铁路液化天然气（LNG）集装箱运输可行性分析

本文内容章节如下：

1.LNG的运输种类及其特点

2. LNG铁路运输特点与现状

3. 我国LNG铁路运输的可行性分析

4. LNG铁路运输的安全风险分析

5. 主要对策措施建议

 

01 - LNG运输种类及其特点

 

1） 海上LNG船运输

海上LNG船运输是大宗LNG贸易的最基本运输方式，通过将天然气液化后装入专用船，经海洋、河流进行全球运输。LNG船是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”产品，目前只有美国、中国、日本、韩国和欧洲的少数国家有能力建造。

 

LNG海上运量占世界LNG运量的80%以上

 

LNG海上贸易路线

目前，世界LNG运输船的储罐形式有自撑式和薄膜式两种，新建的LNG多采用薄膜型货仓技术。主要的特点是产业链特性强、运输容量大、运输线路相对固定、安全可靠性高等。

 

2） 公路LNG

公路运输是目前LNG陆上运输的主要模式，承担了将天然气液化工厂、大型储备库的LNG运送到各个使用点的任务。

 

目前，我国公路的LNG罐车有30m³、40m³、45m³等规格，而国外液化天然气罐车容积体积较大约为90m³。

LNG公路运输的主要特点是技术成熟，具有较好的灵活性，存在的不足是运力小、成本高、覆盖半径短、受天气等自然条件影响大等。

 

3） LNG管道运输

LNG输送管道在技术上是可行的，LNG输送管道一般可分为三类：非绝热管、普通绝热管、真空绝热管。

迄今为止，LNG低温管线在调峰装置和LNG船装卸设施上已有应用。由于投资较大尚未见到采用低温管线长距离输送LNG的实例。

 

LNG管道运输

管道运输的优点是输送快捷高效、安全性高，受天气、环境等影响较小；不足之处主要是其输送管道与设备需采用价格昂贵的镍钢和性能良好的低温绝热材料；同时长距离运输需在管道上增建中间冷却站，管道工程的设计复杂和施工技术要求高，而且初期投资较大。

目前国内外较长距离LNG管道很少，仅文莱有一条LNG海底低温管道，有效运输距离也仅为32km。

 

4） LNG罐式集装箱联运

LNG罐式集装箱（以下简称罐箱）联运是以物联网为基础的水路陆路高效联运新模式，主要是采用符合国际海事标准（IMG）的LNG罐箱，通过合理的时间调配和罐箱高效吊装，实现LNG小规模的水路和陆路的高效联运模式。国内已有公司推出LNG罐式集装箱“一罐到底”式海陆联运，丰富了LNG罐式集装箱的运输方式。

*** 铁路与管道、公路运输的技术经济性及其运输对象比较：

 

02 -LNG铁路运输特点与现状

 

1） 主要特点

LNG铁路运输无疑是陆上LNG运输的介于管道运输和公路运输较好的一种方式。罐式集装箱运输是铁路LNG运输未来的发展方向，与公路运输的LNG槽车相比，LNG罐式集装箱具有装卸灵活和更大容积，铁路运输比公路运输LNG更经济和高效。

LNG铁路运输主要特点是受到气候影响小，运输半径大和运输量较大。存在的不足是，一旦发生运输过程中的侧翻、泄漏甚至着火爆炸等重大安全事故，扑救难度大、影响范围大、造成损失大，这也是LNG铁路运输没有广泛应用的主要原因。

 

2） 国内外现状分析

国外只有少数发达国家利用铁路运输LNG。日本自2000年开始便开始了LNG铁路运输，并逐步成为陆上运输LNG的主要方式。

我国铁路运输LNG还处于实验起步阶段，新疆自治区曾于2004年建成运行了1.8km的LNG专用运输铁路，2013年中铁总在青藏铁路线格-拉段开展了上线运输试验。

我国幅员辽阔，铁路运输网络完善，LNG铁路运输优势非常明显，能够有效解决LNG运输的重要瓶颈，助推清洁能源发展。有行业人士呼吁，加快推进LNG铁路运输体系的建设，并通过完善LNG运输网络，提高运输能力，促进LNG持续快速健康发展。

 

03 -我国LNG铁路运输可行性分析

 

1） 技术可靠性分析

日本LNG铁路运输安全运行10多年的事实证明，LNG铁路运输安全性能够得到保障。同时，日本已在铁路用LNG罐箱制造加工、运输安全技术规范和相关法规等方面形成较为完善体系，确保了LNG铁路运输的安全高效和稳定。

 

然而，美国曾发生一系列铁路危化品运输事故，民众对于铁路能源运输的安全问题较担忧，对美国想要加大铁路液化天然气运输十分反对。

 

2） 国内相关工作开展情况

2013年，中铁总将液化天然气（LNG）铁路罐车研发列入科技开发计划项目，目标是研制出适应我国标准轨距的LNG铁路罐车，并开展LNG铁路运输实验。

—— 2013年中集安瑞科为国内首次LNG铁路试运行试验提供了GX42T7LNG-01型40英尺LNG罐式集装箱。

—— 2015年中国中车完成了铁路LNG箱式罐车样车的试制，单车载重41t，最大载重量是LNG汽车罐车的2倍。

—— 2013年6月，铁路总公司在青藏线格尔木-拉萨段开展了LNG铁路运输实验。主要考察了试验所用LNG罐箱以及批准通过LNG铁路运输试验大纲并取得圆满成功。

 

3） 其他条件要求

需要加快形成铁路LNG专用罐箱制造设计与加工、检测与维护的技术规范与标准；同时需要积极开展LNG铁路运输配套服务的站场、安全风险防范与应急处置技术研究。

 

04 -LNG铁路运输安全风险分析

 

1） LNG本身的危险性

LNG的火灾危险性极大，一旦发生大量泄漏就能迅速与空气混合达到爆炸极限。其火灾特点具有传播速度较快、质量燃烧速率大、火焰温度高、辐射热强等特点，且具有复燃、复爆性，难于扑灭。

 

2） 铁路运输过程主要风险

 

—— LNG铁路运输的安全风险主要有：

 

（1） LNG运输、编组、转场与装卸等环节，由于超压、安全附件损坏、突然事件导致的泄漏和燃烧爆炸危险；

（2） LNG超压发生物理爆炸危险；

（3） LNG本身导致低温冻伤、低温麻醉、窒息等危险。

一份2001-2011年LNG公路运输事故统计表明：车辆交通事故和LNG泄漏是LNG公路运输的主要安全风险。在统计的LNG道路运输事故中，车辆侧翻事故32起，占比56%；LNG泄漏事故27起，占比49%，其中由于阀门或管路故障、保温不足压力异常原因导致的泄漏事故达到10起。

—— 考虑到铁路运输道路相比于公路运输的较高可靠性，仍主要有两大风险：

（1）LNG罐箱壳外的阀门或管路故障、保温不足压力异常可能导致的LNG泄漏；

（2）LNG铁路运输、转场与装卸环节可能会受到突发事件的影响。

 

05 -主要对策措施建议

 

铁路运输线是国家经济建设的重要命脉，铁路LNG运输一旦发生重大安全事故必然造成巨大的负面影响和损失。

建议要积极从LNG罐箱本质安全、线路评估、过程监控、服务站场功能、应急与扑救等方面开展研究与实验，逐步系统全面地构建LNG铁路运输安全体系。

具体内容如下：

 

（1）专用罐箱的设计与制造

建议在目前公路运输LNG罐箱的基础上充分借鉴国外先进做法和其他低温危险品运输罐箱的安全设计做法，以防泄漏、防超压、防爆炸燃烧为主要目标，提高运输LNG罐箱安全冗余设置，开展针对铁路运输专用LNG罐箱必要的冲击、倒摔以及碰撞等安全性能试验，提高铁路LNG运输罐箱设计与制造等级，最终形成符合铁路LNG运输的罐箱设计与制造规范。

 

（2）运输过程监控

建议应用网络与信息技术开展运输过程中监控技术研究，主要内容应包括：LNG罐箱运输过程的地理位置信息监控、状态参数（压力、液位、温度和蒸发率）监控和提前预报预警。实现对铁路LNG运输的全过程实时监控，通过过程监控实现对LNG罐箱异常的及时发现、及时提示和预警，形成有效的LNG铁路运输监控体系。

 

（3）运输线路评估

铁路运输线路的主要安全风险来自线路上的塌方、滑坡和其他突然事件。因而建立线路评估体系并开展线路的评估是必要，尽可能降低线路上突发事件造成的安全风险。线路的评估建议针对地震与极端天气伴发的滑坡、塌方、落石等灾害，以及桥隧等工程的安全稳定性评估。

 

（4）服务站场功能

服务站场是铁路运输的重要组成部分。LNG罐箱运输过程的编组、转场、装卸以及清洗维护等都需要在服务站场完成，由于LNG本身的低温和易燃易爆性，承担LNG罐箱编组、转场、装卸以及清洗维护等的服务站场必须配套的必要的应急处置与扑救功能并达到相应的等级要求。

 

（5）应急与扑救

针对铁路运输线路和服务站场，开展LNG泄漏、着火爆炸的应急与扑救技术研究，逐步完善并配备必要的应急与扑救力量，为铁路LNG运输的商业运营打好基础。

 

 

综述

LNG是优质清洁燃料，受单一公路运输运量小、成本高等诸多问题，LNG运输问题已经成为该新型清洁能源推广与发展的重要瓶颈。

铁路LNG运输技术可行、成本优势明显、前景广阔，国内相关的研究工作已经取得不少进展。

我国的铁路LNG运输需要从专门的罐箱设计与制造、线路评估、过程监控、服务站场功能、应急与扑救等方面着手开展研究与试验，并逐步建立相关的法律和标准规范，系统全面地构建LNG铁路运输安全体系，为我国铁路LNG运输的商业化营运创造条件。