揚州水產運輸聯盟

鐵路液化天然氣(LNG)集裝箱運輸可行性分析

天山雄鷹2020-01-09 08:52:24

本文內容章節如下:

1.?LNG的運輸種類及其特點

2. LNG鐵路運輸特點與現狀

3. 我國LNG鐵路運輸的可行性分析

4. LNG鐵路運輸的安全風險分析

5.?主要對策措施建議




01

LNG運輸種類及其特點

1) 海上LNG船運輸


海上LNG船運輸是大宗LNG貿易的最基本運輸方式,通過將天然氣液化后裝入專用船,經海洋、河流進行全球運輸。LNG船是國際公認的高技術、高難度、高附加值的“三高”產品,目前只有美國、中國、日本、韓國和歐洲的少數國家有能力建造。


LNG海上運量占世界LNG運量的80%以上


LNG海上貿易路線


目前,世界LNG運輸船的儲罐形式有自撐式和薄膜式兩種,新建的LNG多采用薄膜型貨倉技術。主要的特點是產業鏈特性強、運輸容量大、運輸線路相對固定、安全可靠性高等。


2)?公路LNG


公路運輸是目前LNG陸上運輸的主要模式,承擔了將天然氣液化工廠、大型儲備庫的LNG運送到各個使用點的任務。


目前,我國公路的LNG罐車有30m3、40m3、45m3等規格,而國外液化天然氣罐車容積體積較大約為90m3。


LNG公路運輸的主要特點是技術成熟,具有較好的靈活性,存在的不足是運力小、成本高、覆蓋半徑短、受天氣等自然條件影響大等。


3) LNG管道運輸


LNG輸送管道在技術上是可行的,LNG輸送管道一般可分為三類:非絕熱管、普通絕熱管、真空絕熱管。


迄今為止,LNG低溫管線在調峰裝置和LNG船裝卸設施上已有應用。由于投資較大尚未見到采用低溫管線長距離輸送LNG的實例。


LNG管道運輸


管道運輸的優點是輸送快捷高效、安全性高,受天氣、環境等影響較??;不足之處主要是其輸送管道與設備需采用價格昂貴的鎳鋼和性能良好的低溫絕熱材料;同時長距離運輸需在管道上增建中間冷卻站,管道工程的設計復雜和施工技術要求高,而且初期投資較大。


目前國內外較長距離LNG管道很少,僅文萊有一條LNG海底低溫管道,有效運輸距離也僅為32km。


4) LNG罐式集裝箱聯運


LNG罐式集裝箱(以下簡稱罐箱)聯運是以物聯網為基礎的水路陸路高效聯運新模式,主要是采用符合國際海事標準(IMG)的LNG罐箱,通過合理的時間調配和罐箱高效吊裝,實現LNG小規模的水路和陸路的高效聯運模式。國內已有公司推出LNG罐式集裝箱“一罐到底”式海陸聯運,豐富了LNG罐式集裝箱的運輸方式。


*** 鐵路與管道、公路運輸的技術經濟性及其運輸對象比較:

(點擊圖片可查看大圖)


02

LNG鐵路運輸特點與現狀

1) 主要特點


LNG鐵路運輸無疑是陸上LNG運輸的介于管道運輸和公路運輸較好的一種方式。罐式集裝箱運輸是鐵路LNG運輸未來的發展方向,與公路運輸的LNG槽車相比,LNG罐式集裝箱具有裝卸靈活和更大容積,鐵路運輸比公路運輸LNG更經濟和高效。

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LNG鐵路運輸主要特點是受到氣候影響小,運輸半徑大和運輸量較大。存在的不足是,一旦發生運輸過程中的側翻、泄漏甚至著火爆炸等重大安全事故,撲救難度大、影響范圍大、造成損失大,這也是LNG鐵路運輸沒有廣泛應用的主要原因。



2)?國內外現狀分析


國外只有少數發達國家利用鐵路運輸LNG。日本自2000年開始便開始了LNG鐵路運輸,并逐步成為陸上運輸LNG的主要方式。

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我國鐵路運輸LNG還處于實驗起步階段,新疆自治區曾于2004年建成運行了1.8km的LNG專用運輸鐵路,2013年中鐵總在青藏鐵路線格-拉段開展了上線運輸試驗。


我國幅員遼闊,鐵路運輸網絡完善,LNG鐵路運輸優勢非常明顯,能夠有效解決LNG運輸的重要瓶頸,助推清潔能源發展。有行業人士呼吁,加快推進LNG鐵路運輸體系的建設,并通過完善LNG運輸網絡,提高運輸能力,促進LNG持續快速健康發展。


03

我國LNG鐵路運輸可行性分析

1) 技術可靠性分析


日本LNG鐵路運輸安全運行10多年的事實證明,LNG鐵路運輸安全性能夠得到保障。同時,日本已在鐵路用LNG罐箱制造加工、運輸安全技術規范和相關法規等方面形成較為完善體系,確保了LNG鐵路運輸的安全高效和穩定。


然而,美國曾發生一系列鐵路?;愤\輸事故,民眾對于鐵路能源運輸的安全問題較擔憂,對美國想要加大鐵路液化天然氣運輸十分反對。


2)?國內相關工作開展情況


2013年,中鐵總將液化天然氣(LNG)鐵路罐車研發列入科技開發計劃項目,目標是研制出適應我國標準軌距的LNG鐵路罐車,并開展LNG鐵路運輸實驗。

—— 2013年中集安瑞科為國內首次LNG鐵路試運行試驗提供了GX42T7LNG-01型40英尺LNG罐式集裝箱。


—— 2015年中國中車完成了鐵路LNG箱式罐車樣車的試制,單車載重41t,最大載重量是LNG汽車罐車的2倍。


—— 2013年6月,鐵路總公司在青藏線格爾木-拉薩段開展了LNG鐵路運輸實驗。主要考察了試驗所用LNG罐箱以及批準通過LNG鐵路運輸試驗大綱并取得圓滿成功。


3) 其他條件要求


需要加快形成鐵路LNG專用罐箱制造設計與加工、檢測與維護的技術規范與標準;同時需要積極開展LNG鐵路運輸配套服務的站場、安全風險防范與應急處置技術研究。


04

LNG鐵路運輸安全風險分析

1) LNG本身的危險性


LNG的火災危險性極大,一旦發生大量泄漏就能迅速與空氣混合達到爆炸極限。其火災特點具有傳播速度較快、質量燃燒速率大、火焰溫度高、輻射熱強等特點,且具有復燃、復爆性,難于撲滅。



2) 鐵路運輸過程主要風險


—— LNG鐵路運輸的安全風險主要有:


(1)?LNG運輸、編組、轉場與裝卸等環節,由于超壓、安全附件損壞、突然事件導致的泄漏和燃燒爆炸危險;

(2)?LNG超壓發生物理爆炸危險;

(3)?LNG本身導致低溫凍傷、低溫麻醉、窒息等危險。

一份2001-2011年LNG公路運輸事故統計表明:車輛交通事故和LNG泄漏是LNG公路運輸的主要安全風險。在統計的LNG道路運輸事故中,車輛側翻事故32起,占比56%;LNG泄漏事故27起,占比49%,其中由于閥門或管路故障、保溫不足壓力異常原因導致的泄漏事故達到10起。


——?考慮到鐵路運輸道路相比于公路運輸的較高可靠性,仍主要有兩大風險:


(1)LNG罐箱殼外的閥門或管路故障、保溫不足壓力異??赡軐е碌腖NG泄漏;

(2)LNG鐵路運輸、轉場與裝卸環節可能會受到突發事件的影響。


05

主要對策措施建議

鐵路運輸線是國家經濟建設的重要命脈,鐵路LNG運輸一旦發生重大安全事故必然造成巨大的負面影響和損失。


建議要積極從LNG罐箱本質安全、線路評估、過程監控、服務站場功能、應急與撲救等方面開展研究與實驗,逐步系統全面地構建LNG鐵路運輸安全體系。


具體內容如下:

(以下內容需滑動閱讀)

(1)專用罐箱的設計與制造


建議在目前公路運輸LNG罐箱的基礎上充分借鑒國外先進做法和其他低溫危險品運輸罐箱的安全設計做法,以防泄漏、防超壓、防爆炸燃燒為主要目標,提高運輸LNG罐箱安全冗余設置,開展針對鐵路運輸專用LNG罐箱必要的沖擊、倒摔以及碰撞等安全性能試驗,提高鐵路LNG運輸罐箱設計與制造等級,最終形成符合鐵路LNG運輸的罐箱設計與制造規范。

(2)運輸過程監控


建議應用網絡與信息技術開展運輸過程中監控技術研究,主要內容應包括:LNG罐箱運輸過程的地理位置信息監控、狀態參數(壓力、液位、溫度和蒸發率)監控和提前預報預警。實現對鐵路LNG運輸的全過程實時監控,通過過程監控實現對LNG罐箱異常的及時發現、及時提示和預警,形成有效的LNG鐵路運輸監控體系。


(3)運輸線路評估


鐵路運輸線路的主要安全風險來自線路上的塌方、滑坡和其他突然事件。因而建立線路評估體系并開展線路的評估是必要,盡可能降低線路上突發事件造成的安全風險。線路的評估建議針對地震與極端天氣伴發的滑坡、塌方、落石等災害,以及橋隧等工程的安全穩定性評估。


(4)服務站場功能


服務站場是鐵路運輸的重要組成部分。LNG罐箱運輸過程的編組、轉場、裝卸以及清洗維護等都需要在服務站場完成,由于LNG本身的低溫和易燃易爆性,承擔LNG罐箱編組、轉場、裝卸以及清洗維護等的服務站場必須配套的必要的應急處置與撲救功能并達到相應的等級要求。

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(5)應急與撲救


針對鐵路運輸線路和服務站場,開展LNG泄漏、著火爆炸的應急與撲救技術研究,逐步完善并配備必要的應急與撲救力量,為鐵路LNG運輸的商業運營打好基礎。



綜述


LNG是優質清潔燃料,受單一公路運輸運量小、成本高等諸多問題,LNG運輸問題已經成為該新型清潔能源推廣與發展的重要瓶頸。


鐵路LNG運輸技術可行、成本優勢明顯、前景廣闊,國內相關的研究工作已經取得不少進展。


我國的鐵路LNG運輸需要從專門的罐箱設計與制造、線路評估、過程監控、服務站場功能、應急與撲救等方面著手開展研究與試驗,并逐步建立相關的法律和標準規范,系統全面地構建LNG鐵路運輸安全體系,為我國鐵路LNG運輸的商業化營運創造條件。



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