油船貨物晃蕩風險及管理

史麗娜++朱發(fā)新　盧金樹　李玉樂　吳文鋒　張建偉

【摘 要】 為降低因油船貨艙中油氣混合物的逸出及擴散而產(chǎn)生的潛在風險，分析目前油氣處理常用方法及其存在的問題，運用人-機-環(huán)境-管理系統(tǒng)工程理論方法構建油船貨艙晃蕩風險管理系統(tǒng)組成框架。從油船裝（卸）載油品及洗艙等作業(yè)過程出發(fā)，整理出油氣逸出和擴散、油氣燃燒和爆炸、貨艙碰撞和擱淺以及海上溢油等風險，并分析風險形成過程及其危害。

【關鍵詞】 油船；晃蕩；油氣

0 引 言

目前，油船數(shù)量約占當今世界船舶總量的35%，是世界海運中非常重要的運輸力量。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展和國際貿(mào)易關系的加強，原油和成品油運輸船仍將保持較高的增長勢頭。油船裝載著大量原油等液貨，安全風險較高。油船貨艙揮發(fā)出的油氣與艙室中的碳氧化物（COX）、氮氧化物（NOX）及其他氣體類物質(zhì)等混合氣體的逸出和擴散，可能導致油船產(chǎn)生油氣燃燒和爆炸、環(huán)境污染、人員中毒等風險。油品裝（卸）載、洗艙及船舶操作不當?shù)刃袨?，也可能引發(fā)嚴重的船舶爆炸及環(huán)境污染事故，造成不可估量的損失。

近年來，油船事故已明顯減少，但油船噸位越來越大，油船運輸?shù)娘L險及其危害仍然不可忽視；因此，分析油船貨物晃蕩風險及其管理具有重要的實際意義。

1 油船貨艙油氣處理的常用方法及 存在的問題

1.1 油氣處理的常用方法

油氣處理的常用方法有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分離法以及氧化燃燒法等，這些方法已經(jīng)在油罐車、儲油基地、加油站等得到一定的應用，可以有效減少大氣污染、人員健康毒害，并能很好地回收油氣或利用燃燒熱，但是這些方法在油船上應用較少。

當前油船油氣處理主要采用“充惰及透氣孔”法，即在貨艙的上層空間充注一定量的惰性氣體，降低油氣濃度，避免貨艙發(fā)生火災或爆炸。當貨艙油氣混合物壓力升高時，可自動將油氣通過透氣孔排出舷外；當油氣混合物壓力降低時，透氣孔自動關閉。采用“充惰及透氣孔”法，能很好地降低貨艙發(fā)生火災及爆炸的風險，保證船舶及人員安全。

1.2 “充惰及透氣孔”法存在的問題

“充惰及透氣孔”法在實際過程中仍然存在很多問題：（1）油氣中含有大量有毒的氣相烴類物質(zhì)，會造成慢性中毒的健康問題；（2）直接排放未經(jīng)處理的油氣混合物，對大氣造成二次污染；（3）油氣是原油中的輕質(zhì)烴類成分，油氣的排放使原油燃燒品質(zhì)降低；（4）透氣孔損壞、人員操作不當、靜電等仍可能引起貨艙火災或爆炸事故。

2 油船貨物晃蕩風險及危害

2.1 油氣混合物擴散風險

在油船作業(yè)過程中，貨艙逸出的油氣混合物使得貨艙外部的大氣變成可燃混合氣體，這種可燃混合氣體一旦向其他區(qū)域擴散，就可能遭遇明火而導致油船失火，火勢將通過擴散及蔓延至另一個區(qū)域，從而發(fā)生火災，造成更大危害。逸出的油氣都是油品中的輕質(zhì)烴類組分，所以油氣逸出和擴散還會影響油品組成，影響燃燒品質(zhì)。

油氣混合物中含有有毒的氣相烴類物質(zhì)，其密度大于空氣，因此逸出的油氣混合物一般都漂浮于地面之上，對船舶人員及環(huán)境產(chǎn)生不良影響。人員吸入油氣混合物后，可能引起慢性中毒，對呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)中樞系統(tǒng)造成破壞。油氣混合物排放到大氣環(huán)境中，會形成光化學煙霧。

2.2 油氣燃燒和爆炸風險

油氣燃燒是化學變化，油氣爆炸是物理變化。當貨艙內(nèi)的油氣和氧氣達到一定濃度，同時艙內(nèi)出現(xiàn)火焰、電火花、熱源等，油氣就會被點燃，并很快擴展到整個艙室，使得艙室內(nèi)的壓力升高。如果膨脹的燃氣得不到擴散，那么艙室內(nèi)的壓力就會不斷升高，在達到一定程度后就會導致艙壁破裂，產(chǎn)生初始爆炸；如果補救措施不當，使得貨艙內(nèi)涌入大量空氣或破艙口的油氣與大量的空氣接觸，就會發(fā)生更為強烈的二次爆炸，并連帶周圍的貨艙也發(fā)生爆炸，從而造成巨大危害。

油氣燃燒和爆炸不僅會引起貨物損失，也會造成艙室破壞、環(huán)境污染、船員傷亡，嚴重時會使得船舶沉沒。

2.3 貨艙碰撞和擱淺風險

航行中的油船也可能發(fā)生碰撞，尤其是兩船垂直碰撞時危害最大。兩船垂直碰撞會造成貨艙艙室結構損壞和油品泄漏，甚至產(chǎn)生貨艙火災、人員傷亡和船舶即時沉沒。油船擱淺（或觸礁）也有可能造成艙室結構損壞、油品泄漏及海洋污染。

2.4 海上溢油風險

在裝卸貨油作業(yè)過程中，由于輸油管閥門關閉或未開足導致貨油壓力升高，或輸油管破損老化導致輸油管破裂，這都會造成海上溢油事故。在貨油運輸過程中，由于船舶碰撞、擱淺及貨艙艙室結構破損老化等原因，也會造成海上溢油事故。

海上溢油不僅會直接造成貨油損失，也會給海鳥、魚蝦、海藻、經(jīng)濟貝類等海洋生物資源帶來危害，影響其生存能力，甚至導致其死亡。海上溢油還會對海濱和海岸自然環(huán)境產(chǎn)生危害，降低其娛樂、療養(yǎng)及洗浴的使用價值，破壞自然景觀。

3 油船貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)及作業(yè)過程

3.1 油船貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)

人-機-環(huán)境系統(tǒng)工程采用系統(tǒng)的科學理論和方法，正確處理人、機、環(huán)境之間的關系，實現(xiàn)人-機-環(huán)境系統(tǒng)的優(yōu)化配置。隨著研究的不斷深入和發(fā)展，管理要素也被納入到這個系統(tǒng)中，其重要性也越來越得到認同；因此，人-機-環(huán)境-管理四者形成了更為完善的系統(tǒng)工程理論。根據(jù)人-機-環(huán)境-管理系統(tǒng)工程理論，構建油船貨艙貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)框架（見圖1）。

圖1 油船貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)框架

3.2 油船貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)組成及其作用

油船貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)的每個組成部分具有不同的作用，具體見表1。

表1 油船貨物晃蕩風險管理系統(tǒng)組成部分及其作用

3.3 降低安全風險的貨艙作業(yè)過程

3.3.1 裝載油品作業(yè)過程

（1）準備階段 檢查船岸間的電纜、電器絕緣，以及接地、輸油管接頭等是否處于正常狀態(tài)。

（2）開始階段 打開出口總管主閥，開始低速泵油，檢查油品流動、透氣系統(tǒng)等是否正常。

（3）中間階段 進行壓載水調(diào)撥工作，注意貨艙油位，定時記錄裝貨數(shù)量和空當高度等。

（4）收尾階段 在即將結束裝油之前，降低裝貨速率，并關閉其他貨艙閥門留待收尾，然后逐一檢查貨艙進行收尾作業(yè)。

（5）最后階段 關閉輸油總管主閥，開啟有關閥門，岸方啟動高壓空氣或氮氣系統(tǒng)，向輸油軟管加壓，即開始收油作業(yè)，最后檢查所有貨艙閥門狀態(tài)，確保全部閥門關閉。

3.3.2 卸載油品作業(yè)過程

（1）準備階段 船岸雙方進行交流，確認安全檢查表中的項目，完成已有貨油的計量等。

（2）開始階段 待確認設備狀態(tài)正常后，啟動電動機，逐漸提高泵的轉速，緩慢開啟排出閥，轉換為貨控室遙控使用。

（3）中間階段 調(diào)節(jié)惰性氣體系統(tǒng)，保障船舶安全，避免出現(xiàn)氣蝕現(xiàn)象。

（4）掃艙作業(yè)階段 系統(tǒng)暖缸后，緩慢打開進氣閥；待殘水放凈后，關閉全部殘水泄放旋塞；檢查各有關部位。在泵停止工作后，關閉排氣閥及其他有關的閥門。

（5）掃線作業(yè)階段 當掃艙即將完成時，測量貨艙底油，開始掃線作業(yè)。操作好掃艙泵，使剩油流通；打開甲板貨油管系端部的空氣閥，以防止內(nèi)部真空而造成掃線困難。

（6）最后階段 向貨艙充注惰性氣體，使艙內(nèi)的惰性氣體壓力達到規(guī)定值，并封妥貨艙，清理工具，確認有關閥門處于正常狀態(tài)。

3.3.3 貨艙原油洗艙作業(yè)過程

（1）準備工作 包括確認貨艙含氧量、懸掛告示牌、做好安全檢查等，確認船舶橫、縱傾狀態(tài)和貨艙液位高度，調(diào)整至要求值。

（2）作業(yè)開始 開啟相關閥門，使用貨油泵低速向洗艙管路供油，調(diào)整其速率，開啟洗艙機總閥，提高泵的轉速，慢慢打開洗艙直管上的主閥，待原油洗艙管路內(nèi)的氣體排除后，打開主閥。

（4）作業(yè)過程 控制貨艙艙內(nèi)的油溫、氣體壓力及含氧量，確保無泄漏。

（5）作業(yè)結束 最后關閉洗艙機的驅動機組吸排閥門；確認殘油，直到殘油排凈。關閉該艙的蒸汽閥，直到完成掃艙，停止貨油泵；將管路殘油掃至集油艙，待一定時間后，關閉上述閥門。