20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐式集裝箱設(shè)計(jì)

紀(jì)鵬飛

作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)工業(yè)的要素之一，工業(yè)氣體在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位和作用日益凸顯。工業(yè)氣體指廣泛應(yīng)用于化學(xué)、冶金、采礦、醫(yī)療衛(wèi)生、半導(dǎo)體等行業(yè)的氧氣、氮?dú)狻鍤狻⒍趸嫉葰怏w。氣體公司通常采用冷凍液化氣體罐式集裝箱（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“罐箱”）和冷凍液化氣體罐車(chē)運(yùn)輸工業(yè)氣體。罐箱外形尺寸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，便于在多種運(yùn)輸工具之間接駁和換裝，具有集安全和經(jīng)濟(jì)于一體的優(yōu)點(diǎn)[1];因此，罐箱被部分氣體公司作為工業(yè)氣體的主要運(yùn)輸工具之一。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，氣體公司在向客戶(hù)供氣的過(guò)程中常常面臨零散客戶(hù)用氣量小但需求種類(lèi)多的情況，需要派多輛不同介質(zhì)的罐車(chē)完成配送，從而導(dǎo)致人力和運(yùn)輸成本增加。為了解決上述問(wèn)題，設(shè)計(jì)可同時(shí)裝載2種不同介質(zhì)的雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱，實(shí)現(xiàn)單次配送即可滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)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(shè)計(jì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求

根據(jù)《國(guó)際海運(yùn)危險(xiǎn)貨物規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《國(guó)際危規(guī)》）的規(guī)定：冷凍液化氣體可移動(dòng)罐箱由1個(gè)護(hù)套和1個(gè)或多個(gè)內(nèi)罐殼組成，罐殼與護(hù)套之間的空氣被抽空以構(gòu)成真空絕熱系統(tǒng)。《危險(xiǎn)貨物國(guó)際道路運(yùn)輸歐洲公約》也明確允許冷凍液化氣體罐箱有多個(gè)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(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》將罐箱類(lèi)移動(dòng)式壓力容器定義為罐體與框架永久性連接組成的運(yùn)輸裝備。就國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)而言：上述標(biāo)準(zhǔn)并未明確罐箱內(nèi)罐的具體數(shù)量;只有《道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理規(guī)定》要求道路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車(chē)輛“一車(chē)一罐一品”，其目的是從源頭杜絕小車(chē)大罐、本質(zhì)超載等問(wèn)題。

20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱的2個(gè)內(nèi)容器完全分開(kāi)，采用2套獨(dú)立的裝卸系統(tǒng)，以確保2個(gè)容器內(nèi)的介質(zhì)互不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并通過(guò)罐箱上的液位計(jì)或地磅確保罐箱在充裝過(guò)程中不超載。《國(guó)際危規(guī)》和《危險(xiǎn)貨物國(guó)際道路運(yùn)輸歐洲公約》對(duì)此類(lèi)結(jié)構(gòu)的罐箱均有規(guī)定;此外，JT/T 617.1―2018《危險(xiǎn)貨物道路運(yùn)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(guān)罐體相鄰隔艙充裝危險(xiǎn)貨物的規(guī)定。可見(jiàn)，20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱結(jié)構(gòu)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)要求;不過(guò)，建議罐箱使用單位和設(shè)計(jì)單位在使用和設(shè)計(jì)此類(lèi)罐箱前先與監(jiān)管單位溝通、說(shuō)明或采取技術(shù)評(píng)審的方式，取得相應(yīng)資質(zhì)。

2 20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)規(guī)范

為了適應(yīng)多式聯(lián)運(yùn)工況，20英尺雙內(nèi)容器冷凍液化氣體罐箱按多式聯(lián)運(yùn)工況要求設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)規(guī)范主要包括TSG R0005―2011《移動(dòng)式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》《中國(guó)船級(jí)社集裝箱檢驗(yàn)規(guī)范》《國(guó)

際危規(guī)》《1972年國(guó)際集裝箱安全公約》和《1972年集裝箱關(guān)務(wù)公約》等。

2.2 設(shè)計(jì)方案

綜合考慮液態(tài)氧氣、氮?dú)狻鍤夂投趸嫉?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(shè)計(jì)方案（見(jiàn)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(shè)計(jì)

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(diǎn)徑向支撐結(jié)構(gòu)，其中一端固定，另一端滑動(dòng)，以補(bǔ)償材料的熱脹冷縮。該結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)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(yùn)行過(guò)程中因顛簸沖擊而發(fā)生相對(duì)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(xiàn)。[2]為了便于裝卸，2個(gè)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(biāo)記，從而使2個(gè)內(nèi)容器完全獨(dú)立。建議采用亞洲工業(yè)氣體協(xié)會(huì)《移動(dòng)式和固定式散裝儲(chǔ)槽接頭》規(guī)定的專(zhuān)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(yīng)不大于7.5 m3，因而在內(nèi)容器一中設(shè)置一道防波板。

2.4 注意事項(xiàng)

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(shè)計(jì)時(shí)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(guò)程中2個(gè)內(nèi)容器及夾層管路相互無(wú)接觸，以免產(chǎn)生熱傳導(dǎo)。樣箱完工后，按照多式聯(lián)運(yùn)罐箱設(shè)計(jì)要求實(shí)施全套型式試驗(yàn)，測(cè)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(duì)內(nèi)容器實(shí)施靜態(tài)蒸發(fā)率測(cè)試，以確保罐箱各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)要求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李金磊. ISO罐箱的設(shè)計(jì)[J]. 工藝與設(shè)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(shè)計(jì)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）