3LNG罐箱整船運輸所面臨的問題

3.1 安全控制體系的限制

3.1.1 LNG 罐箱整船運輸安全控制體系

LNG 罐箱整船運輸安全控制體系涵蓋了 LNG罐箱設計制造與檢驗、LNG 罐箱碼頭裝卸與存放以及 LNG 罐箱水路運輸三個主要過程。目前，前兩者在具體的管理及技術要求方面與傳統的危險貨物并無區別，LNG 罐箱水路運輸則需要突破傳統方式，通過普通集裝箱運輸船整船運輸 LNG，但傳統的控制體系尚不完全適用于該種運輸模型。

LNG 罐箱水上運輸安全控制體系根據責任主體的不同，可分為三個層次，分別是國際公約規則、國家或地區法律法規以及行業規范標準。從本質上講，國際公約規則既是最高層次，也是最基本的要求，是締約國必須遵守的要求 ;國家或地區法律法規是締約國根據國際公約規則轉化的結果，通常其相關要求等效于國際公約規則，或在國際公約規則的基礎上有所提高 ;行業規范標準是為實施國際公約或法律法規的相關要求而制定的具體技術要求。

所以，該控制體系居于核心地位的是國際公約規則，其他層次均為該層次的衍生和細化。表 1 是 LNG 罐箱水上運輸安全控制體系的主要分類和內容。

根據上述分析可知，對于大規模發展 LNG 罐箱運輸的限制主要在于 LNG 罐箱的水上運輸環節，該環節所涉及的國際公約規則是《國際海上人命安全公約》(SOLAS 公約)。SOLAS 公約涉及海上安全的各個方面，涉及 LNG 罐箱運輸的要求列于公約第 VII 章 A 部分。該部分是關于包裝危險貨物或固體散裝危險貨物運輸的強制規定，危險貨物的運輸必須依照相關條款實施。其具體技術要求指向了《國際海運危險貨物規則》(IMDG規則)，IMDG 規則基于相關條款作了進一步的詳細規定。

3.1.2 IMDG 規則對 LNG 罐箱運輸的限制

IMDG 是一部關于包裝危險貨物或固體散裝危險貨物運輸的強制性國際規則，其涉及貨物分類、包裝、托運程序及運輸作業等相關規定。通過梳理，涉及 LNG 罐箱運輸的要求如表 2 所示。

表 2 中 ：2.1 類表示為易燃氣體;E0 代表不準免除 ;P203、T75 和 TP5 是罐箱的設計、制造、檢驗和試驗要求 ;D 類代表僅限于艙面積載并需要避開生活居住處所。其中，D 類積載要求不允許 LNG罐箱艙內積載，是限制普通集裝箱運輸船整船運輸LNG 的關鍵性要求。

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產生額外的晃蕩載荷，故 LNG 罐箱多層積載對相關構件強度要求較高。此外，普通集裝箱船在運輸過程中存在掉箱，因此相關方面對 LNG 罐箱通過集裝箱船大規模運輸也存在顧慮。

3.3 行業限制

目前，LNG 罐箱整船運輸還屬于新型事物，對其風險的認識還不夠透徹，前期小規模的試點應用尚難以凸顯其經濟性。從起步到形成規模經濟效益還需要政府的政策支持，規劃和引導中小型企業以協會或集團的形式與上游的天然氣生產企業進行談判協商，落實氣源的進口渠道。

同時，船舶行業本身是一個較為保守的行業，對新型事物和技術的接納需要一個漸進的認識過程，并需要有成功的先例來佐證。

4 解決措施

上述三個限制條件的關鍵在于第一個(即IMDG 規則)不允許 LNG 罐箱艙內積載的限制。該限制條件源自國際強制性規則，在各國的法律法規及行業規范標準內均有體現。為實現大規模的LNG 罐箱整船運輸，必須首先突破 IMDG 的限制要求。深入分析發現，該限制條件的目的在于防止可燃氣體在圍蔽空間內的積聚，并進一步形成可燃環境，從而導致火災爆炸的發生。

因此針對上述問題，其解決方法主要有以下幾個途徑 ：可燃氣體排放控制、低溫液體泄漏防護及安全系固。相應的解決措施應從罐箱、船舶及管理三個方面著手，具體措施應該包括 ：分級運輸與物聯網結合、BOG 排放控制、探測報警、船體防護及泄漏液體控制。

4.1 分級運輸與物聯網結合

建立智能物流 LNG 罐箱管理系統，將超高頻RFID 技術能應用于 LNG 罐箱堆場和運輸過程中，對 LNG 罐箱、托運船舶、車輛、火車進行實時追蹤，實現對 LNG 罐箱、托運船舶、車輛、火車和堆場相關信息采集，實時監測 LNG 罐箱的存放狀態(罐箱內部溫度、壓力、液位、絕熱層真空度、系固強度及各參數的額定設計值)，自動計算 LNG 罐箱的零排放可維持時間，根據托運船舶、車輛、火車信息及相應運輸距離和時間，基于整個物流系統統籌安排罐箱的運輸，保證罐箱在正常運輸狀態下，在抵達目的地之前 BOG 零排放(或保證罐箱在堆場及船舶運輸期間的 BOG 零排放)。

4.2 BOG的逸散控制

為控制 LNG 罐箱在船舶運輸或堆場堆碼期間產生意外的 BOG 排放，在提高罐箱的絕熱性能的基礎上，還應采取“第二道防火墻”，即設置 BOG 統一處理系統，將其排放至安全區域或進行循環利用，其有效措施之一就是設置共管透氣裝置。為提高運輸效率，共管透氣裝置應裝設在 LNG 罐箱箱體上，并且在滿足罐箱設計標準的基礎上應具有自動脫離功能或增加自動對稱功能。另外，為保證可靠性，對共管透氣裝置的易損部位應設置成可拆卸式，規定其使用壽命，對其進行定期檢查和更換。

4.3 探測報警

對于艙內或其他圍蔽處所的積載，應在相應位置設置氣體探測裝置，并根據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，以此來確定探測裝置的數量和位置。此外，可根據通風條件，通過氣體擴散仿真分析，優化探測裝置的數量和布置位置。此外，應設置強制通風系統，在探測到氣體泄漏(30% 爆炸下限)后啟動強制通風，防止可燃氣體的形成和積聚。

4.4 船體保護措施

對于多層積載，首先罐箱從其設計上應采用上出液形式，從而降低根部接頭破損導致 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低溫液體的泄漏。因此，對于多層積載情況，為防止上部罐箱發生泄漏對下部罐箱造成損傷從而產生連鎖反應，LNG 罐箱的外殼、框架及角件應采用耐低溫材料，如不銹鋼。

另外，為防止低溫液體對船體造成損傷，還可參考 LNG 運輸船 B 型艙的設計理念，對船體設置部分次屏蔽或圍堰，對船舶底部易遭受低溫液體損傷的部位進行防護，避免泄漏的 LNG 對船舶安全性能造成影響。同時，可以參考 SPB 型LNG 運輸船，在船舶底部設置積液井，將泄漏的低溫液體收集起來，通過緊急投棄裝置將其投棄到船體外部的安全區域。

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 運輸船在產生 LNG 泄漏后可長時間(15 天)維持低溫不擴散狀態，故運輸 LNG 罐箱的船舶應設置泄漏 LNG 的應急措施。如可設置高倍數的泡沫滅火系統，利用在圍蔽處所易于泡沫覆蓋的特點，通過高倍泡沫覆蓋泄漏的 LNG 液體，在減緩其蒸發速率的同時，通過緊急投棄系統將泄漏的 LNG液體投棄到船體之外。

4.6 系固加強

由于 LNG 罐箱較普通集裝箱重，且安全性問題突出，故必須在普通集裝箱船系固標準的基礎上，考慮液體晃蕩載荷對甲板強度及其他構件和設備的影響，并考慮強度加強。

4.7 試驗及試點

任何安全措施都必須通過試驗和試運行來進行驗證并改善。通過試驗對不同充裝率的罐箱進行實船試運行，分析、對比不同充裝率下的罐箱內部溫度及壓力隨時間上升的速率，選定最佳充裝率及對應的溫度和壓力隨時間上升的速率 ;同時模擬不同載運環境和條件，對罐箱相關參數進行監控，明確其運輸作業的相關限制要求 ;然后，根據最終試驗結果向 IMO 提交公約的修改建議。

5 結 論

LNG 罐箱整船運輸作為未來 LNG 運輸一個新的發展方向，理論上可以借助現有集裝箱船實現LNG 的大批量運輸，降低行業門檻消除壟斷;同時，通過 LNG 罐箱多式聯運，可實現“一罐到底”和“門到門”運輸，在提高運輸效率的同時有助于未來分布式能源的發展。另外，利用 LNG 罐箱運輸可降低油氣田天然氣開采的配套成本，促進資源充分利用。對此，國外已獲得實際應用，國內也開展了大量研究試驗工作。

然而，相關安全控制體系出于對 LNG 罐箱 BOG 排放的安全考慮，國際公約及標準不允許艙內積載，使 LNG 罐箱整船運輸未能得到有效應用和大規模發展。為解決上述矛盾，可以通過分級運輸與物聯網結合，以及 BOG 排放控制、探測報警、船體防護和泄漏液體控制等多項措施確保 LNG 罐箱在艙內積載的安全性，實現普通集裝箱船舶整船運輸 LNG 罐箱的目標。