20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐式集裝箱設計

紀鵬飛

作為國民經(jīng)濟基礎工業(yè)的要素之一，工業(yè)氣體在我國經(jīng)濟建設中的地位和作用日益凸顯。工業(yè)氣體指廣泛應用于化學、冶金、采礦、醫(yī)療衛(wèi)生、半導體等行業(yè)的氧氣、氮氣、氬氣、二氧化碳等氣體。氣體公司通常采用冷凍液化氣體罐式集裝箱（以下簡稱“罐箱”）和冷凍液化氣體罐車運輸工業(yè)氣體。罐箱外形尺寸設計標準化，便于在多種運輸工具之間接駁和換裝，具有集安全和經(jīng)濟于一體的優(yōu)點[1];因此，罐箱被部分氣體公司作為工業(yè)氣體的主要運輸工具之一。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，氣體公司在向客戶供氣的過程中常常面臨零散客戶用氣量小但需求種類多的情況，需要派多輛不同介質(zhì)的罐車完成配送，從而導致人力和運輸成本增加。為了解決上述問題，設計可同時裝載2種不同介質(zhì)的雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱，實現(xiàn)單次配送即可滿足客戶對不同介質(zhì)的需求，從而降低物流成本。

1 冷凍液化氣體罐箱設計相關標準和法規(guī)要求

根據(jù)《國際海運危險貨物規(guī)則》（以下簡稱《國際危規(guī)》）的規(guī)定：冷凍液化氣體可移動罐箱由1個護套和1個或多個內(nèi)罐殼組成，罐殼與護套之間的空氣被抽空以構(gòu)成真空絕熱系統(tǒng)?！段ｋU貨物國際道路運輸歐洲公約》也明確允許冷凍液化氣體罐箱有多個內(nèi)罐。NB/T 47059―2017《冷凍液化氣體罐式集裝箱》將冷凍液化氣體罐箱定義為由真空絕熱罐體和框架等組成的用于充裝冷凍液化氣體的罐箱。TSG R0005―2011《移動式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》將罐箱類移動式壓力容器定義為罐體與框架永久性連接組成的運輸裝備。就國內(nèi)相關標準和法規(guī)而言：上述標準并未明確罐箱內(nèi)罐的具體數(shù)量;只有《道路危險貨物運輸管理規(guī)定》要求道路危險貨物運輸車輛“一車一罐一品”，其目的是從源頭杜絕小車大罐、本質(zhì)超載等問題。

20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱的2個內(nèi)容器完全分開，采用2套獨立的裝卸系統(tǒng)，以確保2個容器內(nèi)的介質(zhì)互不發(fā)生化學反應，并通過罐箱上的液位計或地磅確保罐箱在充裝過程中不超載?！秶H危規(guī)》和《危險貨物國際道路運輸歐洲公約》對此類結(jié)構(gòu)的罐箱均有規(guī)定;此外，JT/T 617.1―2018《危險貨物道路運輸規(guī)則 第1部分：通則》要求有隔艙結(jié)構(gòu)的罐箱充裝遵循有關罐體相鄰隔艙充裝危險貨物的規(guī)定?？梢?，20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱結(jié)構(gòu)符合相關標準和法規(guī)要求;不過，建議罐箱使用單位和設計單位在使用和設計此類罐箱前先與監(jiān)管單位溝通、說明或采取技術評審的方式，取得相應資質(zhì)。

2 20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱設計

2.1 設計規(guī)范

為了適應多式聯(lián)運工況，20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱按多式聯(lián)運工況要求設計，設計規(guī)范主要包括TSG R0005―2011《移動式壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》《中國船級社集裝箱檢驗規(guī)范》《國

際危規(guī)》《1972年國際集裝箱安全公約》和《1972年集裝箱關務公約》等。

2.2 設計方案

綜合考慮液態(tài)氧氣、氮氣、氬氣和二氧化碳等4種介質(zhì)的物理性質(zhì)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的用量，形成20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱設計方案（見表1），其中絕熱方式均采用較為成熟的高真空多層絕熱方式。

2.3 結(jié)構(gòu)設計

20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱結(jié)構(gòu)如圖1所示，內(nèi)容器與外殼均采用八點徑向支撐結(jié)構(gòu)，其中一端固定，另一端滑動，以補償材料的熱脹冷縮。該結(jié)構(gòu)廣泛應用于臥式真空絕熱罐體內(nèi)外容器連接，可以避免罐箱內(nèi)容器與外殼在運行過程中因顛簸沖擊而發(fā)生相對位移和結(jié)構(gòu)變形，并防止內(nèi)容器在充裝低溫液體后因發(fā)生冷縮而拉斷支撐結(jié)構(gòu)及管線。[2]為了便于裝卸，2個內(nèi)容器的管路分別從罐體兩側(cè)引出，并分別在裝卸口做好標記，從而使2個內(nèi)容器完全獨立。建議采用亞洲工業(yè)氣體協(xié)會《移動式和固定式散裝儲槽接頭》規(guī)定的專用接頭，為不同介質(zhì)配備不同形式的接頭，以避免誤裝。另外，由于內(nèi)容器一的容積大于7.5 m3，按照NB/T 47059―2017《冷凍液化氣體罐式集裝箱》的要求，相鄰防波板以及防波板與相鄰接頭之間的容積應不大于7.5 m3，因而在內(nèi)容器一中設置一道防波板。

2.4 注意事項

20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱夾層容積大于常規(guī)單內(nèi)容器罐箱夾層容積，因此在設計時需要考慮在夾層中適量增加常溫吸附劑和低溫吸附劑。另外，由于不同介質(zhì)的溫度存在差異，須確保套裝過程中2個內(nèi)容器及夾層管路相互無接觸，以免產(chǎn)生熱傳導。樣箱完工后，按照多式聯(lián)運罐箱設計要求實施全套型式試驗，測試內(nèi)容包括吊頂、吊底、堆碼、外部縱向栓固、橫向剛性、縱向剛性等，并對內(nèi)容器實施靜態(tài)蒸發(fā)率測試，以確保罐箱各項指標符合設計和標準要求。

參考文獻：

[1] 李金磊. ISO罐箱的設計[J]. 工藝與設備，2019，45（9）：81- 82.

[2] 周小翔，劉磊，海航，等. 20 ft 高純液化CO2罐式集裝箱的設計制造[J]. 能源研究與管理，2020（2）：77-80.

（編輯：曹莉瓊 收稿日期：2021-05-25）