液化天然氣的運(yùn)輸方式及其特點分析

張廷首

（中石油昆侖燃?xì)庥邢薰緰|北分公司，遼寧大連 116000）

管道運(yùn)輸、道路運(yùn)輸、航海運(yùn)輸屬于最為主流的三種液化天然氣的運(yùn)輸方式，三種方式各自存在優(yōu)勢和不足。考慮到液化天然氣航海運(yùn)輸更為經(jīng)濟(jì)且相關(guān)研究較少，本文重點圍繞液化天然氣運(yùn)輸方式展開研究。

1 液化天然氣的運(yùn)輸方式及特點

1.1 管道運(yùn)輸方式及特點

管道輸送液化天然氣需要在“密相區(qū)”進(jìn)行，因此管道需采用低溫隔熱材質(zhì)，但受到較高的材料價格影響，液態(tài)天然氣的管道運(yùn)輸需要過大的前期投資，天然氣冷卻至與加壓站的建設(shè)也會導(dǎo)致投資增大。隨著技術(shù)的不斷成熟，液化天然氣管道運(yùn)輸及管理的綜合成本近年來不斷下降。鎳鋼屬于液化天然氣管道常用材料，配合管道內(nèi)涂層磨損技術(shù)和惰性氣體安全焊技術(shù)，液化天然氣管道運(yùn)輸方式的安全性能夠得到較好保障[1]。

1.2 道路運(yùn)輸方式及特點

作為一種低溫易爆液體，液化天然氣加工過程需要有排液、充液、壓力液面檢驗等模塊的參與，還需要設(shè)置緊急控制閥、放氣閥、安全閥、滅火器等器材，這就對道路運(yùn)輸方式提出了較高挑戰(zhàn)。隨著道路運(yùn)輸?shù)牟粩喟l(fā)展，儲罐和管道的惰性與鈍性、儲罐和罐車的制冷、氣壓的掌控、儲罐的設(shè)置、分塊去除等方面均實現(xiàn)了長足進(jìn)步，道路輸送供給鏈也隨之不斷完善，基礎(chǔ)負(fù)荷型液化站、調(diào)峰型液化站均在其中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，配合低溫液化天然氣罐車，即可較好滿足液化天然氣安全運(yùn)輸需要[2]。

1.3 航海運(yùn)輸方式及特點

航海運(yùn)輸同樣屬于液化天然氣的常用運(yùn)輸方式，該運(yùn)輸方式具備運(yùn)輸有序、牢靠的特點。定向造船屬于液化天然氣航海運(yùn)輸?shù)某Ｓ梅绞?，配合固定的航線與港岸、準(zhǔn)時的航期，該運(yùn)輸方式的市場競爭有序、運(yùn)費(fèi)盈利較穩(wěn)固，很少會出現(xiàn)不按計劃停靠的情況。深入分析可以發(fā)現(xiàn)，液化天然氣航海運(yùn)輸可提供貨物“門到門”式的“一罐到底”服務(wù)，配合專用的罐式集裝箱，多式聯(lián)運(yùn)一體化也能夠隨之實現(xiàn)。但值得注意的是，液化天然氣航海運(yùn)輸可能出現(xiàn)裝卸貨物泄漏、爆炸、火災(zāi)、設(shè)備故障、碰撞等安全問題，天然氣泄漏所造成的危害最為嚴(yán)重。一旦出現(xiàn)天然氣泄漏情況，50%以上的天然氣含量將導(dǎo)致人類永久性腦部損傷，而如果水與天然氣發(fā)生接觸，劇烈汽化的液態(tài)天然氣將出現(xiàn)超壓現(xiàn)象，泄漏源局部會因此導(dǎo)致船體結(jié)構(gòu)破壞，噴濺接觸的液化天然氣也將導(dǎo)致人體凍傷、船體脆性斷裂，遇明火則會引發(fā)劇烈的爆炸，這類安全問題催生的挑戰(zhàn)必須得到重視。

2 液化天然氣的運(yùn)輸要點總結(jié)

2.1 裝卸積載要點

為經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)輸液化天然氣，運(yùn)輸要點必須得到重視。以液化天然氣航海運(yùn)輸為例，為保證運(yùn)輸安全，正確的裝卸積載不容忽視，由此可保證天然氣泄漏事故發(fā)生后運(yùn)輸貨物及船舶人員的安全風(fēng)險降到最低，泄漏事故本身的發(fā)生幾率也會大幅下降。液化天然氣的載運(yùn)屬于危險貨物積載類的D類，基于規(guī)范僅能在艙面積載，液化天然氣罐箱泄漏、爆炸等緊急情況下帶來的海域、人力、物力危害可降到最低。在艙面積載過程中，液化天然氣罐箱應(yīng)盡量遠(yuǎn)離一切熱源，并避免陽光直射箱體，工作室、居住艙室需與液化天然氣罐箱保持安全距離，避免氣體在意外泄漏時進(jìn)入生活機(jī)艙和其他工作區(qū)域。如液化天然氣和能夠與其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的危險品一起裝載，必須采取可靠、正確的隔離措施。

2.2 高壓排放要點

如液化天然氣罐箱運(yùn)輸時間超過最大運(yùn)載時間，為保證液化天然氣航海運(yùn)輸安全，必須排放一部分罐箱氣體，解決罐箱高壓超壓問題，排放管道和安全閥在其中發(fā)揮關(guān)鍵性作用。應(yīng)設(shè)置上出液的排放口，以在集裝箱上部匯總每個罐箱排放，避免下層結(jié)構(gòu)因泄漏而侵蝕破壞，保證運(yùn)輸安全。

2.3 疊載層數(shù)控制

液化天然氣罐箱的外部框架存在一定極限強(qiáng)度，因此液化天然氣罐箱的疊載需明確正常工作下整體結(jié)構(gòu)能承擔(dān)的層數(shù)，避免罐內(nèi)壓力狀態(tài)因罐箱碰撞改變而引發(fā)嚴(yán)重事故。在堆碼集裝箱過程中，每個集裝箱頂角構(gòu)件（四個）一般能夠承受壓力約3N，結(jié)合國際公約對液化天然氣罐箱艙面積載的限制要求，以及船舶艙面設(shè)計負(fù)荷，即可計算最大的艙面允許積載負(fù)荷，避免船體結(jié)構(gòu)破壞問題出現(xiàn)。因此，需保證艙面甲板的設(shè)計負(fù)荷對應(yīng)質(zhì)量大于液化天然氣罐箱疊載層數(shù)的總質(zhì)量，安全運(yùn)輸?shù)膶崿F(xiàn)可由此得到保障。

2.4 最大載運(yùn)時間

為進(jìn)一步提升液化天然氣航海運(yùn)輸?shù)陌踩?，液化天然氣罐箱的最大載運(yùn)時間同樣不容忽視。考慮到液化天然氣罐箱內(nèi)外環(huán)境存在極大溫差，雖然罐箱本身擁有絕熱結(jié)構(gòu)，但連續(xù)傳導(dǎo)的外界熱量將導(dǎo)致貯罐內(nèi)的壓力不斷增大，一旦突破罐箱耐壓能力的極限，液化天然氣航海運(yùn)輸發(fā)生安全事故的幾率將大幅提升。液化天然氣罐箱的耐壓能力直接決定最長海上運(yùn)輸時間，可將其稱作最大載運(yùn)時間，即滿足充灌條件開始到液化天然氣罐箱到達(dá)最低壓力限定裝置設(shè)定壓力所需時間?？紤]到天氣條件對水路運(yùn)輸影響較大，必須加強(qiáng)對液化天然氣罐箱最大載運(yùn)時間的重視，基于自然條件的最大載運(yùn)時間修正也不容忽視。

2.5 可靠性評價

液化天然氣航海運(yùn)輸應(yīng)開展針對性的可靠性評價，以為計劃優(yōu)化及可靠性管理提供支持，評價需圍繞由裝載可靠性、航行可靠性、卸載可靠性組成的運(yùn)輸可靠性指標(biāo)體系展開。評價用一級指標(biāo)裝載可靠性由裝載操作、裝載設(shè)施、裝載速率、裝載港庫存、裝載港天氣組成，航行可靠性指標(biāo)由岸基支持、航員操作、船舶設(shè)備、航路天氣、航行速度組成，卸載可靠性指標(biāo)由卸載操作、卸載設(shè)施、卸貨速率、卸貨港庫存、卸貨港天氣組成。在具體的可靠性評價中，可選擇屬于典型不確定性多指標(biāo)評價方法的證據(jù)推理法，同時還需要采用智能決策系統(tǒng)，采用模糊規(guī)則直接評價指標(biāo)體系中的所有底層指標(biāo)，同時采用證據(jù)推理算法評價底層指標(biāo)并開展變換處理，這一過程需保證所有價值信息不會失去，間接性的底層指標(biāo)準(zhǔn)則評價可由此完成，評價指標(biāo)體系建設(shè)、對己知指標(biāo)的評價公式建設(shè)、初始評價值的合成（基于證據(jù)組合法則和指標(biāo)組合公理）均屬于評價的關(guān)鍵所在。

基于具體實例，需基于船舶主要技術(shù)指標(biāo)、港口裝卸設(shè)施主要技術(shù)指標(biāo)開展液化天然氣航海運(yùn)輸可靠性評價，由于航速直接關(guān)系著船舶能否準(zhǔn)點到港，因此將航速用于可靠性評價，裝卸速率等指標(biāo)同樣用于可靠性評價。具體評價采用1～9標(biāo)度方法（層次分析法）建設(shè)比較判斷矩陣，由此即可得到準(zhǔn)則層指標(biāo)權(quán)重、裝載可靠性子指標(biāo)權(quán)重、航行可靠性子指標(biāo)權(quán)重、卸載可靠性子指標(biāo)權(quán)重，結(jié)合具體的運(yùn)輸可靠性指標(biāo)信息，即可最終完成評價。基于評價結(jié)果，可明確液化天然氣航海運(yùn)輸?shù)谋∪觞c，并總結(jié)臺風(fēng)季節(jié)影響的變化規(guī)律，液化天然氣航海運(yùn)輸?shù)尼槍π詢?yōu)化可由此實現(xiàn)，惡劣天氣的應(yīng)對準(zhǔn)備工作也能夠獲得一定依據(jù)支持，由此可直觀了解液化天然氣航海運(yùn)輸可靠性評價的重要性。

3 結(jié)論

綜上所述，液化天然氣的不同運(yùn)輸方式擁有不同特點。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的裝卸積載要點、高壓排放要點、疊載層數(shù)控制、最大載運(yùn)時間等內(nèi)容，則提供了可行性較高的液化天然氣安全運(yùn)輸路徑。更為經(jīng)濟(jì)、安全地運(yùn)輸液化天然氣，各類安全事故的針對性預(yù)防必須得到更高程度重視。