液化天然气的车运.doc

液化天然气的车运液化天然气的公路运输承担了将天然气液化工厂生产的LNG运送到各个使用点的任务。随着天然气利用的日益广泛，除了区域供气、电厂、化工厂等大用户通常采用管道气供给外，对于中小用户，特别是天然气管网不及的地区，往往通过公路运输将LNG供应给各个用户(包括工厂、民用、调峰等)，因此，液化天然气的公路运输也是液化天然气供应链的重要部分。一、液化天然气公路运输特点液化天然气的公路运输不同于海上运输那样量大、稳定，除了运输介质同样是低温、易燃的LNG外，液化天然气的陆上运输要适应点多、面广的市场，要确保人多、路况复杂条件下的运输安全等。1.变化多天然气的管道输送和液化天然气的海上运输为天然气的大宗供应提供了有效的方式，解决了天然气管道用户的供气问题。但是，对于天然气管网不及地区的天然气利用，需要稳定的气源供给。而对于远离消费地的中、小规模的天然气资源的开发，需要稳定的外运。LNG由于液/气密度比大，储存和运输比气态容易，通过汽车运输，可以将用户和气源连接起来。一方面为分散用户提供相对稳定的气源，另一方面为边缘地区天然气资源的开发提供稳定的用户。从这个意义上说，液化天然气的陆上运输是天然气管道输送和液化天然气海上运输的补充，更是有力地推动了分散用户天然气市场的拓展。边缘地区天然气资源的开发和分散用户的供气都面临着点多面广变化大的情况，这与液化天然气海上运输量大、稳定的情况有很大的不同，因而液化天然气的汽车运输需要发挥其灵活快捷的特点，努力适应市场的变化和需求。逐步建立液化天然气的公路运输网，形成稳定、规范的LNG物流体系，使液化天然气的汽车运输切实成为天然气管网的补充。2.安全可靠液化天然气的汽车运输是将天然气液化工厂或接收站储存的LNG载运到各地用户，LNG的载运状态一般是常压、低温。而公路运输又不同于海上运输，陆上的建筑物和人流对装载着LNG的汽车槽车提出了更高的安全要求。为了确保安全，对汽车槽车的隔热、装卸、安全设计都有专项措施。二、液化天然气运输槽车汽车槽车运输LNG这种低温、易燃介质，在槽车结构上，必须满足物料装卸、隔热保冷、高速行驶的要求。20世纪70年代初，日本使用特殊的公路罐车把LNG从接收港转运到卫星基地。美国的卫星型调峰装置用40辆特殊罐车运输LNG。最早的罐车为底盘式，载重6t。1988年开始采用载重为8.6t的拖车型罐车。表5-21列出了国外部分LNG汽车槽车的技术条件。表5-2LNG汽车槽车技术条件制造单位车辆种类载质量/t自身质量/t容量/m3隔热方法设计压力/102Pa内槽材料主要尺寸全长/m宽/m日本车辆制造K.K半拖车6.O13.714.2真空隔热7.O不锈钢11.432.48Cosmodian公司(美)半拖车9.841.7真空隔热2.8不锈钢12.1922.438ProsessEngineering公司(美)半拖车8.843.9真空隔热3.9铝合金LOx公司(美)半拖车17.38.7真空隔热2.1不锈钢12.1922.438Mester-grashelm公司(美)半拖车8.8真空隔热4.O不锈钢10.83.5BOC公司(英)半拖车14.030.3聚氨酯7.O不锈钢Fulburony公司(法)半拖车17.639.642.O聚氨醋泡沫7.O9%镍钢11.633.86(一)LNG槽车的装卸LNG槽车的装卸可以利用储罐自身压力增压或用泵增压装卸。1.自增压装卸利用气化部分LNG提高储罐自身压力，使储罐和槽车形成的压差将储罐中的LNG装入槽车，这就是自增压装车。同样的方法，将部分气化的LNG提高槽车储罐的压力，就可以把槽车中的LNG卸入储罐。自增压襄卸的优点是设施简单，只需在流程上设置气相增压管路，操作容易。但是，这种方法的工作压差有限，装卸效率低、装卸时间长。这是因为这种方法的储罐(接收LNG的固定储罐和槽车储罐)都是带压操作，而固定储罐一般是微正压，槽车储罐的设计压力也不宜高，否则会增加槽车的空载质量，降低运输效率(运输过程都是重车往返九因而装卸操作的压差十分有限，流量低，装卸时间长。2.泵增压装卸采用专门配置的泵将LNG增压，进行槽车装卸。这种方法的输送流量大、装卸时间短、适应性强而得到广泛应用。对于接收站的大型储罐，可以用罐内潜液泵和接收站液体输送流程装车。对于槽车可以利用配置在车上的低温泵卸车。由于泵的输送流量、扬程可以按需要配置，流量大，装卸时间短；扬程高，适应性强，可以满足各种压力规格的储槽。而且，不需要消耗部分LNG增压，槽车罐体的工作压力低，槽车的装备质量小，质量利用系数和运输效率高。正因为如此，即使整车造价比较高、结构比较复杂、低温泵操作维护比较麻烦，但泵增压装卸还是得到了越来越多的应用。(二)LNG槽车的隔热为了确保安全可靠、经济高效地运输，LNG槽车的隔热必须经济有效，而低温储罐的隔热设计决定了储罐的性能。可以采用的隔热方式有真空粉末隔热(CF)、真空纤维隔热(CB)、高真空多层隔热(CD)等。隔热形式的选用原则是经济、可靠、施工简单。由于真空粉末隔热的真空度要求不高，工艺简单，隔热效果好，因而以往比较多地被采用。近年来，随着隔热技术的发展，高真空多层隔热工艺逐渐成熟，LNG槽车开始采用这一技术。高真空多层隔热的优点是：(1)隔热效果好，高真空多层隔热的厚度仅需3035mm，比真空粉末隔热小近10倍4。对于相同容量的外筒，高真空多层隔热槽车的内筒容积比真空粉末隔热槽车的内筒面积大27%左右。因而，相同外形尺寸的槽车，可以提供更大的装载容积。(2)对于大型半挂槽车，采用高真空多层隔热比真空粉末隔热的材料要少得多，从而大大减少槽车的装备质量，增加了槽车的装载质量。如一台20m3的半挂槽车采用真空粉末隔热时，粉末的质量将近1.8t，而采用高真空多层隔热时，隔热材料质量仅200kg。(3)采用高真空多层隔热可以避免因槽车行驶所产生的振动而引起的隔热材料的沉降。高真空多层隔热比真空粉末隔热的施工难度大，但在制造工艺逐渐成熟适合批量生产后，广泛应用的前景是好的。隔热方式的技术比较见表5-33。表中的日蒸发率值是指环境温度20，压力为0.1MPa时的标准值。自然升压速度为环境温度50时，初始充装率为90%，初始压力为0.2MPa(表压)升至终了压力为0.8MPa(表压)条件下的平均值。表5-3隔热方式技术比较隔热技术日蒸发率/%自然升压速度/(kPa/d)CFCBCD0.350.30.28201714对于三种方法的成本比较，主要是材料、人工和抽真空费用。CB材料价格介于CF材料及CD材料之间。但CB技术是以人工包扎进行的，因此人工费用接近CD，高于CF。就低温隔热所需最佳真空度而言，对获得与维持真空度所需的成本是CB低于CD，比较接近CF。因此，总成本是CB介于CF及CD之间。CB技术较CF所增加的费用相对于低温液体储槽的总成本而言，上升不超过5%。这与采用CF技术，因膨胀珍珠岩粉末下沉所引起的售后服务费用相比肯定是合算的。(三)LNG槽车行驶高速化为适应低温储罐的需要，LNG槽车的结构有一定的特殊性。如采用双层罐体和隔热支撑。罐体结构相对比较复杂，隔热支撑又要兼顾减少热传递和增大机械强度的双重性，加上运输LNG的危险性，因此，对LNG槽车的行驶需要限速。按我国修改后的JB/T68981997(低温液体储运设备使用安全规则规定：最高时速在一级公路上60km/h，二、三级公路为3050km/h。随着我国高速公路网的形成，提高了运输车辆韵平均速度，低温液体槽车在高速公路上的行驶速度也提高到7090km/h。运行速度的提高，可以提高运输效率，LNG低温槽车的高速化是必然趋势。由此，对槽车底盘的可靠性、整车的动力性、制动性、横向稳定性、隔热支撑的强度等槽车的结构提出了更高的要求。为了适应LNG低温槽车的高速行驶的需要，应该选择性能可靠的汽车底盘和牵引车，使轴载和牵引车的负荷低于允许值；为保证改装后整车的动力性能，半挂车的比功率宜在5.886.22kW/t之间，并尽量提高牵引车驱动桥的附着质量；尽量降低整车高度和重心高度，以提高槽车的横向稳定性；为保证槽车有良好的制动性能，半挂槽车应采用双管路制动系统。制动时，挂车应先于牵引车制动，以防止列车紧急制动时出现转向；为使槽车行驶平稳，使用适应高速行驶的子午线轮胎为好；双层罐体间的隔热支撑，应能承受高速行驶紧急制动时的冲击载荷。总之，对于LNG低温槽车适应高速行驶的研究，不仅会促进LNG公路运输的发展，而且也是当前适应公路运输整体高速化的需要。参考文献1徐文渊等.天然气利用手册.北京：中国石化出版社，20023顾安忠等.液化天然气技术.北京：机械工业出版社，2004第 6 页 共 6 页