面對(duì)日益嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，新能源的利用越來(lái)越廣泛。液化天然氣(LNG)以其熱值高、燃燒產(chǎn)物對(duì)環(huán)境污染少等優(yōu)勢(shì)逐漸成為綠色能源的首選，伴隨而來(lái)是國(guó)內(nèi)LNG市場(chǎng)迅猛增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2015 年國(guó)內(nèi) LNG 市場(chǎng)消費(fèi)量1076 萬(wàn)噸，較 2014年增長(zhǎng) 37.56%。LNG 的下游消費(fèi)市場(chǎng)主要分布于工業(yè)用(41.26%)、車(chē)船用(36.30%)、城市燃?xì)庥?17.25%)及發(fā)電用(5.19%)。(2017年進(jìn)口LNG就達(dá)到近3900萬(wàn)噸，發(fā)電用比例上升，以上數(shù)據(jù)略顯陳舊。2014年、2015年是國(guó)內(nèi)天然氣消費(fèi)增速放緩的月份，2016年起再次進(jìn)入高速增長(zhǎng)軌道。——編者)
然而，由于 LNG 產(chǎn)業(yè)高昂的固定投資成本所造成的行業(yè)壁壘，催生了國(guó)有資本在行業(yè)內(nèi)的壟斷地位，限制了市場(chǎng)的自由競(jìng)爭(zhēng)和競(jìng)價(jià)機(jī)制的形成，同時(shí)也制約了市場(chǎng)規(guī)模的快速增長(zhǎng)。而 LNG 罐式集裝箱(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“罐箱”)整船運(yùn)輸所具備的靈活、低成本及標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，使其在降低行業(yè)門(mén)檻消除壟斷、拓展 LNG 中小型用戶、促進(jìn)資源的充分利用等方面具有其他運(yùn)輸方式不可比擬的優(yōu)勢(shì)。部分國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)及企業(yè)在 LNG 罐箱運(yùn)輸方面已經(jīng)有一定的試驗(yàn)及實(shí)例應(yīng)用。但 LNG 罐箱整船運(yùn)輸主要受到公約、標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)認(rèn)識(shí)等幾方面的限制，使其未能得到有效應(yīng)用和大規(guī)模發(fā)展。
為此，本文將從安全控制體系相關(guān)限制要求出發(fā)，分析 LNG罐箱整船運(yùn)輸過(guò)程中所遇到的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，探討相關(guān)應(yīng)對(duì)措施和解決方案。
1 LNG 罐箱運(yùn)輸現(xiàn)狀
1.1 國(guó)外應(yīng)用
目前，LNG 罐箱整船運(yùn)輸在北美及歐洲地區(qū)已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。在美國(guó)，Clean Energy Fuels公司通過(guò)傳統(tǒng)的集裝箱船裝載 LNG 罐箱，從美國(guó)西海岸運(yùn)抵歐胡島(夏威夷群島的主島)。每個(gè)ISO 罐箱裝有大約 38 m3的LNG，這些LNG將通過(guò)可移動(dòng)的氣化裝置再氣化后注入到夏威夷氣體公司的供氣管道;佛羅里達(dá)州的 Carib 能源公司將LNG預(yù)裝在ISO罐箱中，通過(guò)該公司設(shè)計(jì)的一種可載運(yùn) 100 多個(gè) LNG 罐箱的船舶，從美國(guó)的東南沿海通過(guò)水路運(yùn)往百慕大群島、加勒比海地區(qū)，罐箱通過(guò)集裝箱港口裝卸，然后通過(guò)卡車(chē)、鐵路和駁船等多式聯(lián)運(yùn)送到小型氣化站。
在葡萄牙，Sousa集團(tuán)于 2014 年 3 月將首批 40 ft(12.192 m)LNG罐箱在錫尼什港充裝 LNG，并于一周內(nèi)運(yùn)輸?shù)? 900 km 之外的馬德拉島上衛(wèi)星儲(chǔ)備氣化站，供給島上的燃?xì)怆姀S。裝運(yùn)時(shí)，LNG 罐箱與其他低溫罐箱混裝并疊加在運(yùn)輸船上。根據(jù)罐內(nèi) LNG 液體溫度壓力的不同，現(xiàn)場(chǎng)每只罐箱的簽收記錄表記載的 LNG 冷液不排放時(shí)間從 89~90 天不等。
2014 年12 月 18 日，在歷經(jīng) 9 個(gè)多月順利運(yùn)行后，成功突破1000 箱充裝記錄。在北歐，挪威 Liquiline 公司是最早使用罐箱運(yùn)輸 LNG 的。該公司于 2010年9月通過(guò)滾裝船裝載 40 ft 罐箱，從挪威運(yùn)往丹麥;2013 年 7 月通過(guò)集裝箱船裝載 LNG 罐箱，從英國(guó)運(yùn)往瑞典 ;2014 年 6 月與 LNG America 公司合作，從西雅圖和塔科馬市港口，使用 ISO 罐箱運(yùn)輸LNG 到夏威夷和阿拉斯加。
1.2 國(guó)內(nèi)試點(diǎn)
雖然國(guó)內(nèi) LNG 罐箱整船運(yùn)輸還沒(méi)有實(shí)際應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)相關(guān)部門(mén)及單位已在積極參與 LNG 罐箱整船運(yùn)輸?shù)幕I備工作，并已進(jìn)行了兩次海上運(yùn)輸試驗(yàn)。
1.2.1 第一次試驗(yàn)
2006 年，交通部科學(xué)研究院受中海石油廣東液化天然氣公司委托，開(kāi)展 LNG 罐箱滿罐運(yùn)輸和空罐運(yùn)輸?shù)陌踩u(píng)估試驗(yàn)。滿罐運(yùn)輸路線為 ：LNG罐箱在廣西潿洲島完成充裝，經(jīng)滾裝船運(yùn)輸?shù)綇V西北海，然后經(jīng)公路運(yùn)輸?shù)綇V州黃埔新港碼頭并直接吊裝上船，經(jīng)水路運(yùn)輸?shù)缴虾＼姽ぢ反a頭并直接卸船，最后經(jīng)公路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)浙江海寧進(jìn)行卸液(如圖 1 所示);空罐運(yùn)輸則按原路線返回。根據(jù)文獻(xiàn)得知，LNG 罐箱在水路運(yùn)輸過(guò)程中，罐內(nèi)壓力緩慢增長(zhǎng)，但仍處于安全范圍內(nèi)(低于 0.74 MPa)，故罐體未出現(xiàn)損壞、腐蝕、變形等現(xiàn)象。
1.2.2 第二次試驗(yàn)
2012 年，大連海事大學(xué)、江蘇海事局、海南海事局、南通海事局、洋浦海事局、海南中油深南石油技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司、石家莊安瑞科氣體機(jī)械有限公司和大連因泰集團(tuán)有限公司組成 LNG 聯(lián)合研究項(xiàng)目組，開(kāi)展了 LNG 罐箱水路運(yùn)輸試驗(yàn)。同年4 月 13 日，兩個(gè) LNG 罐箱從南通集裝箱碼頭，吊裝進(jìn)集裝箱船“金銀達(dá) 2”號(hào)上。4 月 17 日，該船在東莞虎門(mén)港成功卸下 LNG 罐箱。目前，大連因泰集團(tuán)仍在開(kāi)展 LNG 罐箱海運(yùn)試驗(yàn)研究，每周從海口裝載 40 ft 標(biāo)準(zhǔn)罐箱，通過(guò)海運(yùn)至虎門(mén)港口，再經(jīng)公路運(yùn)至東莞工廠。
自那次試驗(yàn)之后，在大連海事大學(xué)課題組的主持下，由東莞到�？诘膶�(shí)船試驗(yàn)運(yùn)輸從 2013 年 11月至 2014 年 8 月共完成約 30 個(gè)航次，共運(yùn)輸 LNG罐箱 300 個(gè)左右。此項(xiàng)運(yùn)輸試驗(yàn)取得圓滿成功，后續(xù)試驗(yàn)航次還在進(jìn)行中，目前已基本形成常態(tài)。
在工業(yè)制造方面，2002 年 10 月，張家港中集圣達(dá)因低溫裝備有限公司制造出我國(guó)第一臺(tái)高真空多層絕熱 LNG 罐箱，并進(jìn)行了堆碼試驗(yàn)，縱向 /橫向栓固試驗(yàn)，傳遞、吊頂及撞擊試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果獲得中國(guó)船級(jí)社、法國(guó)船級(jí)社及英國(guó)船級(jí)社的檢驗(yàn)認(rèn)可。
2 LNG 罐箱運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢(shì)
目前，天然氣水上運(yùn)輸方式主要有 LNG 運(yùn)輸船、天然氣海底管道以及 LNG 罐箱運(yùn)輸三種。其中，LNG 運(yùn)輸船和天然氣海底管道均具有投資巨大、建設(shè)周期長(zhǎng)、維護(hù)成本高和地域性限制等問(wèn)題，而 LNG 罐箱運(yùn)輸則具有多式聯(lián)運(yùn)、促進(jìn)市場(chǎng)自由化以及資源被充分利用等優(yōu)勢(shì)。
2.1 多式聯(lián)運(yùn)
LNG 罐箱就是把儲(chǔ)罐安裝固定在標(biāo)準(zhǔn)集裝箱外部框架上，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)同集裝箱一樣，具有全球統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，至少滿足近 20 個(gè)國(guó)際、國(guó)家或地區(qū)規(guī)范的相關(guān)要求。它在起吊、堆存、運(yùn)輸時(shí)也同集裝箱一樣便利，可實(shí)現(xiàn)公路、鐵路、水運(yùn)之間無(wú)中間環(huán)節(jié)的便利國(guó)際聯(lián)運(yùn)模式，無(wú)需換裝設(shè)備，也無(wú)需準(zhǔn)備 LNG 槽車(chē)或運(yùn)輸船，更不必興建大型接收裝置，可利用現(xiàn)有的集裝箱碼頭。海港卸貨后，罐箱被直接運(yùn)送至客戶終端現(xiàn)場(chǎng)，并可以在現(xiàn)場(chǎng)停留數(shù)日等待使用。通過(guò)多式聯(lián)運(yùn)，LNG 罐箱實(shí)現(xiàn)了“一罐到底”和“門(mén)到門(mén)”運(yùn)輸，可滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)、山區(qū)、島嶼等區(qū)域的能源需求。
同時(shí)，LNG 罐箱多式聯(lián)運(yùn)對(duì)于國(guó)家所倡導(dǎo)的分布式能源供給有著非常重要的促進(jìn)作用，搭建了分布式能源從理想概念到具體實(shí)現(xiàn)的中間橋梁。
2.2 打破壟斷，促進(jìn)市場(chǎng)自由化
2.2.1 市場(chǎng)壟斷的成因
當(dāng)前國(guó)內(nèi)進(jìn)口天然氣運(yùn)輸方式為 LNG 運(yùn)輸船及天然氣管道兩種。其中，通過(guò) LNG 運(yùn)輸船運(yùn)輸，需建立大型液化站、接收站、氣化站、碼頭、LNG專(zhuān)運(yùn)船和二級(jí)分銷(xiāo)系統(tǒng)等設(shè)施，一般的投資額度都以百億甚至千億計(jì)算，存在初期投資高，風(fēng)險(xiǎn)難以承受，建設(shè)周期長(zhǎng)(通常為 5~6 年)，需要數(shù)個(gè)乃至數(shù)十個(gè)專(zhuān)業(yè)的管理和營(yíng)運(yùn)單位為之服務(wù)，以及占地面積大且選址困難。通過(guò)天然氣管道運(yùn)輸同樣也存在上述問(wèn)題，并且僅適用于管道源頭及沿線附近天然氣資源豐富的區(qū)域 ;此外，在終端需要通過(guò)二級(jí)管網(wǎng)或槽車(chē)進(jìn)行分銷(xiāo)。
所以，LNG 運(yùn)輸船及天然氣管道運(yùn)輸均需要國(guó)家的戰(zhàn)略性投資，并且通常由國(guó)有大型石油公司主要控股，并由其承擔(dān)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管理和營(yíng)運(yùn)。普通中小型企業(yè)若想從國(guó)外進(jìn)口天然氣必須租用相關(guān)設(shè)施，且存在窗口期和最低貨量要求，還需要定期與國(guó)有大型石油公司進(jìn)行協(xié)商，難以形成穩(wěn)定的供應(yīng)鏈。這必然導(dǎo)致國(guó)有大型石油公司的壟斷地位的形成，不僅制約中小企業(yè)發(fā)展，同時(shí)也造成巨額資源的低效利用。
2.2.2 打破壟斷
如果采取 LNG 罐箱進(jìn)行運(yùn)輸，理論上可以直接利用現(xiàn)有的集裝箱船，而不用新建或者租用LNG 專(zhuān)用運(yùn)輸船。目前，建造一艘 LNG 船的費(fèi)用在 10 億元人民幣以上，在市場(chǎng)上租用一艘 LNG 運(yùn)輸船的費(fèi)用約 10 萬(wàn)美元 / 天。同時(shí)，LNG 集裝箱運(yùn)輸也無(wú)需建設(shè)專(zhuān)用的 LNG 碼頭、接收站及二級(jí)分銷(xiāo)系統(tǒng)，可以利用現(xiàn)有集裝箱碼頭卸貨，然后通過(guò)集裝箱車(chē)輛直接運(yùn)輸?shù)接脩�。�?jù) 2014 年 LNG 貿(mào)易價(jià)格估算，如果 LNG 罐箱得到規(guī)模化應(yīng)用，亞洲從北美進(jìn)口 LNG 的到岸成本將降至 10 美元，比目前亞洲地區(qū) 15 美元的 LNG 長(zhǎng)期協(xié)議價(jià)格大幅降低，整體成本下降 1/3。
罐箱的價(jià)格并不昂貴。在北美地區(qū)，一個(gè)罐箱的價(jià)格約 30 萬(wàn)美元，一個(gè)罐箱可以容納 43.5 m3(即18 t)LNG。采用集裝箱的運(yùn)輸方式，降低了參與 LNG 貿(mào)易的門(mén)檻，使更多中小企業(yè)參與 LNG 的進(jìn)口成為可能，從而打破大型石油公司通過(guò) LNG專(zhuān)用碼頭、LNG 接收站及 LNG 運(yùn)輸船所形成的貿(mào)易壁壘和壟斷優(yōu)勢(shì)。
另外，由于采用常規(guī)貨船運(yùn)輸，無(wú)需在沿海卸貨，因此可由沿海進(jìn)入內(nèi)河逆流而上，在內(nèi)河沿岸需要天然氣的地區(qū)進(jìn)行交易，這種靈活性是管道氣和傳統(tǒng) LNG 貿(mào)易無(wú)法比擬的。而新的貿(mào)易方式在增加更多交易主體的同時(shí)，也擴(kuò)大了 LNG現(xiàn)貨的交易量，為期貨價(jià)格提供了支撐。這種利用 LNG 罐箱開(kāi)展的 LNG 現(xiàn)貨貿(mào)易不僅打破了LNG 進(jìn)口的壟斷，而且在更深層面上促進(jìn) LNG 市場(chǎng)自由競(jìng)爭(zhēng)化，也利于形成中國(guó)乃至亞洲區(qū)域的天然氣期貨價(jià)格基準(zhǔn)。
2.3 資源的充分利用
對(duì)于一個(gè)新的 LNG 生產(chǎn)設(shè)施來(lái)說(shuō)，以 25 年的周期計(jì)算，即使按最小處理量(每天 1 400 萬(wàn) m3，每年 360 萬(wàn) t)，也需要保證 1.2 萬(wàn)億 m3的天然氣探明儲(chǔ)量。這就使一些較小的天然氣田開(kāi)發(fā)價(jià)值不大，處于閑置狀態(tài) ;部分油田伴生氣由于產(chǎn)量較低或不穩(wěn)定，不能形成穩(wěn)定供給，而被白白燒掉，造成資源浪費(fèi)。而通過(guò)靈活機(jī)動(dòng)的 LNG 罐箱運(yùn)輸，則可以節(jié)省開(kāi)采環(huán)節(jié)固定設(shè)施的投資成本，降低了這些氣田開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和成本，充分利用油田伴生氣，使其達(dá)到 LNG 生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，國(guó)家也會(huì)因此掌握更多的可利用資源。
例如，我國(guó)東南沿海的某些島嶼，雖然發(fā)現(xiàn)了可開(kāi)采天然氣，但產(chǎn)量較低，若按常規(guī)方式配套管道輸送，或通過(guò)液化站液化后經(jīng) LNG運(yùn)輸船輸送，則不具備經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但是，根據(jù)實(shí)際天然氣產(chǎn)量配置小型的液化站，液化天然氣通過(guò)罐箱由普通運(yùn)輸船輸送至中小型用戶，則可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
3 LNG 罐箱整船運(yùn)輸所面臨的問(wèn)題
3.1 安全控制體系的限制
3.1.1 LNG 罐箱整船運(yùn)輸安全控制體系
LNG 罐箱整船運(yùn)輸安全控制體系涵蓋了 LNG罐箱設(shè)計(jì)制造與檢驗(yàn)、LNG 罐箱碼頭裝卸與存放以及 LNG 罐箱水路運(yùn)輸三個(gè)主要過(guò)程。目前，前兩者在具體的管理及技術(shù)要求方面與傳統(tǒng)的危險(xiǎn)貨物并無(wú)區(qū)別，LNG 罐箱水路運(yùn)輸則需要突破傳統(tǒng)方式，通過(guò)普通集裝箱運(yùn)輸船整船運(yùn)輸 LNG，但傳統(tǒng)的控制體系尚不完全適用于該種運(yùn)輸模型。
LNG 罐箱水上運(yùn)輸安全控制體系根據(jù)責(zé)任主體的不同，可分為三個(gè)層次，分別是國(guó)際公約規(guī)則、國(guó)家或地區(qū)法律法規(guī)以及行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。從本質(zhì)上講，國(guó)際公約規(guī)則既是最高層次，也是最基本的要求，是締約國(guó)必須遵守的要求 ;國(guó)家或地區(qū)法律法規(guī)是締約國(guó)根據(jù)國(guó)際公約規(guī)則轉(zhuǎn)化的結(jié)果，通常其相關(guān)要求等效于國(guó)際公約規(guī)則，或在國(guó)際公約規(guī)則的基礎(chǔ)上有所提高 ;行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是為實(shí)施國(guó)際公約或法律法規(guī)的相關(guān)要求而制定的具體技術(shù)要求。
所以，該控制體系居于核心地位的是國(guó)際公約規(guī)則，其他層次均為該層次的衍生和細(xì)化。表 1 是 LNG 罐箱水上運(yùn)輸安全控制體系的主要分類(lèi)和內(nèi)容。
根據(jù)上述分析可知，對(duì)于大規(guī)模發(fā)展 LNG 罐箱運(yùn)輸?shù)南拗浦饕谟?LNG 罐箱的水上運(yùn)輸環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)所涉及的國(guó)際公約規(guī)則是《國(guó)際海上人命安全公約》(SOLAS 公約)。SOLAS 公約涉及海上安全的各個(gè)方面，涉及 LNG 罐箱運(yùn)輸?shù)囊罅杏诠s第 VII 章 A 部分。該部分是關(guān)于包裝危險(xiǎn)貨物或固體散裝危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)膹?qiáng)制規(guī)定，危險(xiǎn)貨物的運(yùn)輸必須依照相關(guān)條款實(shí)施。其具體技術(shù)要求指向了《國(guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》(IMDG規(guī)則)，IMDG 規(guī)則基于相關(guān)條款作了進(jìn)一步的詳細(xì)規(guī)定。
3.1.2 IMDG 規(guī)則對(duì) LNG 罐箱運(yùn)輸?shù)南拗?/strong>
IMDG 是一部關(guān)于包裝危險(xiǎn)貨物或固體散裝危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)膹?qiáng)制性國(guó)際規(guī)則，其涉及貨物分類(lèi)、包裝、托運(yùn)程序及運(yùn)輸作業(yè)等相關(guān)規(guī)定。通過(guò)梳理，涉及 LNG 罐箱運(yùn)輸?shù)囊笕绫?2 所示。
表 2 中 ：2.1 類(lèi)表示為易燃?xì)怏w;E0 代表不準(zhǔn)免除 ;P203、T75 和 TP5 是罐箱的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)和試驗(yàn)要求 ;D 類(lèi)代表僅限于艙面積載并需要避開(kāi)生活居住處所。其中，D 類(lèi)積載要求不允許 LNG罐箱艙內(nèi)積載，是限制普通集裝箱運(yùn)輸船整船運(yùn)輸LNG 的關(guān)鍵性要求。
3.2 安全系固
由于 LNG 罐箱較重，通常 40 m3的 LNG 罐箱重約 30 t，已達(dá)上限。并且，由于 LNG 罐箱的充裝率小于 90%，在自由液面晃蕩的作用下會(huì)產(chǎn)生額外的晃蕩載荷，故 LNG 罐箱多層積載對(duì)相關(guān)構(gòu)件強(qiáng)度要求較高。此外，普通集裝箱船在運(yùn)輸過(guò)程中存在掉箱，因此相關(guān)方面對(duì) LNG 罐箱通過(guò)集裝箱船大規(guī)模運(yùn)輸也存在顧慮。
3.3 行業(yè)限制
目前，LNG 罐箱整船運(yùn)輸還屬于新型事物，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)還不夠透徹，前期小規(guī)模的試點(diǎn)應(yīng)用尚難以凸顯其經(jīng)濟(jì)性。從起步到形成規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益還需要政府的政策支持，規(guī)劃和引導(dǎo)中小型企業(yè)以協(xié)會(huì)或集團(tuán)的形式與上游的天然氣生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行談判協(xié)商，落實(shí)氣源的進(jìn)口渠道。
同時(shí)，船舶行業(yè)本身是一個(gè)較為保守的行業(yè)，對(duì)新型事物和技術(shù)的接納需要一個(gè)漸進(jìn)的認(rèn)識(shí)過(guò)程，并需要有成功的先例來(lái)佐證。
4 解決措施
上述三個(gè)限制條件的關(guān)鍵在于第一個(gè)(即IMDG 規(guī)則)不允許 LNG 罐箱艙內(nèi)積載的限制。該限制條件源自國(guó)際強(qiáng)制性規(guī)則，在各國(guó)的法律法規(guī)及行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)均有體現(xiàn)。為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的LNG 罐箱整船運(yùn)輸，必須首先突破 IMDG 的限制要求。深入分析發(fā)現(xiàn)，該限制條件的目的在于防止可燃?xì)怏w在圍蔽空間內(nèi)的積聚，并進(jìn)一步形成可燃環(huán)境，從而導(dǎo)致火災(zāi)爆炸的發(fā)生。
因此針對(duì)上述問(wèn)題，其解決方法主要有以下幾個(gè)途徑 ：可燃?xì)怏w排放控制、低溫液體泄漏防護(hù)及安全系固。相應(yīng)的解決措施應(yīng)從罐箱、船舶及管理三個(gè)方面著手，具體措施應(yīng)該包括 ：分級(jí)運(yùn)輸與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合、BOG 排放控制、探測(cè)報(bào)警、船體防護(hù)及泄漏液體控制。
4.1 分級(jí)運(yùn)輸與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合
建立智能物流 LNG 罐箱管理系統(tǒng)，將超高頻RFID 技術(shù)能應(yīng)用于 LNG 罐箱堆場(chǎng)和運(yùn)輸過(guò)程中，對(duì) LNG 罐箱、托運(yùn)船舶、車(chē)輛、火車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)追蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì) LNG 罐箱、托運(yùn)船舶、車(chē)輛、火車(chē)和堆場(chǎng)相關(guān)信息采集，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) LNG 罐箱的存放狀態(tài)(罐箱內(nèi)部溫度、壓力、液位、絕熱層真空度、系固強(qiáng)度及各參數(shù)的額定設(shè)計(jì)值)，自動(dòng)計(jì)算 LNG 罐箱的零排放可維持時(shí)間，根據(jù)托運(yùn)船舶、車(chē)輛、火車(chē)信息及相應(yīng)運(yùn)輸距離和時(shí)間，基于整個(gè)物流系統(tǒng)統(tǒng)籌安排罐箱的運(yùn)輸，保證罐箱在正常運(yùn)輸狀態(tài)下，在抵達(dá)目的地之前 BOG 零排放(或保證罐箱在堆場(chǎng)及船舶運(yùn)輸期間的 BOG 零排放)。
4.2 BOG的逸散控制
為控制 LNG 罐箱在船舶運(yùn)輸或堆場(chǎng)堆碼期間產(chǎn)生意外的 BOG 排放，在提高罐箱的絕熱性能的基礎(chǔ)上，還應(yīng)采取“第二道防火墻”，即設(shè)置 BOG 統(tǒng)一處理系統(tǒng)，將其排放至安全區(qū)域或進(jìn)行循環(huán)利用，其有效措施之一就是設(shè)置共管透氣裝置。為提高運(yùn)輸效率，共管透氣裝置應(yīng)裝設(shè)在 LNG 罐箱箱體上，并且在滿足罐箱設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上應(yīng)具有自動(dòng)脫離功能或增加自動(dòng)對(duì)稱(chēng)功能。另外，為保證可靠性，對(duì)共管透氣裝置的易損部位應(yīng)設(shè)置成可拆卸式，規(guī)定其使用壽命，對(duì)其進(jìn)行定期檢查和更換。
4.3 探測(cè)報(bào)警
對(duì)于艙內(nèi)或其他圍蔽處所的積載，應(yīng)在相應(yīng)位置設(shè)置氣體探測(cè)裝置，并根據(jù)艙室或處所的最大可承受爆炸沖擊壓力確定最大可接受爆炸體積，以此來(lái)確定探測(cè)裝置的數(shù)量和位置。此外，可根據(jù)通風(fēng)條件，通過(guò)氣體擴(kuò)散仿真分析，優(yōu)化探測(cè)裝置的數(shù)量和布置位置。此外，應(yīng)設(shè)置強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)，在探測(cè)到氣體泄漏(30% 爆炸下限)后啟動(dòng)強(qiáng)制通風(fēng)，防止可燃?xì)怏w的形成和積聚。
4.4 船體保護(hù)措施
對(duì)于多層積載，首先罐箱從其設(shè)計(jì)上應(yīng)采用上出液形式，從而降低根部接頭破損導(dǎo)致 LNG 大量泄漏的可能性。然而，即使 LNG 罐箱采用上出液形式，也不能防止罐箱在跌落傾翻時(shí)低溫液體的泄漏。因此，對(duì)于多層積載情況，為防止上部罐箱發(fā)生泄漏對(duì)下部罐箱造成損傷從而產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，LNG 罐箱的外殼、框架及角件應(yīng)采用耐低溫材料，如不銹鋼。
另外，為防止低溫液體對(duì)船體造成損傷，還可參考 LNG 運(yùn)輸船 B 型艙的設(shè)計(jì)理念，對(duì)船體設(shè)置部分次屏蔽或圍堰，對(duì)船舶底部易遭受低溫液體損傷的部位進(jìn)行防護(hù)，避免泄漏的 LNG 對(duì)船舶安全性能造成影響。同時(shí)，可以參考 SPB 型LNG 運(yùn)輸船，在船舶底部設(shè)置積液井，將泄漏的低溫液體收集起來(lái)，通過(guò)緊急投棄裝置將其投棄到船體外部的安全區(qū)域。
4.5 泄漏LNG控制
由于集裝箱船的船體不具有保溫絕熱性能，不像 LNG 運(yùn)輸船在產(chǎn)生 LNG 泄漏后可長(zhǎng)時(shí)間(15 天)維持低溫不擴(kuò)散狀態(tài)，故運(yùn)輸 LNG 罐箱的船舶應(yīng)設(shè)置泄漏 LNG 的應(yīng)急措施。如可設(shè)置高倍數(shù)的泡沫滅火系統(tǒng)，利用在圍蔽處所易于泡沫覆蓋的特點(diǎn)，通過(guò)高倍泡沫覆蓋泄漏的 LNG 液體，在減緩其蒸發(fā)速率的同時(shí)，通過(guò)緊急投棄系統(tǒng)將泄漏的 LNG液體投棄到船體之外。
4.6 系固加強(qiáng)
由于 LNG 罐箱較普通集裝箱重，且安全性問(wèn)題突出，故必須在普通集裝箱船系固標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，考慮液體晃蕩載荷對(duì)甲板強(qiáng)度及其他構(gòu)件和設(shè)備的影響，并考慮強(qiáng)度加強(qiáng)。
4.7 試驗(yàn)及試點(diǎn)
任何安全措施都必須通過(guò)試驗(yàn)和試運(yùn)行來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證并改善。通過(guò)試驗(yàn)對(duì)不同充裝率的罐箱進(jìn)行實(shí)船試運(yùn)行，分析、對(duì)比不同充裝率下的罐箱內(nèi)部溫度及壓力隨時(shí)間上升的速率，選定最佳充裝率及對(duì)應(yīng)的溫度和壓力隨時(shí)間上升的速率 ;同時(shí)模擬不同載運(yùn)環(huán)境和條件，對(duì)罐箱相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，明確其運(yùn)輸作業(yè)的相關(guān)限制要求 ;然后，根據(jù)最終試驗(yàn)結(jié)果向 IMO 提交公約的修改建議。
5 結(jié) 論
LNG 罐箱整船運(yùn)輸作為未來(lái) LNG 運(yùn)輸一個(gè)新的發(fā)展方向，理論上可以借助現(xiàn)有集裝箱船實(shí)現(xiàn)LNG 的大批量運(yùn)輸，降低行業(yè)門(mén)檻消除壟斷;同時(shí)，通過(guò) LNG 罐箱多式聯(lián)運(yùn)，可實(shí)現(xiàn)“一罐到底”和“門(mén)到門(mén)”運(yùn)輸，在提高運(yùn)輸效率的同時(shí)有助于未來(lái)分布式能源的發(fā)展。另外，利用 LNG 罐箱運(yùn)輸可降低油氣田天然氣開(kāi)采的配套成本，促進(jìn)資源充分利用。對(duì)此，國(guó)外已獲得實(shí)際應(yīng)用，國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了大量研究試驗(yàn)工作。
然而，相關(guān)安全控制體系出于對(duì) LNG 罐箱 BOG 排放的安全考慮，國(guó)際公約及標(biāo)準(zhǔn)不允許艙內(nèi)積載，使 LNG 罐箱整船運(yùn)輸未能得到有效應(yīng)用和大規(guī)模發(fā)展。為解決上述矛盾，可以通過(guò)分級(jí)運(yùn)輸與物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，以及 BOG 排放控制、探測(cè)報(bào)警、船體防護(hù)和泄漏液體控制等多項(xiàng)措施確保 LNG 罐箱在艙內(nèi)積載的安全性，實(shí)現(xiàn)普通集裝箱船舶整船運(yùn)輸 LNG 罐箱的目標(biāo)。
（本文轉(zhuǎn)自《船舶》，如有版權(quán)問(wèn)題，請(qǐng)聯(lián)系小編）
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