內河LNG動力船舶安全問題和對策

潘其永　潘玉平

摘 要：LNG作為節(jié)能、環(huán)保、安全、經濟的綠色能源，正成為船舶行業(yè)新的發(fā)展方向。本文探討了LNG動力船舶在儲運和使用過程中的安全問題，提出了相應的解決措施，對LNG動力船舶的推廣與應用具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：LNG;船舶;技術;安全

中圖分類號：U698.4? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0041-02

LNG作為清潔、高效的綠色能源，具有廣闊的應用前景，受到了廣泛關注。2013年9月2日，交通運輸部在《關于促進航運業(yè)轉型升級健康發(fā)展的若干意見》中，明確提出將加快推進LNG在船舶行業(yè)的應用，有序推進LNG動力船舶新建及試點改造示范工程。2014年4月9日，交通運輸部與財政部聯合下發(fā)《內河船型標準化補貼資金管理辦法》，明確對新建LNG動力船舶按主機功率給予不同程度的補貼，隨后，各地政府也先后出臺了一系列如財政補貼、優(yōu)先過閘、免費加氣等鼓勵政策。此外，《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》于2013年9月1正式生效，標志著我國LNG動力船舶從構思到實施正式拉開序幕。

受政策引導與經濟刺激的影響，LNG動力改裝船舶率先在我國安徽、重慶、江蘇、山東等省市試點成功，隨后，水上LNG加注站先后在蕪湖、南京等地投入試運行。然而，該技術的推廣應用并不順利，水運企業(yè)及個體船東申報建造或改建數量較少，基本處于停滯狀態(tài)。究其原因，除宣傳不到位、配套設施不完善、船東積極性低、油價下跌等因素外，LNG動力船舶的安全及技術可靠性等問題也是其推廣困難的原因之一。本文分析了LNG的理化性能及內河船舶實際營運工況，闡述了LNG動力船舶的潛在危險因素，提出了幾點解決措施。

1 LNG的理化性能

LNG是液化天然氣的縮寫，其無色、無味、無毒、無腐蝕性，成份以CH4為主（約占80～99%），液體密度約為426kg/m3。LNG的爆炸極限為5%～15%（V%），燃點約450℃，著火點為650℃。LNG辛烷值ASTM為130。LNG是低溫液體，常壓下液化溫度約為-162℃，泄漏時，周圍空氣會迅速冷卻液化，產生白色蒸氣云。天然氣燃燒工作原理為：CH4+2O2—2H2O+CO2+38MJ/m3。LNG具有以下優(yōu)點，①體積是同質量天然氣1/624，儲存率高，占用容積小;②辛烷值高、抗爆性能好、燃燒完全、尾氣為CO2和水、發(fā)動機壽命長;③LNG泄露后迅速液化，其密度約為空氣的一半，易散發(fā)，不致引起爆炸。

2 LNG動力船舶現狀分析

2.1內河船舶特點及工況分析

目前，我國內河船舶約3萬艘，其載貨能力自200-20000噸不等。內河船舶特點：①以散貨船及干貨船為主（約占船舶總量的80%），無艙蓋，船舶裝卸貨時粉塵嚴重;②內河航道復雜，船閘數量較多，航道等級偏低，船舶過閘等待時間長、密度大、船舶間碰撞及摩擦現象普遍;③船舶為水上漂浮物，存在搖晃、震動現象;④內河船舶機艙普遍存在通風不暢，霉菌、油氣濃度高，線路老化，電氣接頭及開關裸露等現象。

2.2LNG動力系統現狀分析

目前，現有LNG動力船舶，通常采取在原有柴油機的基礎上增加一套LNG供氣系統及雙燃料電控噴射系統，通過電子轉換開關，使柴油機能夠實現在單純柴油燃料和油氣雙燃料狀態(tài)下兩種燃燒模式的可靠切換。

3 LNG動力船舶的潛在危險性

在實際應用中，LNG須由液態(tài)轉變?yōu)闅鈶B(tài)使用。因此，在考慮LNG動力船舶使用與操作安全問題時，不僅要考慮天然氣在密閉空間集聚后所具有的易燃易爆危險性，還要考慮船舶實際工況及由于轉變?yōu)闅鈶B(tài)以后，其低溫特性所引起的安全問題，如易引起人體低溫灼傷、泄露處鋼板冷脆等。

3.1對人體的危害

LNG泄漏后會迅速氣化，使周圍空氣溫度降低，因此會導致人體被低溫灼傷、肺部傷害、窒息等。當人體暴露在含量大于9%（V%）以上的天然氣環(huán)境下，會引起人體前額和眼部有壓迫感，進而意識模糊，甚至窒息，且會對人體產生永久性傷害。當人體吸入純天然氣后，會迅速失去知覺，幾分鐘后窒息死亡。因此，船員在未采取防護措施的情況下，嚴禁進入LNG蒸氣集聚區(qū)域。

3.2LNG儲罐爆炸危險性

LNG通常儲存在絕熱的儲罐中，但外界傳入的能量還會引起LNG少量蒸發(fā)。因此，LNG儲罐要求設計合理，要求罐體絕熱效果好，蒸發(fā)率低，此外，還要求儲罐本身設有安全泄放系統，避免因吸熱、振動使罐內溫度、壓力上升過快，造成儲罐爆裂危險。

3.3易燃易爆

天然氣在空氣中的含量在5%～15%（體積分數）時，遇明火會發(fā)生爆燃危險。因此，必須防止天然氣在機艙等密閉處所集聚，要求密閉處所具有良好的通風，且要避免在密閉處所產生明火，嚴禁吸煙、電焊、廚房使用液化氣等。

3.4對船舶及設備的危害

LNG溢出或泄露貼近船舶鋼板或設備時，會對船舶鋼板及設備造成不可逆轉的破壞性損壞--低溫冷脆，使鋼材和設備失去強度與韌性，此外，還會造成船舶管路中的水結冰、燃油、滑油等黏度增大，流動性減弱，甚至引起主輔機械突然停機。

4 加強管理

4.1加強安全培訓

加強船員對LNG理化特性、動力系統結構及工作原理、關鍵設備操作規(guī)程、設備的日常維護及保養(yǎng)、泄露事故的預防與識別、緊急事故的處理流程、消防器材的使用與保養(yǎng)等知識的培訓與學習。

4.2建立完善的船舶營運安全生產管理制度

對LNG動力船舶而言，要定期檢查LNG儲罐的外觀情況，注重檢測儲罐夾層真空度及儲罐日蒸發(fā)率，檢查儲罐與船體裝配焊縫情況，定期檢查LNG管路、閥門、安全附件及防雷、防靜電等設施，以確認LNG儲罐的壓力、溫度等是否正常，船舶鋼板及設備是否發(fā)生冷脆現象，確認LNG儲罐及油氣轉換開關是否存在泄露，儲罐是否發(fā)生移動、錯位等現象。船舶要制訂嚴格的安全生產管理制度，明確崗位職責，內容應包括巡查制度，開航前檢查制度、崗位交接班制度等，并嚴格落實。

4.3建立事故應急搶險救援預案，并定期演練

船舶要建立詳細的事故應急處置預案，預案應包括LNG可能發(fā)生的各種危險類型（如LNG少量溢出、大量溢出、著火、爆炸等），預案尚應包括搶險救援的組織、人員分工、報警、各種事故的處置方法、傷員搶救與護理、分級響應條件等內容。此外，應對搶險預案定期進演練。

4.4配備完善的LNG泄露報警、檢測設施及消防設備

LNG儲罐及關鍵設備要設置圍欄及醒目的警示標志，要針對LNG動力船舶的特點，配備泄露報警、氣體檢測及消防設備。要定期對消防泵、干粉滅火器材、LNG儲罐噴淋設施、可燃氣體報警設施等進行檢查與維護，確保其完好有效。

4.5對LNG儲罐及附屬設備的安裝布置進行優(yōu)化設計

實際安裝過程中，必須對整個系統進行優(yōu)化設計，充分考慮規(guī)范、施工工藝、維修保養(yǎng)等問題。如LNG儲罐存放位置首尾防撞艙壁之間，且應避免船舶裝卸貨過程中抓斗的碰撞，管路應避免穿過居住艙室，不可避免時亦應用套管保護，且不應有可拆接頭，管路應盡量短，且應考慮船體變形和熱脹冷縮對船舶管路的影響。此外，LNG動力系統應穩(wěn)定可靠，設備操作簡單，可維護性強。

5 結束語

LNG動力船舶在內河航運市場中推廣應用，必須對LNG的理化特性、燃燒、儲運、安裝、事故預防與處理等技術難題進行充分研究，從根本上解決安全問題，提高設備的可靠性與可操作性。此外，充分進行市場調研，利用政策優(yōu)勢，創(chuàng)新管理模式，穩(wěn)步推進LNG動力船舶的應用與推廣。

參考文獻：

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