與溢油回收儲存、輸送設(shè)備相關(guān)的危險區(qū)域劃分及管系布置的設(shè)計研究

冼 悅

引 言

對于低閃點（＜60℃）溢油回收管系的設(shè)計布置，以及溢油回收儲存艙周圍艙室的服務(wù)性管系的設(shè)計布置（如壓載艙壓載管系、水密隔艙艙底管系、溢油貨泵艙內(nèi)的其他服務(wù)性管系），都應(yīng)充分考慮由于船舶溢油回收儲存、輸送設(shè)備的布置位置所產(chǎn)生的危險區(qū)域格局， 來進(jìn)行合理的管系設(shè)計和放樣。與溢油回收有關(guān)的艙室布置和相關(guān)的管系布置設(shè)計，應(yīng)防止危險區(qū)域與非危險區(qū)域、不同級別危險區(qū)域之間的聯(lián)通，從而導(dǎo)致危險氣體自高危險區(qū)域向低危險區(qū)域流動擴散，使低危險區(qū)域變?yōu)楦呶ｋU區(qū)域，以及危險氣體流入機艙，遇失火源導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。本文將具體闡述滿足以上準(zhǔn)則的設(shè)計要點，并針對常規(guī)設(shè)計，提出優(yōu)化方案。

1 溢油回收管系與溢油回收儲存艙的布置

根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)對于危險區(qū)域的定義可知，持續(xù)并且長期存在可燃性氣體的區(qū)域為0類危險區(qū)域（Zone 0），如溢油回收儲存艙本身應(yīng)被劃分為0類危險區(qū)域；由于操作性原因，如管系及附件泄漏使得存在可燃性氣體的區(qū)域為1類危險區(qū)域（Zone 1），裝有回收油輸送設(shè)備（泵組）或管系等有可燃性氣體泄漏源的區(qū)域，這類區(qū)域應(yīng)被劃分為1類危險區(qū)域；在正常操作的情形下，無可燃性氣體存在，或極少數(shù)情形下短期存在可燃性氣體的區(qū)域為2類危險區(qū)域（Zone 2），如與溢油回收儲存艙被空艙隔離的壓載水艙，應(yīng)被劃分為2類危險區(qū)域。根據(jù)上述對于危險區(qū)域劃分的規(guī)則，在任何空間坐標(biāo)方向上，與低閃點（＜60℃）溢油儲存艙相鄰的封閉處所，并且在這些區(qū)域中不存在溢油回收管系的法蘭接頭、管系閥件以及其他存在可燃性氣體泄漏可能的釋放源，基于國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)ABS船級社關(guān)于建造平臺守護船的規(guī)范中對于溢油回收操作危險區(qū)域劃分的要求，此類處所被定義為2類危險區(qū)域。因此，此類危險區(qū)域在設(shè)計原則上不允許毗鄰含有危險火源的機械處所。［1-2］

根據(jù)ABS船級社關(guān)于建造平臺守護船的規(guī)范中5-6-4/5.9的要求，機械處所內(nèi)的溢油回收管系應(yīng)采用全焊接式加強鋼管，且在機械處所外設(shè)置可應(yīng)急關(guān)閉的閥件，此閥件可在開敞甲板處易于接近的位置進(jìn)行切斷操作，使機械處所在失火的情況下，可緊急切斷可燃性釋放源，從而降低事故危害并在一定程度上控制事故態(tài)勢，保障船舶上的人員安全。

針對以上情形進(jìn)行分析，嚴(yán)格按照國際電工委員會的標(biāo)準(zhǔn)定義來考量，對于含有大量危險低閃點溢油的回收油儲存艙，毗鄰具有失火源的機艙且被水密隔艙壁分隔，這樣的布置切不可行。 因此，在常規(guī)設(shè)計中，回收油儲存艙與機艙應(yīng)被具有合理氣密性的空艙或其他艙室分隔。根據(jù)ABS船級社對于國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)的解釋以及規(guī)范要求，對于與具有失火源的機艙只有一道鋼質(zhì)全焊接管壁分隔的溢油回收管系，由于在設(shè)計上的可控性（這種可控性通常由上述閥件的應(yīng)急切斷操作來實現(xiàn)）允許溢油回收管系穿過機艙。

圖1 溢油回收管系的典型布置

如圖1所示的溢油回收管系的典型布置，機艙與低閃點溢油回收儲存艙之間設(shè)置燃油艙進(jìn)行分隔。根據(jù)上述溢油回收管系允許穿過機艙的情形來對照，作為隔離艙的燃油艙，且穿過燃油艙的溢油回收管系為全焊接式加強鋼管，不存在危險氣體泄漏源。根據(jù)上文中對于危險區(qū)域的定義，隔離燃油艙應(yīng)被看作2類危險區(qū)域。機艙與燃油艙之間由于設(shè)置水密分割，且認(rèn)為在機艙內(nèi)存在持續(xù)的正壓通風(fēng)，因此根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，機艙可不作為危險區(qū)域來考慮。對于溢油回收管系，在作為隔離艙的燃油艙艙壁位置上設(shè)置快關(guān)閥（快關(guān)閥控制位于開敞甲板上易于接近處），在有危險氣體或可燃性溢油泄漏的情況發(fā)生時，能及時快速地予以切斷，防止事故擴大。

2 壓載管系布置

根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)定義，由于溢油回收儲存艙與相臨的壓載水艙之間設(shè)置有水密分割，并且在壓載艙中不設(shè)有回收油輸送的管系接頭和閥件，不存在危險氣體泄漏源，因此認(rèn)為壓載艙中存在可燃性氣體的可能性極小，即使存在也是偶然和短暫的。并且根據(jù)規(guī)范規(guī)則要求，對于具有低閃點溢油回收能力的船舶應(yīng)配備便攜式可燃?xì)怏w探測裝置，一旦有危險氣體泄漏，很容易被船員檢測出，并依照溢油回收操作手冊上的規(guī)定，采取相應(yīng)的處置。由此再結(jié)合上述規(guī)范規(guī)則要求，壓載艙應(yīng)被看作2類危險區(qū)域（Zone 2）。這些作為2類危險區(qū)域的壓載艙中的壓載水，被認(rèn)為是含有危險氣體泄漏源的介質(zhì)（壓載艙與溢油儲存艙之間的艙壁破損），這些含有危險氣體泄漏源的壓載管系穿過機艙，機艙則被視為危險區(qū)域的延伸部分，在原則上是不可行的。但在常規(guī)設(shè)計中，基于以下幾種情形，機艙可不被視為延伸危險區(qū)域。

（1）國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)以及各個船級社規(guī)范中，并沒有明確不允許可能帶有危險氣體釋放源的壓載水經(jīng)過機艙。如果在壓載管系中存在危險氣體泄漏源，則首先考慮壓載艙與溢油回收儲存艙之間的艙壁破損，并且壓載管穿過機艙部分的管件，如閥門或法蘭接頭存在危險氣體泄漏，這種雙重泄漏在設(shè)計上應(yīng)不予考慮。因此，認(rèn)為含有危險氣體泄漏源的壓載水管穿過機艙，機艙可不被視為延伸危險區(qū)域。

（2）機艙具備持續(xù)的正壓通風(fēng)，可以在機艙和危險區(qū)域之間形成固定的壓差，氣流方向由機艙流向危險區(qū)域，因此不會有危險氣體進(jìn)入機艙。

（3）單獨壓載艙的閥門設(shè)置在機艙以外，一旦在公共艙壁處發(fā)生危險源泄漏，可以通過關(guān)閉閥門以降低事故影響。這樣的操作會在設(shè)計時增設(shè)警告牌提醒船員，并體現(xiàn)在最終的溢油回收操作手冊中。［3］

如圖2所示，與危險區(qū)域相關(guān)的壓載管系的典型布置中，溢油回收儲存艙按照國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)劃分為0類危險區(qū)域（Zone 0）， 相鄰的干貨區(qū)域和貨泵艙由于與溢油回收儲存艙相鄰，且有溢油回收輸送管系通過，管系設(shè)置可拆接頭及閥件，存在危險氣體泄漏源，依照規(guī)范規(guī)則應(yīng)劃分為1類危險區(qū)域（Zone 1），壓載艙根據(jù)以上對于規(guī)范規(guī)則的闡述劃分為2類危險區(qū)域（Zone 2）。根據(jù)ABS船級社關(guān)于建造平臺守護船規(guī)范中5-6-4/11.3典型示例2的布置（見圖3），［1］機艙處于持續(xù)正壓通風(fēng)環(huán)境，且穿過機艙的壓載管系中存在危險氣體的可能性極小，機艙不會由于帶有危險氣體釋放源的壓載管系穿過而變成延伸危險區(qū)域。［4］

圖2 壓載管系的典型布置

圖3 ABS規(guī)范中典型安全區(qū)域與ZONE 2危險區(qū)域的布置

3 其他服務(wù)性管系的隔離設(shè)計

在船舶溢油操作過程中，與溢油回收系統(tǒng)存在公共管路的其它系統(tǒng)布置，如果設(shè)計不當(dāng)，將由于低閃點溢油操作而造成危險區(qū)域擴大與延伸。與溢油回收系統(tǒng)存在公共管路的系統(tǒng)包括:貨物管系（如泥漿、鹽水管系），以及針對溢油管路或泥漿、鹽水管路所設(shè)置的沖洗系統(tǒng)等。因此，根據(jù)國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合各個船級社的規(guī)范規(guī)定，在布置其它與溢油操作無關(guān)，且存在公共管路的服務(wù)性管系時，應(yīng)在設(shè)計中考慮合理性隔離。這種隔離裝置一般為盲板法蘭及短管形式（見圖4），且安裝于靠近艙壁最近的可拆卸管路接口附近，以便在發(fā)生危險源泄漏事故時，可以及時進(jìn)行切斷操作。

圖4 典型的隔離短管布置

通常具有溢油回收能力的海洋工作船，會設(shè)置兼做泥漿、鹽水［5］以及溢油存儲的公共貨艙。當(dāng)船舶在某一航次要進(jìn)行溢油操作時，泥漿、鹽水等其他公共貨物管路應(yīng)當(dāng)設(shè)置隔離，但由于船型空間限制，在設(shè)計上采取雙聯(lián)盲板法蘭加一個截止閥的布置，來隔離回收油存儲艙和其他貨物管系（見圖5）。該設(shè)計布置，應(yīng)考慮在雙聯(lián)盲板法蘭與截止閥之間設(shè)置泄放閥，在雙聯(lián)盲板法蘭閥位變?yōu)榻油ㄇ埃瑢⒖赡艽嬖诘奈ｋU液體泄放掉，且在溢油操作時，該泄放閥也能起到測試作用。這樣的設(shè)置充分隔離及有效控制了危險泄漏事故的發(fā)生，將危險區(qū)域的延伸限制在可控范圍內(nèi)。［1］

圖5 公共管系泄放閥的布置

4 結(jié) 論

本文基于分析在海洋工程船多功能用途設(shè)計上存在的矛盾，如何合理地優(yōu)化艙室布置與管路布置。例如在具備溢油回收操作功能的同時，還要具備裝載鉆井水、泥漿以及少量液態(tài)毒性物質(zhì)的能力。［5］這就要求在設(shè)計中充分考慮文中所述的隔離措施，以及防止危險區(qū)域擴大的管路與艙室布置。按照國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)，在必要區(qū)域提供合理的通風(fēng)，并在危險介質(zhì)管路上設(shè)計應(yīng)急切斷方式，合理劃分危險區(qū)域，將危險源泄漏事故產(chǎn)生的危害控制在最小范圍內(nèi)，以保障人員安全與船舶的正常營運。

［1］ABS. Part 5，Oil Spill Recovery，ABS Rules for Class and Building Offshore Support Vessels［S］. ABS，2013.

［2］IEC 60092-502，Electric Installations in Ships-Part 502 :Tankers-Special Features［S］. 1999.

［3］任旭穎.海上溢油回收檢測系統(tǒng)的研究 ［D］. 山東科技大學(xué)， 2012:3-4.

［4］劉菲菲.載運危險貨物船舶的危險區(qū)域劃分及其電氣設(shè)備配備的關(guān)鍵要求解析 ［C］// 2011船舶電氣及通訊導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展論壇論文集，2011:3-6.

［5］IMO. Guidelines for the transport and handling of limited amounts of hazardous and noxious liquid substances in bulk on offshore support vessel，IMO Resolution A.673（16），as amended by IMO Resolutions MSC.236（82） and MEPC.158（55）［S］. IMO，2006.

［6］周曉光，董彩常，宋偉偉，等.某型艦主機海水管路的模擬沖刷腐蝕研究 ［J］.船舶， 2013（6）:65-68.