液化天然氣的運輸方式及其特點分析

張廷首

（中石油昆侖燃氣有限公司東北分公司，遼寧大連 116000）

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

1 液化天然氣的運輸方式及特點

1.1 管道運輸方式及特點

管道輸送液化天然氣需要在“密相區”進行，因此管道需采用低溫隔熱材質，但受到較高的材料價格影響，液態天然氣的管道運輸需要過大的前期投資，天然氣冷卻至與加壓站的建設也會導致投資增大。隨著技術的不斷成熟，液化天然氣管道運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，配合管道內涂層磨損技術和惰性氣體安全焊技術，液化天然氣管道運輸方式的安全性能夠得到較好保障[1]。

1.2 道路運輸方式及特點

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，還需要設置緊急控制閥、放氣閥、安全閥、滅火器等器材，這就對道路運輸方式提出了較高挑戰。隨著道路運輸的不斷發展，儲罐和管道的惰性與鈍性、儲罐和罐車的制冷、氣壓的掌控、儲罐的設置、分塊去除等方面均實現了長足進步，道路輸送供給鏈也隨之不斷完善，基礎負荷型液化站、調峰型液化站均在其中發揮著關鍵性作用，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輸需要[2]。

1.3 航海運輸方式及特點

航海運輸同樣屬于液化天然氣的常用運輸方式，該運輸方式具備運輸有序、牢靠的特點。定向造船屬于液化天然氣航海運輸的常用方式，配合固定的航線與港岸、準時的航期，該運輸方式的市場競爭有序、運費盈利較穩固，很少會出現不按計劃停靠的情況。深入分析可以發現，液化天然氣航海運輸可提供貨物“門到門”式的“一罐到底”服務，配合專用的罐式集裝箱，多式聯運一體化也能夠隨之實現。但值得注意的是，液化天然氣航海運輸可能出現裝卸貨物泄漏、爆炸、火災、設備故障、碰撞等安全問題，天然氣泄漏所造成的危害最為嚴重。一旦出現天然氣泄漏情況，50%以上的天然氣含量將導致人類永久性腦部損傷，而如果水與天然氣發生接觸，劇烈汽化的液態天然氣將出現超壓現象，泄漏源局部會因此導致船體結構破壞，噴濺接觸的液化天然氣也將導致人體凍傷、船體脆性斷裂，遇明火則會引發劇烈的爆炸，這類安全問題催生的挑戰必須得到重視。

2 液化天然氣的運輸要點總結

2.1 裝卸積載要點

為經濟、安全的運輸液化天然氣，運輸要點必須得到重視。以液化天然氣航海運輸為例，為保證運輸安全，正確的裝卸積載不容忽視，由此可保證天然氣泄漏事故發生后運輸貨物及船舶人員的安全風險降到最低，泄漏事故本身的發生幾率也會大幅下降。液化天然氣的載運屬于危險貨物積載類的D類，基于規范僅能在艙面積載，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，液化天然氣罐箱應盡量遠離一切熱源，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入生活機艙和其他工作區域。如液化天然氣和能夠與其發生化學反應的危險品一起裝載，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輸時間超過最大運載時間，為保證液化天然氣航海運輸安全，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揮關鍵性作用。應設置上出液的排放口，以在集裝箱上部匯總每個罐箱排放，避免下層結構因泄漏而侵蝕破壞，保證運輸安全。

2.3 疊載層數控制

液化天然氣罐箱的外部框架存在一定極限強度，因此液化天然氣罐箱的疊載需明確正常工作下整體結構能承擔的層數，避免罐內壓力狀態因罐箱碰撞改變而引發嚴重事故。在堆碼集裝箱過程中，每個集裝箱頂角構件（四個）一般能夠承受壓力約3N，結合國際公約對液化天然氣罐箱艙面積載的限制要求，以及船舶艙面設計負荷，即可計算最大的艙面允許積載負荷，避免船體結構破壞問題出現。因此，需保證艙面甲板的設計負荷對應質量大于液化天然氣罐箱疊載層數的總質量，安全運輸的實現可由此得到保障。

2.4 最大載運時間

為進一步提升液化天然氣航海運輸的安全性，液化天然氣罐箱的最大載運時間同樣不容忽視。考慮到液化天然氣罐箱內外環境存在極大溫差，雖然罐箱本身擁有絕熱結構，但連續傳導的外界熱量將導致貯罐內的壓力不斷增大，一旦突破罐箱耐壓能力的極限，液化天然氣航海運輸發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輸時間，可將其稱作最大載運時間，即滿足充灌條件開始到液化天然氣罐箱到達最低壓力限定裝置設定壓力所需時間。考慮到天氣條件對水路運輸影響較大，必須加強對液化天然氣罐箱最大載運時間的重視，基于自然條件的最大載運時間修正也不容忽視。

2.5 可靠性評價

液化天然氣航海運輸應開展針對性的可靠性評價，以為計劃優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輸可靠性指標體系展開。評價用一級指標裝載可靠性由裝載操作、裝載設施、裝載速率、裝載港庫存、裝載港天氣組成，航行可靠性指標由岸基支持、航員操作、船舶設備、航路天氣、航行速度組成，卸載可靠性指標由卸載操作、卸載設施、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評價方法的證據推理法，同時還需要采用智能決策系統，采用模糊規則直接評價指標體系中的所有底層指標，同時采用證據推理算法評價底層指標并開展變換處理，這一過程需保證所有價值信息不會失去，間接性的底層指標準則評價可由此完成，評價指標體系建設、對己知指標的評價公式建設、初始評價值的合成（基于證據組合法則和指標組合公理）均屬于評價的關鍵所在。

基于具體實例，需基于船舶主要技術指標、港口裝卸設施主要技術指標開展液化天然氣航海運輸可靠性評價，由于航速直接關系著船舶能否準點到港，因此將航速用于可靠性評價，裝卸速率等指標同樣用于可靠性評價。具體評價采用1～9標度方法（層次分析法）建設比較判斷矩陣，由此即可得到準則層指標權重、裝載可靠性子指標權重、航行可靠性子指標權重、卸載可靠性子指標權重，結合具體的運輸可靠性指標信息，即可最終完成評價。基于評價結果，可明確液化天然氣航海運輸的薄弱點，并總結臺風季節影響的變化規律，液化天然氣航海運輸的針對性優化可由此實現，惡劣天氣的應對準備工作也能夠獲得一定依據支持，由此可直觀了解液化天然氣航海運輸可靠性評價的重要性。

3 結論

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