气液管线的连接、验漏和置换、降压和冷却、LNG装车作业和吹扫及回磅。

图3 充装流程图

4.1 充装前的安全检查

本着“一项不合格、一车不充装”的原则，按照GB/T 20368—2021《液化天然气（LNG）生产、储存和装运》及装车单位的安全管理制度，LNG充装检查标准对车辆本体、LNG罐箱和驾驶员进行安全检查。进厂前，驾驶员将车辆本体排气管安装防火罩，LNG充装操作人员对LNG罐箱罐体进行安全检查并对驾驶员进行安全教育，检查内容如图4所示。同时，安保人员督促LNG罐箱驾驶员、押运员将随身携带的手机、打火机及管制刀具等危险物品交保安室管理。LNG充装操作人员按照槽车安全管理要求检查无问题后方可允许进厂。

图4 检查表

4.2 过磅和行驶

安检合格后的LNG罐箱，按照指定路线，以5 km/h的车速上磅称重，待计量人员完成皮重称重后，方可下磅。驾驶员按规定路线行驶进入指定的LNG充装栈台进行充装作业。

4.3 气液管线的连接

LNG罐箱停靠在指定位置，左右两侧车胎处放置好三角木，连接静电释放夹。其气液相接口分别与LNG装车臂气液相接口连接。液相连接可使得LNG经各个阀门后进入LNG低温液体罐；气相连接有助于平衡罐内的压力，防止超压。

4.4 验漏和置换

通过氮气管网引压入气，对紧固后的法兰连接处用肥皂水进行泄漏测试，防止其在充装过程中发生泄漏。同时，氮气管网有助于对装车臂、气液相管线内的空气进行置换和杂质吹扫，防止形成爆炸环境。

4.5 降压和冷却

通过打开LNG罐箱气相手阀、气相紧急切断阀和气相车臂的手阀，将LNG低温液体罐内的压力进行有效泄压。目的是防止LNG充装过程中由于压力的快速升高，超过LNG低温液体罐内设定的压力而造成危险。

通过小流量的LNG进入LNG低温液体罐的方法可有效地判断该罐的保冷性，同时可防止罐内压力急剧升高而无法控制。

4.6 LNG装车作业

打开车臂与LNG罐箱的液相阀门，通过LNG输送泵进行装液，并在此过程中注意LNG罐箱压力表、液位计和所在栈台流量计的变化，以此判断操作气液相阀门的开合度。当LNG罐箱内的现场液位及中控系统设定的装载量达到指定要求时，LNG输送泵自动打开回流阀，现场工作人员关闭进液阀门，停止装车作业。如出现气相管线温度低于-140℃或LNG罐箱压力增长较快时可判定超装，可通过气相管线与开大BOG回收装置管线阀门进行泄压，并导通卸液管线将LNG管线内多余的液态进行卸车作业。

4.7 吹扫及回磅

打开装车臂上氮气吹扫手阀，将装车臂内残余的LNG通过上进液手阀吹进LNG低温液体罐内。这样做不仅有助于保护操作人员在拆卸装车臂时自身的安全，防止冻伤现象的发生，还避免了资源的浪费。

一切完成后，拆除静电释放夹和移除三角木，相关车辆缓慢驶向计量区进行计量。

5 LNG罐箱的优势

5.1 运输方式灵活便捷

以LNG罐箱为载体，有效地推进LNG储运方式的一体化，实现了多式联运的现代化运输方式[13-14]。通过多式联运，可以实现海运与陆运、公路与铁路等方式的结合，具有经济、灵活、便捷的特点，可有效地将LNG送至更远的地区，扩大消费市场。同时，因LNG罐箱具有“一罐到底、门到门服务”的特点，可最大限度地发挥其物流优势，提高自身市场的竞争力。

5.2 全程处于密封状态

基于LNG罐箱自身的储运模式，在整个物流模式中：充装、运输（陆运、海运等多种运输模式）、仓储、消费等过程中，大大减少了换装、气化等中间环节，有效地将泄漏等危险系数降低，而且整个过程都在全密封的状态下进行充装和卸车作业，极大地增加了安全系数[15-16]。

5.3 具备多样功能性

与传统的低温液体槽车相比，LNG罐箱集运输和储存于一身。既可以作为运载工具使用，又可当成储罐用于液化天然气储存[17]。

普通的LNG槽车，大都以挂车为主，但车体一般不分离，具有“重车送货，空车回装”的特点，且难以大批量运输，使得车辆运输资源和时间利用率大大的浪费。基于LNG罐箱的物流模式，可采用多式联运的运输方式，LNG罐箱也可采用挂车运输，且运输批量大。同时采用“满罐送货、到了换罐、空罐返回”的模式，能极大地提高承运效率和罐箱使用率。

5.4 利于市场价格的稳定

在国家能源结构持续调整的形式下，LNG罐箱为缓解天然气市场供应紧张提供了有力保障。LNG罐箱有助于国内天然气供气气源的多元化发展，并对国家能源安全稳定供应，平抑国内的LNG的终端销售价格，推进天然气的大规模应用，建立一体化的液化天然气价值链都具有巨大的推助力。

5.5 促进中小企业发展

随着我国LNG进口量保持着高速增长，越来越多的企业参与到LNG贸易行业中来。通常情况下，大型接收站、LNG运输船和专业的停靠码头均需要国家的战略性投资，且大都由国有大型石油公司主要控股，并由其负责主要环节的管理和营运。中小型企业因自身的局限性，只能通过与国有大型石油公司进行协商来购买或租用相关设施，这就不可避免地造成了国有大型石油公司的垄断地位[18]。

采用LNG罐箱作为LNG的储运方式，可以避免建设专用的LNG码头、LNG接收站等项目所需的大量费用，同时不再需要建造或者租用LNG运输船，直接使用现有的货船，极大地节省了一些不必要的贸易环节和开支[19]。仅利用现有集装箱码头卸货，就可以通过集装箱车辆直接运输到用户那里。这种新的贸易方式不仅有助于扩大贸易范围，打破LNG进口的垄断，还在某种程度上有效地吸引更多地民营企业进来，提高LNG在能源领域的竞争力，并对其市场开发、产品应用都有重要影响。

6 LNG罐箱的局限性

6.1 缺乏专业人才

LNG罐箱因其危险化学品的特殊性，在质检标准、行业要求和制作工艺上都远远高于普通的集装箱。再加上相关资质和经营手续等方面，因此，LNG罐箱的制作运营成本大大超过普通的集装箱。

LNG罐箱在储运的过程中，需要专业的操作人员进行一系列工作。同时，配备相关的专业管理人才能有效地提高LNG罐箱的周转率和资源的使用率，这都间接加大了企业的经营管理难度。

6.2 随机流动性大

因LNG罐箱具有很强的流动性，因此，“随机分配”的配货方式便无可避免。对于LNG罐箱承运司机来说，只是其负责的一趟任务，难以准确汇报罐箱的使用情况，仅凭作业前的安全检查无法从根本上避免问题的发生。同时，相比专职司机所驾驶的低温罐槽车，LNG罐箱难以在保养和维护上用心。

6.3 需专有的装车栈台

现有的LNG装车栈台大都以LNG半挂式运输槽车为主，使得其在设计和操作上有许多地方不适于LNG罐箱。因LNG半挂式运输槽车和LNG罐箱连接的部位不同造成受力点也不一样，这就使得装车臂与LNG罐箱连接较为困难且对装卸车臂的万向节、拉断阀和法兰盘都有一定程度的损害，在增加维护保养的频率和费用的同时，危险系数也相应地增加。

由于罐体与操作方式的不同，使得停靠的位置也不大一样。在某些单位，两种车辆停靠方向正好相反，LNG罐箱与现有的进出栈台的标识、行驶路线和紧急逃生路线大相径庭。同时，LNG罐箱需要相当准确地停靠在装卸车臂有效地连接范围之内，较于LNG半挂式运输槽车具有空间小、操作不便的局限性[20]。

6.4 司机缺乏应急处理能力

LNG罐箱承运司机大都是以集装箱普通货运司机为班底，通过取得道路危险货物运输证、道路危险货物运输驾驶证及押运证便直接从事相关工作。这就使得司机在处理突发事件时，缺乏相应的应急处理能力，难以有效地将危害率降低。同时，因司机的入职门槛低、文化水平不高和流动性较大的特点，进一步加大了装卸和承运过程中的风险系数。

7 建议与对策

7.1 注重人才培养

人才资源的培养对于提高我国LNG产业在国际市场上的竞争力是十分关键的。政府部门要在宏观政策上起引导作用，鼓励、支持和加大行业协会、企业单位在LNG人才方面培育力度，构建起一支专业技术强、数量充足的LNG人才队伍。企业可通过员工专业水平、职业技能等级鉴定等方面从优评定其薪酬，这样不仅有助于调动员工的工作积极性，还在一定程度上促进企业健康发展。同时，企业可根据自身的特点，建立多方位的工作交流渠道，通过联盟合作的方式将各自的优势发挥利用，增强企业在LNG市场的竞争力。

7.2 引入新科技

在5G时代的大背景下，网络信息化变得极为便捷。通过数据大平台、云端共享等新兴科技，有助于LNG市场蓬勃发展。通过新的科技手段，在很大程度上有助于各方及时掌握LNG罐箱的相关使用情况，这对资源的分配和利用有着极大的帮助。

7.3 进行智能化改造

企业在原有的基础上，可以通过装车栈台进行部分改造用以满足LNG罐箱的充装需求。这不仅节省了新建专有LNG罐箱充装作业栈台所需要的大量资金，还可以通过智能化改造提升LNG充装过程中的效率及风险把控。

7.4 提高应急处置能力

我国《安全生产法》中明确规定：生产经营单位应当制定本单位生产安全事故应急救援预案，与所在地县级以上地方人民政府组织制定的生产安全事故应急救援预案相衔接，并定期组织演练。因此，地方政府、工业园区、港区码头、运输及经营企业等应重视生产安全和应急处置的工作，编订完善应急预案，定期进行联合演练。同时，做好文字整理、数据统计和信息上报的工作，将各单位制定的具体实施方案纳入考核，以此督促企业重视安全和应急处置的相关工作。

8 结论

通过结合LNG罐箱的实际操作经验，围绕其特点和优劣性进行总结分析，得到下列结论。

1）如何安全有效地使用LNG罐箱是十分必要的。不仅有助于企业健康发展和经济效益最大化，还在某种程度上提升了所涉及岗位工作人员的技能和经验。从长久来看，对我国LNG产业运输与销售单元有着巨大推助力。

2）在普及率方面，当前LNG罐箱远远低于半挂式槽车，承载量少、运输成本大是最基本原因。因此，在这方面还需要根据国家行业标准和市场现状制定相应的解决方法。

3）针对LNG罐箱现有优点，应有效利用冬季LNG需求量大、可用于天然气调峰、多式联运优势以及天然气管网不能通达的城镇或重点客户需求等特点，在市场占有率上有所突破。