LNG-柴油雙燃料船舶危險(xiǎn)防爆控制

肖金赫

摘 要：隨著國家提出加快建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運(yùn)體系的戰(zhàn)略目標(biāo)，LNG作為柴油的替代能源在內(nèi)河船舶上的應(yīng)用正在逐步展開，并且初見成效。但LNG除低溫破壞性外，其一旦泄露，就會立即揮發(fā)和空氣混合形成爆炸性氣體，遇明火即會爆炸。鑒于此，本文主要結(jié)合目前國內(nèi)在建的LNG-柴油雙燃料動力內(nèi)河散貨船舶，分析其電氣危險(xiǎn)區(qū)域劃分及防爆注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：LNG 船舶電氣 危險(xiǎn)區(qū)域 防爆

引言

近兩年來，LNG-柴油雙燃料動力內(nèi)河船舶的研發(fā)及應(yīng)用開展得如火如荼。改建的雙燃料船舶，像“輪渡302”，“長迅3號”等已經(jīng)正式投入營運(yùn)，目前運(yùn)行良好并產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保及社會效益。各地的新建雙燃料內(nèi)河船舶也在緊鑼密鼓中建造。但現(xiàn)行改建船舶受自身?xiàng)l件的限制且作為試驗(yàn)船，危險(xiǎn)區(qū)域保護(hù)及危險(xiǎn)區(qū)域中機(jī)電設(shè)備的安裝都有待進(jìn)一步完善。新建內(nèi)河船舶則不同，是在按照CCS《氣體燃料動力船檢驗(yàn)指南》及相關(guān)規(guī)范、法規(guī)來建造的，從設(shè)計(jì)到制造是一個(gè)比較完善的過程。雙燃料動力船不同于一般的危險(xiǎn)品運(yùn)輸船舶，其危險(xiǎn)區(qū)域的劃分有其自身的特殊性，下面以正在建造的某3100噸級雙燃料散貨船為例介紹其危險(xiǎn)區(qū)域劃分及電氣防爆。

LNG介紹

LNG即液化天然氣，主要成分為甲烷，氣化后比空氣輕，一旦泄露擴(kuò)散會很快。空氣中天然氣濃度達(dá)到15%以上時(shí)，可以正常燃燒；濃度為5%~15%時(shí)，遇到明火即可發(fā)生爆炸，這個(gè)濃度范圍即為天然氣的爆炸極限，爆炸瞬間產(chǎn)生高溫、高壓，其破壞力和危險(xiǎn)性都很大。

雙燃料散貨船危險(xiǎn)區(qū)域的劃分

本雙燃料散貨船無氣體燃料壓縮機(jī)室、氣體燃料泵艙，機(jī)艙為ESD型防護(hù)式機(jī)器處所，儲氣罐放在主甲板尾部。

0區(qū)，系為連續(xù)出現(xiàn)或長時(shí)間出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域。對應(yīng)于本雙燃料散貨船舶為LNG儲氣罐內(nèi)部、用于儲氣罐壓力釋放或其他透氣系統(tǒng)的任何管路、內(nèi)含氣體燃料的管路和設(shè)備。

1區(qū)，系為在正常情況下可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域。在本雙燃料船舶上則指：

氣罐處所。

距離氣罐處所出口、氣體或蒸氣出口、燃料總管閥門、其他氣體閥、氣體管法蘭、氣體燃料泵艙通風(fēng)出口和為讓溫度變化產(chǎn)生少量氣體或蒸氣混合物流動而設(shè)置的儲氣罐壓力釋放口3m以內(nèi)的開敞甲板上的區(qū)域或甲板上的半圍蔽處所。

開敞甲板上的包括氣體燃料總管閥的防溢擋板以內(nèi)及擋板向外延伸3m、并不高于甲板以上2.4m的處所。

氣體燃料管路所在的圍蔽或半圍蔽處所。

該船機(jī)艙為ESD型防護(hù)式機(jī)器處所，正常情況下視為非危險(xiǎn)區(qū)域，但當(dāng)出現(xiàn)氣體泄漏時(shí)，該處所即變?yōu)?類區(qū)。

2區(qū)，系為在正常情況下不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域，即使出現(xiàn)，出現(xiàn)的頻率低并且存在時(shí)間短。具體到本船則指距離1類區(qū)的開敞或半圍蔽處所1.5m以內(nèi)的區(qū)域。

圖1 主甲板尾部危險(xiǎn)區(qū)域劃分圖

圖1為該船主甲板尾部危險(xiǎn)劃分圖，其中氣罐內(nèi)部為0類區(qū)域，此圖未畫氣罐內(nèi)部，主要區(qū)分了氣罐外部的1類及2類危險(xiǎn)區(qū)域，其中方格區(qū)為1類區(qū)域，斜線區(qū)為2類區(qū)域。

由于該船LNG儲氣罐為雙層金屬罐，與LNG接觸的內(nèi)層材質(zhì)為低溫鋼，外層材質(zhì)為碳鋼，中間為絕熱層，所以船舶設(shè)計(jì)時(shí)考慮罐體本身是安全的，危險(xiǎn)區(qū)域以罐體上的掃艙進(jìn)出液口、放散口及罐體旁邊的氣化撬為中心來確定危險(xiǎn)區(qū)域。以它們?yōu)橹行?m范圍內(nèi)的球面內(nèi)是1類區(qū)域，3m范圍外到1.5m范圍內(nèi)為2類區(qū)域。

該船為內(nèi)河航運(yùn)船舶，主甲板尾部區(qū)域較小，從圖中可以看出，尾部信號燈桅桿、舵機(jī)艙及居住艙室的部分都在危險(xiǎn)區(qū)域范圍以內(nèi)。尾部主甲板區(qū)域內(nèi)不允許再布置其他的電力電氣設(shè)備。

電氣設(shè)備的選擇及安裝

LNG的主要成分為甲烷，甲烷允許電氣設(shè)備的最高表面溫度可達(dá)537℃，超過了爆炸性氣體引燃溫度設(shè)備的溫度組別T1，防爆類別目前沒有明確的指向，本船經(jīng)各方面專家討論，向石油產(chǎn)品靠攏，選擇IIA，T3。這樣本船的1類和2類危險(xiǎn)區(qū)域電氣設(shè)備選擇IIA，T3以上的防爆設(shè)備就可以了。

目前本船0類危險(xiǎn)區(qū)域像氣罐內(nèi)安裝的是氣罐廠家自帶的本安型傳感器，1、2類危險(xiǎn)區(qū)域采用的是IIB，T3等級以上的防爆設(shè)備。危險(xiǎn)區(qū)域的火警按鈕采用的是ExibIIC,T6，感溫和感煙探頭選擇ExIIB,T5，火焰探測器則高于ExIIB,T3。

由于LNG氣體泄漏時(shí)，整個(gè)機(jī)艙變成1類危險(xiǎn)區(qū)域，作為后備安全措施，機(jī)艙所有燈具、開關(guān)、風(fēng)機(jī)、感煙感溫探頭、可燃?xì)怏w探頭、警鈴、警燈都為滿足要求的合格防爆型，并且機(jī)艙的任何位置都保證有兩套相互獨(dú)立的固定式氣體探測器有效覆蓋。當(dāng)機(jī)艙出現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏時(shí)，這些防爆設(shè)備還應(yīng)繼續(xù)工作，以保證基本的船舶安全。同時(shí)，機(jī)艙LNG氣體管路3m范圍內(nèi)也應(yīng)安裝合格的防爆電氣設(shè)備。

室外危險(xiǎn)區(qū)域一律采用防爆電氣設(shè)備，包括燈具和開關(guān)，安裝時(shí)嚴(yán)格要求穿鋼管敷設(shè)，室內(nèi)像機(jī)艙、舵機(jī)艙則選用CEF82乙丙絕緣氯丁內(nèi)套銅絲編織鎧裝船用電力電纜，要求電纜的鎧裝一定要在設(shè)備內(nèi)部良好接地，且保證進(jìn)線處的密封，設(shè)備的外殼亦良好接地。探火、防火和報(bào)警系統(tǒng)除本安型電纜外，選用CEF82/NA型的耐火電纜。

碰到的問題

見圖1，由于該船尾部長度空間有限，尾部信號燈桅桿劃在了2類危險(xiǎn)區(qū)域內(nèi)，那么尾部信號燈，包括尾燈、尾錨燈應(yīng)為防爆燈具或無火花型設(shè)備，而實(shí)際市場中并無防爆型信號燈具賣，這個(gè)問題一度成為一個(gè)瓶頸問題。后來通過升高尾部信號燈桅桿解決了這個(gè)問題。如圖，以儲氣罐掃艙進(jìn)液口為中心劃圓（3m的1類區(qū)域，1.5m的2類區(qū)域），進(jìn)液口到尾信號燈桅桿的水平距離取3.5m，尾信號燈桅桿高度在進(jìn)液口和其之間的水平連線之上取3.5m，則有如下公式：

(3.52+3.52=24.5)m>（3+1.5）2m=20.5m；

可見只要尾信號燈桅桿到儲液罐掃艙進(jìn)液口為中心的水平距離大于3.5m，尾信號燈桅桿高度在掃艙進(jìn)液口和其之間的水平連線之上大于3.5m，就能保證尾部信號燈具處于危險(xiǎn)區(qū)域之外，普通的船用信號燈具即滿足相關(guān)要求了。

結(jié)束語

目前，雙燃料船舶屬于船舶行業(yè)的新生事物，還處于一個(gè)摸索完善的階段，希望通過本文的介紹，能給后續(xù)其它雙燃料船舶的電氣設(shè)計(jì)、施工及現(xiàn)場檢驗(yàn)提供一點(diǎn)可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（作者單位：中國船級社武漢分社）