船舶浮式儲(chǔ)存裝置危險(xiǎn)源辨識(shí)及分析

劉辰童

(中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司,天津 300452)

液化天然氣(LNG)作為一種清潔度高、熱值高的能源越來越受到廣泛的重視和應(yīng)用。隨著LNG的推廣和應(yīng)用,其陸地接收站存在運(yùn)營和建設(shè)等方面的高昂費(fèi)用問題,而船舶浮式儲(chǔ)存裝置(FSU)的出現(xiàn)可以幫助解決這一問題[1],其靈活性的作業(yè)特點(diǎn)和低成本保證了其的有效應(yīng)用。在應(yīng)用船舶浮式儲(chǔ)存裝置的過程也隨之帶來的各種各樣的危險(xiǎn),因此,為能夠有效對(duì)危險(xiǎn)源進(jìn)行識(shí)別,通過選擇合適的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,制定合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程對(duì)浮式儲(chǔ)存裝置進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),并給出風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

危險(xiǎn)源辨識(shí)(HAZID)是一種高級(jí)的系統(tǒng)化風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估手段[2],其應(yīng)用于項(xiàng)目的初步方案設(shè)計(jì)階段,以期在早期識(shí)別危險(xiǎn),并作為詳細(xì)設(shè)計(jì)施工的輸入信息。通常,完成風(fēng)險(xiǎn)分析首先要用HAZID評(píng)估,完整的風(fēng)險(xiǎn)分析過程包括:危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)分析、和風(fēng)險(xiǎn)管理,每部分所包含的關(guān)鍵內(nèi)容見圖1[3]。

圖1 完整風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包含的內(nèi)容

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

危險(xiǎn)源辨識(shí)是基于項(xiàng)目的實(shí)際布置與操作,通過使用全面的、系統(tǒng)的方法進(jìn)行辨識(shí)[4]。通過故障假設(shè)法來發(fā)現(xiàn)隱藏的危險(xiǎn)因素。目前,故障假設(shè)法是目前運(yùn)用較為普遍的方法,該方法從船舶初始設(shè)計(jì)開始考慮,來分析其與預(yù)期正常運(yùn)營的偏差。假設(shè)的問題例如“如果設(shè)備出現(xiàn)故障怎么辦”、“如果LNG泄漏怎么辦”,每一個(gè)假設(shè)問題都有對(duì)應(yīng)的潛在危險(xiǎn)因素,統(tǒng)計(jì)到HAZID表格中,識(shí)別出已存在或已準(zhǔn)備好的安全措施,并給出合理建議。整個(gè)流程的分析目標(biāo)有:識(shí)別潛在危險(xiǎn)源;分析危險(xiǎn)源導(dǎo)致的后果;確定適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施來規(guī)避或降低風(fēng)險(xiǎn);必要時(shí),提出一些建議來消除、規(guī)避、控制或降低風(fēng)險(xiǎn)。目前,HAZID已經(jīng)不僅只是識(shí)別危險(xiǎn)源,而是包括識(shí)別初步設(shè)計(jì)中可能的危險(xiǎn)源及其前因、后果,明確防護(hù)措施和提出合理建議的一整套流程。HAZID的工作流程見圖2[5]。

圖2 HAZID流程

3 危險(xiǎn)源辨識(shí)分析

浮式儲(chǔ)存裝置在應(yīng)用過程中可能遇到的主要危險(xiǎn)源包括泄漏、火災(zāi)、人員傷害、碰撞等風(fēng)險(xiǎn)。

3.1 LNG/天然氣泄漏事故

1)少量泄漏。LNG在常溫下極易蒸發(fā),一旦達(dá)到燃燒極限(燃燒下限為5%,上限為15%),遇到點(diǎn)火源將發(fā)生火災(zāi),因此,如在LNG系統(tǒng)的管路、閥門、接頭、法蘭等設(shè)備發(fā)生的泄漏發(fā)生少量LNG泄漏,應(yīng)立即啟動(dòng)ESD(關(guān)斷系統(tǒng)),中止LNG過駁/傳輸。

在泄漏源修復(fù)且LNG蒸發(fā)氣驅(qū)散之前不應(yīng)重新開始操作,并采用船上的可燃?xì)馓綔y裝置檢測確認(rèn)LNG蒸發(fā)氣已擴(kuò)散至安全水平。

2)大量泄漏。船舶LNG一旦發(fā)生泄漏出來,一部分LNG會(huì)氣化成蒸氣(即天然氣),剩余的LNG會(huì)泄漏到甲板面或者海上,周圍空氣會(huì)與氣化后的LNG混合生成冷蒸氣霧,在空氣中形成白煙,再受熱后與空氣結(jié)合成爆炸性混合物(或稱可燃性氣云)。爆炸性混合物若遇到火源(最小點(diǎn)火能量為0.28 mJ),將引發(fā)閃火或蒸氣云爆炸等事故,威力巨大,后果嚴(yán)重[6]。

因此,如因傳輸軟管發(fā)生破裂、傳輸硬管(含閥件、接頭及附件等)發(fā)生破裂等原因?qū)е碌腖NG大量泄漏,應(yīng)立即啟動(dòng)ESD,中止LNG過駁/傳輸。

泄漏的LNG應(yīng)通過總管下面集液盤引入大海,以避免其落在甲板上。

如大量泄漏的LNG接觸到甲板,將對(duì)甲板鋼材造成破壞。應(yīng)對(duì)甲板進(jìn)行檢測,必要時(shí)馬上返廠修理,避免帶傷運(yùn)行。

LNG大量泄漏事故應(yīng)向港口和主管部門進(jìn)行通報(bào)。

3.2 火災(zāi)事故

LNG火災(zāi)的特點(diǎn)為火焰?zhèn)鞑ニ俣容^快;質(zhì)量燃燒速率大;火焰溫度高、輻射熱強(qiáng);易形成大面積火災(zāi),難于撲滅,因此船上應(yīng)盡量避免LNG因泄漏導(dǎo)致火災(zāi)[7]。

1)船舶發(fā)生火災(zāi)?；馂?zāi)范圍較小且遠(yuǎn)離LNG貨物區(qū)域,應(yīng)立即啟動(dòng)消防系統(tǒng),迅速滅火即可;如火災(zāi)較大,距離LNG貨物區(qū)域較近,應(yīng)立即啟動(dòng)消防系統(tǒng),迅速滅火,并同時(shí)啟動(dòng)ESD,中止船上所有LNG過駁或輸送,直至火災(zāi)隱患消除。

如因LNG泄漏造成火災(zāi),應(yīng)啟動(dòng)ESD,切斷泄漏源,中止船上所有LNG過駁或輸送,并啟動(dòng)消防系統(tǒng)進(jìn)行滅火。在滅火期間,船長可判斷火災(zāi)大小,必要時(shí)應(yīng)及時(shí)疏散船上人員。

2)船-岸/船-船界面處發(fā)生火災(zāi)。立即啟動(dòng)ESD切斷泄漏源,中止過駁或LNG輸送。啟動(dòng)消防系統(tǒng)進(jìn)行滅火,并向相關(guān)方發(fā)出示警信號(hào),必要時(shí)應(yīng)啟用岸上用于保護(hù)該區(qū)域的消防系統(tǒng)。

3)碼頭設(shè)施發(fā)生火災(zāi)。應(yīng)立即啟動(dòng)ESD,中止過駁或LNG輸送。船上消防設(shè)施處于隨時(shí)可用狀態(tài),必要時(shí)船上水霧/水幕系統(tǒng)打開,以減少火災(zāi)熱輻射對(duì)于船上人員和設(shè)備的傷害。然后視碼頭設(shè)施條件及火災(zāi)的大小決定是否解除船舶與碼頭的系泊,并將船舶撤離至安全水域。

4)FRU發(fā)生火災(zāi)。應(yīng)立即啟動(dòng)ESD,中止LNG輸送。啟用船上水霧系統(tǒng)及船舶與FRU之間的水幕系統(tǒng),以減少火災(zāi)熱輻射對(duì)于船上人員和設(shè)備的傷害,然后視火災(zāi)大小決定是否解除船岸之間的連接和系泊。

3.3 人員傷害

LNG沸點(diǎn)為-162 ℃,通常處于低溫狀態(tài),一旦泄漏極易造成人員低溫傷害,LNG氣化后為天然氣,主要成分為甲烷,甲烷無毒,吸入甲烷并不會(huì)表現(xiàn)出生理上的病征。但是,吸入甲烷會(huì)導(dǎo)致窒息。

1)凍傷。被凍傷的人體組織應(yīng)用大量不高于人體溫度的水進(jìn)行沖洗,不應(yīng)使用熱水取暖或者摩擦取暖。發(fā)生凍傷后應(yīng)盡快就醫(yī)。

2)窒息。當(dāng)發(fā)生人員窒息時(shí),應(yīng)將窒息人員被迅速抬到有新鮮空氣的地方進(jìn)行吸氧或者進(jìn)行人工呼吸急救,醫(yī)生需要盡快就位。

3.4 其他危險(xiǎn)

1)靠泊/系泊過程中的意外。為保護(hù)LNG運(yùn)輸船,國內(nèi)外LNG接收站均有相應(yīng)的隨船移動(dòng)的安全區(qū)的規(guī)定,在規(guī)定中對(duì)于LNG運(yùn)輸船的航行狀態(tài)和停泊狀態(tài)的均有安全距離的要求。通常的要求LNG運(yùn)輸船航行過程中確保前后1 n mile、左右250 m或前后1 n mile、左右200 m范圍內(nèi)為移動(dòng)安全區(qū),綜合考慮印尼碼頭及“海洋石油301”的情況,要求通船舶進(jìn)入港區(qū)應(yīng)在2艘拖輪協(xié)助下進(jìn)行靠泊作業(yè),航行過程中確保前后在1 n mile、左右200 m范圍內(nèi)無其他船舶靠近[8]。

此外,在靠泊作業(yè)過程中發(fā)生意外,如果有需要,船長應(yīng)時(shí)刻準(zhǔn)備終止靠泊/系泊。雙方必須第一時(shí)間通知對(duì)方操作中發(fā)生的變化。系泊的過程應(yīng)遵守《國際海上避碰規(guī)則》的規(guī)定。

2)通訊故障。如在兩船靠泊過程中出現(xiàn)通訊故障,將船舶靠泊碼頭失敗或發(fā)生碰撞,造成損傷,因此應(yīng)終止靠泊,直至通信恢復(fù)。

在貨物過駁/傳輸過程中發(fā)生通訊中斷時(shí),將導(dǎo)致對(duì)于過駁/傳輸?shù)氖Э?引發(fā)其他風(fēng)險(xiǎn),因此應(yīng)立即停止過駁/傳輸,并發(fā)出信號(hào)警示,告知對(duì)方。

3)船舶碰撞。船舶發(fā)生碰撞時(shí),易造成船舶損壞、傳輸系統(tǒng)損壞或者可能造成碼頭設(shè)施損壞,因此如船舶在過駁或和向FRU的輸送作業(yè)期間發(fā)生碰撞,應(yīng)立即啟動(dòng)ESD,中止船上所有貨物操作,并發(fā)出警示信號(hào),同時(shí)查船舶、貨物軟管及系泊情況運(yùn)行,必要時(shí)返廠維修。

為減少其他船舶影響,在碼頭營運(yùn)期間,建議以連接總管為中心在200 m范圍內(nèi)設(shè)置安全區(qū),并設(shè)置醒目標(biāo)識(shí),嚴(yán)禁無關(guān)船舶駛?cè)氚踩珔^(qū)。

4)船舶發(fā)生大的位移或相對(duì)運(yùn)動(dòng)。船舶發(fā)生大的位移或相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),將導(dǎo)致船舶的系泊纜繩和LNG輸送軟管的斷裂等風(fēng)險(xiǎn),從而引發(fā)貨物傳輸?shù)闹兄够蛘週NG的泄漏,因此,在發(fā)現(xiàn)船舶發(fā)生大的位移或相對(duì)運(yùn)動(dòng)后,應(yīng)立即發(fā)出預(yù)警信號(hào),提醒各相關(guān)操作人員做好應(yīng)對(duì)準(zhǔn)備,同時(shí)檢查系泊情況,必要時(shí)重新系泊。

如緊急脫離裝置(拉斷閥)一旦脫開,中止過駁或LNG輸送,直至船舶重新連接處于穩(wěn)定狀態(tài)。

5)動(dòng)火作業(yè)。船舶從事危險(xiǎn)貨物存儲(chǔ)和傳輸作業(yè),發(fā)生可燃?xì)怏w泄漏的風(fēng)險(xiǎn)較大,有動(dòng)火作業(yè)時(shí),如遇到可燃?xì)怏w,將引發(fā)發(fā)生火災(zāi),因此,船舶在裝貨期間,嚴(yán)禁任何動(dòng)火操作,若船舶在向碼頭卸貨期間需要進(jìn)行動(dòng)火作業(yè),則應(yīng)制定動(dòng)火程序和提前準(zhǔn)備相應(yīng)的安全防范措施。

4 結(jié)論

船舶作為浮式儲(chǔ)存裝置服務(wù)碼頭,其自身LNG運(yùn)輸船功能可滿足貨物接收、儲(chǔ)存和卸載作業(yè)要求。由于碼頭基礎(chǔ)設(shè)施限制、貨物頻繁過駁和持續(xù)卸貨作業(yè)等因素影響,會(huì)給船舶帶來一定的額外風(fēng)險(xiǎn),在船舶系泊、裝載狀態(tài)、軟管連接和操作方面應(yīng)重點(diǎn)考慮。由于船舶改變其預(yù)定用途和運(yùn)營方式,結(jié)合設(shè)計(jì)方案、基礎(chǔ)設(shè)施和作業(yè)條件等情況,提出以下建議。

1)船舶進(jìn)入港區(qū)應(yīng)由2艘拖輪協(xié)助靠泊作業(yè),航行過程中確保前后1 n mile、左右200 m范圍內(nèi)無其他船舶靠近。建議以連接總管為中心200 m范圍內(nèi)設(shè)置安全區(qū),并設(shè)置醒目標(biāo)識(shí),嚴(yán)禁無關(guān)船舶駛?cè)氚踩珔^(qū)。

2)船舶與碼頭之間存在一定安全隱患。建議船舶靠泊碼頭時(shí)采用拖輪輔助,盡量避免自航靠泊。碼頭已配備的拱型固定碰墊最大吸收能量無法滿足船舶靠泊時(shí)的需求,但可作為日常營運(yùn)時(shí)應(yīng)急使用。

3)為防止應(yīng)急情況下對(duì)船舶帶來危害,建議船舶與碼頭之間、船舶與之間應(yīng)設(shè)置緊急脫離裝置(或拉斷閥);建議三者之間建立ESD連接,確保緊急狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)響應(yīng),建議對(duì)船舶ESD控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí),以滿足同時(shí)對(duì)兩者進(jìn)行對(duì)接。

4)船舶過駁作業(yè)期間,建議關(guān)閉兩船ICCP系統(tǒng),連接總管之間設(shè)置絕緣法蘭或無跨接短管,以減小或消除兩船之間的電位差帶來的危害。船舶在碼頭營運(yùn)期間可開啟ICCP系統(tǒng)(船體外加電流陰極保護(hù)裝置)。