干货｜LNG罐箱整船运输所面临的问题及其解决方案

3LNG罐箱整船运输所面临的问题

3.1 安全控制体系的限制

3.1.1 LNG 罐箱整船运输安全控制体系

LNG 罐箱整船运输安全控制体系涵盖了 LNG罐箱设计制造与检验、LNG 罐箱码头装卸与存放以及 LNG 罐箱水路运输三个主要过程。目前，前两者在具体的管理及技术要求方面与传统的危险货物并无区别，LNG 罐箱水路运输则需要突破传统方式，通过普通集装箱运输船整船运输 LNG，但传统的控制体系尚不完全适用于该种运输模型。

LNG 罐箱水上运输安全控制体系根据责任主体的不同，可分为三个层次，分别是国际公约规则、国家或地区法律法规以及行业规范标准。从本质上讲，国际公约规则既是最高层次，也是最基本的要求，是缔约国必须遵守的要求 ;国家或地区法律法规是缔约国根据国际公约规则转化的结果，通常其相关要求等效于国际公约规则，或在国际公约规则的基础上有所提高 ;行业规范标准是为实施国际公约或法律法规的相关要求而制定的具体技术要求。

所以，该控制体系居于核心地位的是国际公约规则，其他层次均为该层次的衍生和细化。表 1 是 LNG 罐箱水上运输安全控制体系的主要分类和内容。

根据上述分析可知，对于大规模发展 LNG 罐箱运输的限制主要在于 LNG 罐箱的水上运输环节，该环节所涉及的国际公约规则是《国际海上人命安全公约》(SOLAS 公约)。SOLAS 公约涉及海上安全的各个方面，涉及 LNG 罐箱运输的要求列于公约第 VII 章 A 部分。该部分是关于包装危险货物或固体散装危险货物运输的强制规定，危险货物的运输必须依照相关条款实施。其具体技术要求指向了《国际海运危险货物规则》(IMDG规则)，IMDG 规则基于相关条款作了进一步的详细规定。

3.1.2 IMDG 规则对 LNG 罐箱运输的限制

IMDG 是一部关于包装危险货物或固体散装危险货物运输的强制性国际规则，其涉及货物分类、包装、托运程序及运输作业等相关规定。通过梳理，涉及 LNG 罐箱运输的要求如表 2 所示。

表 2 中 ：2.1 类表示为易燃气体;E0 代表不准免除 ;P203、T75 和 TP5 是罐箱的设计、制造、检验和试验要求 ;D 类代表仅限于舱面积载并需要避开生活居住处所。其中，D 类积载要求不允许 LNG罐箱舱内积载，是限制普通集装箱运输船整船运输LNG 的关键性要求。

3.2 安全系固

由于 LNG 罐箱较重，通常 40 m3的 LNG 罐箱重约 30 t，已达上限。并且，由于 LNG 罐箱的充装率小于 90%，在自由液面晃荡的作用下会产生额外的晃荡载荷，故 LNG 罐箱多层积载对相关构件强度要求较高。此外，普通集装箱船在运输过程中存在掉箱，因此相关方面对 LNG 罐箱通过集装箱船大规模运输也存在顾虑。

3.3 行业限制

目前，LNG 罐箱整船运输还属于新型事物，对其风险的认识还不够透彻，前期小规模的试点应用尚难以凸显其经济性。从起步到形成规模经济效益还需要政府的政策支持，规划和引导中小型企业以协会或集团的形式与上游的天然气生产企业进行谈判协商，落实气源的进口渠道。

同时，船舶行业本身是一个较为保守的行业，对新型事物和技术的接纳需要一个渐进的认识过程，并需要有成功的先例来佐证。

4 解决措施

上述三个限制条件的关键在于第一个(即IMDG 规则)不允许 LNG 罐箱舱内积载的限制。该限制条件源自国际强制性规则，在各国的法律法规及行业规范标准内均有体现。为实现大规模的LNG 罐箱整船运输，必须首先突破 IMDG 的限制要求。深入分析发现，该限制条件的目的在于防止可燃气体在围蔽空间内的积聚，并进一步形成可燃环境，从而导致火灾爆炸的发生。

因此针对上述问题，其解决方法主要有以下几个途径 ：可燃气体排放控制、低温液体泄漏防护及安全系固。相应的解决措施应从罐箱、船舶及管理三个方面着手，具体措施应该包括 ：分级运输与物联网结合、BOG 排放控制、探测报警、船体防护及泄漏液体控制。

4.1 分级运输与物联网结合

建立智能物流 LNG 罐箱管理系统，将超高频RFID 技术能应用于 LNG 罐箱堆场和运输过程中，对 LNG 罐箱、托运船舶、车辆、火车进行实时追踪，实现对 LNG 罐箱、托运船舶、车辆、火车和堆场相关信息采集，实时监测 LNG 罐箱的存放状态(罐箱内部温度、压力、液位、绝热层真空度、系固强度及各参数的额定设计值)，自动计算 LNG 罐箱的零排放可维持时间，根据托运船舶、车辆、火车信息及相应运输距离和时间，基于整个物流系统统筹安排罐箱的运输，保证罐箱在正常运输状态下，在抵达目的地之前 BOG 零排放(或保证罐箱在堆场及船舶运输期间的 BOG 零排放)。

4.2 BOG的逸散控制

为控制 LNG 罐箱在船舶运输或堆场堆码期间产生意外的 BOG 排放，在提高罐箱的绝热性能的基础上，还应采取“第二道防火墙”，即设置 BOG 统一处理系统，将其排放至安全区域或进行循环利用，其有效措施之一就是设置共管透气装置。为提高运输效率，共管透气装置应装设在 LNG 罐箱箱体上，并且在满足罐箱设计标准的基础上应具有自动脱离功能或增加自动对称功能。另外，为保证可靠性，对共管透气装置的易损部位应设置成可拆卸式，规定其使用寿命，对其进行定期检查和更换。

4.3 探测报警

对于舱内或其他围蔽处所的积载，应在相应位置设置气体探测装置，并根据舱室或处所的最大可承受爆炸冲击压力确定最大可接受爆炸体积，以此来确定探测装置的数量和位置。此外，可根据通风条件，通过气体扩散仿真分析，优化探测装置的数量和布置位置。此外，应设置强制通风系统，在探测到气体泄漏(30% 爆炸下限)后启动强制通风，防止可燃气体的形成和积聚。

4.4 船体保护措施

对于多层积载，首先罐箱从其设计上应采用上出液形式，从而降低根部接头破损导致 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倾翻时低温液体的泄漏。因此，对于多层积载情况，为防止上部罐箱发生泄漏对下部罐箱造成损伤从而产生连锁反应，LNG 罐箱的外壳、框架及角件应采用耐低温材料，如不锈钢。

另外，为防止低温液体对船体造成损伤，还可参考 LNG 运输船 B 型舱的设计理念，对船体设置部分次屏蔽或围堰，对船舶底部易遭受低温液体损伤的部位进行防护，避免泄漏的 LNG 对船舶安全性能造成影响。同时，可以参考 SPB 型LNG 运输船，在船舶底部设置积液井，将泄漏的低温液体收集起来，通过紧急投弃装置将其投弃到船体外部的安全区域。

4.5 泄漏LNG控制

由于集装箱船的船体不具有保温绝热性能，不像 LNG 运输船在产生 LNG 泄漏后可长时间(15 天)维持低温不扩散状态，故运输 LNG 罐箱的船舶应设置泄漏 LNG 的应急措施。如可设置高倍数的泡沫灭火系统，利用在围蔽处所易于泡沫覆盖的特点，通过高倍泡沫覆盖泄漏的 LNG 液体，在减缓其蒸发速率的同时，通过紧急投弃系统将泄漏的 LNG液体投弃到船体之外。

4.6 系固加强

由于 LNG 罐箱较普通集装箱重，且安全性问题突出，故必须在普通集装箱船系固标准的基础上，考虑液体晃荡载荷对甲板强度及其他构件和设备的影响，并考虑强度加强。

4.7 试验及试点

任何安全措施都必须通过试验和试运行来进行验证并改善。通过试验对不同充装率的罐箱进行实船试运行，分析、对比不同充装率下的罐箱内部温度及压力随时间上升的速率，选定最佳充装率及对应的温度和压力随时间上升的速率 ;同时模拟不同载运环境和条件，对罐箱相关参数进行监控，明确其运输作业的相关限制要求 ;然后，根据最终试验结果向 IMO 提交公约的修改建议。

5 结 论

LNG 罐箱整船运输作为未来 LNG 运输一个新的发展方向，理论上可以借助现有集装箱船实现LNG 的大批量运输，降低行业门槛消除垄断;同时，通过 LNG 罐箱多式联运，可实现“一罐到底”和“门到门”运输，在提高运输效率的同时有助于未来分布式能源的发展。另外，利用 LNG 罐箱运输可降低油气田天然气开采的配套成本，促进资源充分利用。对此，国外已获得实际应用，国内也开展了大量研究试验工作。

然而，相关安全控制体系出于对 LNG 罐箱 BOG 排放的安全考虑，国际公约及标准不允许舱内积载，使 LNG 罐箱整船运输未能得到有效应用和大规模发展。为解决上述矛盾，可以通过分级运输与物联网结合，以及 BOG 排放控制、探测报警、船体防护和泄漏液体控制等多项措施确保 LNG 罐箱在舱内积载的安全性，实现普通集装箱船舶整船运输 LNG 罐箱的目标。