船用固定式大型CO2 系統(tǒng)的使用和管理

■ 楊志福

（中波輪船股份公司，上海 200002 ）

0 引言

固定式大型CO2系統(tǒng)是船舶消防的一個重要組成部分。其滅火原理是利用CO2氣體不支持燃燒（特殊物質(zhì)除外）的特性，通過釋放來降低空氣中的氧氣含量，從而達到窒息滅火的效果。在普通集裝箱、干散貨船上，它得到了廣泛應用。但近年來不斷出現(xiàn)誤操作而導致的嚴重后果，使對其進行全面解析成為一種必要，只有理解其工作原理，認識其關鍵閥門的作用，掌握其日常維保、檢驗和檢修要求，才能避免使用不當而造成事故。

1 固定式大型CO2系統(tǒng)的構(gòu)成和釋放程序

整個固定式大型CO2系統(tǒng)，一般由CO2鋼瓶、CO2釋放主管、引導管系、引導氣瓶四個部分構(gòu)成。FSS規(guī)則第2.1.3.2條規(guī)定，固定式氣體滅火系統(tǒng)應裝有自動聲響報警裝置，以便在向滾裝處所和通常有人工作或出入的其他處所釋放滅火劑時能自動報警；釋放前報警應自動啟動，如打開釋放箱的門；警報鳴響時間長短應根據(jù)撤離該處所需要的時間長短來定，但無論如何都不得少于20 s。FSS規(guī)則第2.2.2條規(guī)定，CO2系統(tǒng)控制裝置應設置兩套獨立的控制裝置，以將CO2釋放至被保護處所，并確保警報裝置的啟動：一套控制裝置用于開啟將氣體輸送到被保護處所管路上的閥門，一套控制裝置用于放出貯存容器中的氣體； 兩套控制裝置應位于一個標明其所具體控制處所的釋放箱內(nèi)，如果釋放箱加鎖，則應在釋放箱附近的明顯位置設一可擊碎玻璃罩子、盛放鑰匙的盒子。

所有固定式大型CO2系統(tǒng)的操作都會在打開釋放箱時產(chǎn)生聲光報警（部分船舶的設計可能還會導致船舶風油遙切）。CO2正常釋放（遙控釋放）的過程是：打開引導氣瓶，引導氣體進入引導管系并分為兩路：一路氣體先打開通往保護處所的主閥，一路經(jīng)過一定延時后打開一定數(shù)目的CO2鋼瓶瓶頭閥，CO2鋼瓶內(nèi)儲存的CO2氣體進入CO2釋放主管并經(jīng)過主閥進入保護處所，從而撲滅該保護處所的火情。注意，遙控釋放完成后，都要到CO2間確認對應的主閥和鋼瓶瓶頭閥是否已打開（見圖1）。簡而言之，CO2系統(tǒng)最基本的操作程序就是打開主閥和瓶頭閥，氣體經(jīng)過主閥進入保護處所。

遙控釋放失敗時，可使用應急手動操作：到CO2間手動打開保護處所主閥，再打開保護處所對應的鋼瓶瓶頭閥即可（見圖2）。

圖2 CO2應急操作釋放流程

2 高壓儲存式CO2鋼瓶的特性

常見的船舶CO2系統(tǒng)為高壓儲存式。鋼瓶內(nèi)部填充的CO2為液態(tài)，在20℃時，內(nèi)部壓力達到5.8 MPa以上。完整的CO2鋼瓶由瓶頭閥和鋼瓶體構(gòu)成。瓶頭閥是控制整個鋼瓶的關鍵?？梢杂梢龑怏w打開的瓶頭閥叫壓力開啟式瓶頭閥（P/O閥——PRESSURE OPERATED VALVE），常見有兩種類型：一種是向下扳開式（見圖3），一種是手輪旋轉(zhuǎn)式（見圖4）。這兩種瓶頭閥都可以由引導氣體直接打開，也可以在應急情況下使用扳手向下扳開或者以旋轉(zhuǎn)的方式打開。瓶頭閥接有引導氣體管系，鋼瓶本身被接入CO2釋放主管。瓶體上的引導管系和鋼瓶內(nèi)釋放主管管路是完全不相通的，只有通過引導管才能打開瓶頭閥。需要注意的是，向下扳開式瓶頭閥，如果誤操作被打開，那么在鋼瓶內(nèi)氣體向外釋放形成一定壓力前可以通過逆向往回扳動關閉該閥，避免CO2氣體進入管路引發(fā)險情。

圖3 向下扳開式瓶頭閥

圖4 手輪旋轉(zhuǎn)式瓶頭閥圖

CO2氣體在鋼瓶內(nèi)時為液態(tài)，存放時要注意CO2間的溫度（通常以0℃ ～ 40℃為宜）變化。溫度過高會使鋼瓶內(nèi)氣體壓力過大，導致鋼瓶上的安全閥破裂，泄漏出大量CO2氣體。鋼瓶內(nèi)有一根虹吸管（見圖5），瓶頭閥打開后，由于內(nèi)外壓力差，通過虹吸效應，鋼瓶內(nèi)最底部的氣體就最先釋放出來，最終將瓶內(nèi)所有氣體也全部釋放。

圖5 高壓CO2 鋼瓶

3 三種典型的CO2系統(tǒng)分析及應急操作

FSS規(guī)則第2.2.1.5條對固定式大型CO2系統(tǒng)的要求是，機器處所的固定管路系統(tǒng)應在2 min內(nèi)將85%的氣體注入該處所。為滿足這一要求，作為被CO2保護的船舶機艙，在遙控釋放時，通過引導氣體，一路打開主閥，一路快速打開機艙所有的CO2鋼瓶瓶頭閥；即使遙控操作失敗，也要滿足在2 min內(nèi)將85%的CO2釋放成功。但這單靠手動一瓶一瓶地打開，顯然在時間上是不夠的。

因此，為了應急使用，同時也滿足該項規(guī)定，CO2系統(tǒng)通常有以下3種布置方式：

1）在消防控制站布置一套遙控釋放裝置，在通往機艙的主管上增設一個補氣閥。

2019年發(fā)生了一起因誤操作船舶CO2系統(tǒng)導致重大人命傷亡事故。事故船舶的CO2系統(tǒng)采用的就是這種布置方式。在誤操作打開了一瓶CO2的情況下，由于對補氣閥操作不當，導致釋放了過多瓶數(shù)的CO2，從而造成重大事故。

圖6 引導氣瓶操縱箱

這種布置方式的正常釋放流程為：先后打開操縱釋放箱，一瓶引導氣瓶瓶頭閥和吹通主閥的操作手柄（見圖6，有明顯標示：左側(cè)用作開啟鋼瓶，右側(cè)用作開啟主閥），氣體分為兩路，一路打開補氣閥，一路打開主閥（兩個閥門被立即打開）。然后打開吹通鋼瓶的操作手柄，引導氣體經(jīng)過一定延時后到達鋼瓶瓶頭閥，并最終打開該閥。補氣閥在整個遙控釋放中的作用是：機器保護處所的鋼瓶數(shù)目較多，引導氣體壓力可能不足以一次性打開所有的瓶頭閥。這時已經(jīng)釋放入主管中的CO2氣體就可以通過已經(jīng)打開的補氣閥進入引導管系，充當引導氣體，從而打開剩余鋼瓶（見圖7）。

圖7 配有補氣閥式CO2系統(tǒng)

應急手動操作時，要首先手動打開主閥和補氣閥，再迅速打開一定數(shù)目的連接了引導管系的鋼瓶瓶頭閥。當手動打開的鋼瓶內(nèi)CO2氣體進入主管并形成一定壓力時，氣體就會通過補氣閥進入引導管，從而打開該處所所有連接引導管系的CO2鋼瓶，達到迅速釋放的目的。

由上述分析我們可知，在有補氣閥的系統(tǒng)中，一路引導氣體會同時打開主閥和補氣閥。當鋼瓶內(nèi)的氣體進入主管時，將從主管的分支中進入補氣閥；補氣閥又將氣體導入引導管從而吹通更多的瓶頭閥。在固定式大型CO2系統(tǒng)設計圖中，在補氣閥通向引導管的管路中設有一個雙重止回閥（DOUBLE NONRETURN VALVE），且僅允許氣體從補氣閥進入引導管，而不能從引導管進入補氣閥（見圖7）。

雙重止回閥用是來防止本來用作吹通瓶頭閥的引導氣體流入補氣閥的進入主管，從而無法打開瓶頭閥，致使遙控釋放操作失敗。例，某輪的固定式大型CO2系統(tǒng)中，圖紙上是有雙重止回閥的，但在實際中卻沒有布置。經(jīng)過對比同類型的姊妹船（見圖8、圖9），該輪確實應該有雙重止回閥。

圖9 配備有雙重止的管系

在新的止回閥備件上船之前，可以通過給補氣閥插上插銷，作為一種應急的補救措施。把該閥鎖住后，遙控釋放時引導氣體就不能將其打開，通往瓶頭閥的引導氣體也不會通過該閥進入主管，從而可以成功吹通瓶頭閥。

有的船經(jīng)過出廠時制造商檢驗、船級社檢驗及每年年度檢驗等，從未發(fā)現(xiàn)缺少雙重止回閥的問題。所以對裝有補氣閥的固定式大型CO2系統(tǒng)船舶來說，為防止因補氣閥沒有正確連接而導致遙控釋放失效，應仔細檢查其裝設位置是否正確，以及圖紙上所標識的止回閥有沒有正確安裝。

2）在消防控制站布置一套遙控釋放裝置，在CO2間將一大瓶CO2接入引導管。

這種布置方式的遙控釋放沒有變化，仍是引導氣體打開主閥和一定數(shù)目的瓶頭閥。但在遙控釋放失敗的情況下，為使一次性打開大量的鋼瓶瓶頭閥，該方案將一瓶大型CO2不僅接入主管，還接入引導管；遇到緊急情況時，只要手動打開主閥再打開第87瓶瓶頭閥即可。87鋼瓶內(nèi)的高壓氣體一部分進入主管，一部分進入引導管，直接吹通引導管內(nèi)所有的鋼瓶瓶頭閥，從而達到快速地大量釋放之目的（見圖10）。

圖10 一瓶CO2用作補氣瓶

這種布置方式由于接入引導管的大鋼瓶十分關鍵，所以應將其位置和作用標識出來，并檢查引導管和釋放管的連接方法，確保系統(tǒng)起到既可向主管釋放CO2，又可向引導管釋放CO2的作用。為防止遙控釋放時引導氣體進入該鋼瓶，這一系統(tǒng)還在該段的引導管上裝設了止回閥，但要認真核查安裝是否正確。

3）在消防控制站布置一套遙控釋放裝置，在CO2間再布置一套同樣的遙控釋放方式。

這一布置方式是最簡單的一種，且為兩套獨立的管系，均可實現(xiàn)遙控釋放（見圖11）。兩套管系所處的位置不同，但操作方法相同，一套操作失敗時，即可使用另一套。

圖11 雙套遙控釋放裝置

4 固定式大型CO2系統(tǒng)的維護保養(yǎng)

船舶固定式大型CO2系統(tǒng)應該正確標識所有閥件的名稱，并在操縱釋放處正確張貼操作說明。這是減少整個系統(tǒng)在使用過程中出錯的關鍵。如果有多個保護處所都可以被遙控釋放，通常單個保護處所的引導管系是獨立的，即不同的保護處所都有一套獨立的引導管系，用來釋放其對應該處所所需的鋼瓶數(shù)量，而不至于釋放了其他處所的鋼瓶。在日常檢查中，要做好鋼瓶的編號，并依據(jù)引導管系在鋼瓶瓶頭閥上的布置，把不同處所對應的鋼瓶加以標識，以免在應急操作中出錯；這樣也能清楚具體鋼瓶的位置，以便檢查釋放的效果。主管人員應將每一個保護處所的CO2鋼瓶瓶數(shù)牢記于心。

向貨艙釋放CO2鋼瓶時，往往因為裝貨情況不一樣，釋放的鋼瓶數(shù)量也不同，所以，要根據(jù)艙容變化對不同裝載情況下需要釋放的鋼瓶數(shù)目做好計算并形成表格，以便在應急的情況下起指導作用。通往貨艙的CO2管系在艙壁上開有釋放孔，在裝載散貨時如果確定貨物沒有燃燒風險，在征得船長的同意后可以關閉大艙抽煙系統(tǒng)，并對艙壁上的CO2釋放孔進行封堵，以防被散貨進入、堵塞。卸完貨后，要及時做好貨艙CO2釋放管系的吹通，并開啟大艙煙霧探測系統(tǒng)。

如前面所述，在打開遙控釋放操縱箱門時會有聲光報警，部分船舶可能還伴有風油遙切。對此，應利用拋錨的機會，通知機艙在做好相關準備的情況下進行操作試驗，確認是否有風油遙切。

日常檢查時，應每周檢查火警探測面板燈光的測試結(jié)果；每月檢查所有裝有壓力表的瓶體壓力范圍和釋放操作箱的各個箱門狀況；所有應該關閉的閥都應處于關閉狀態(tài)，所有釋放管系和引導氣體管系都應完整；CO2鋼瓶固定位置、釋放裝置位置正確，鉛封完好，能立即使用；主管路里沒有空氣壓力，否則就要立即檢查所有的鋼瓶瓶頭閥。

根據(jù)IMO海安會MSC.1/Circ.1432的要求，需要對CO2系統(tǒng)進行1年度、2年度、5年度、10年度檢驗。具體內(nèi)容為：每年由船級社認可的服務商對CO2系統(tǒng)進行年度檢驗；每2年對所有的CO2鋼瓶進行稱重和管路吹通試驗；每5年進行總閥拆檢（所有的控制閥進行內(nèi)部檢查）和管路氣密性試驗；每10年對鋼瓶總數(shù)的10%進行水壓試驗和滅火劑檢驗，對管路進行水壓試驗和氣密性試驗。如果有一個瓶體不合格，就應該檢查剩余的50%的鋼瓶；如果還有不合格，則要求檢查全部的鋼瓶。軟管應按照制造商建議的間隔時間進行更換，最長不能超過10年。此外，還要遵守不同船旗國主管機關在此基礎上的其他相關規(guī)定。

5 結(jié)語

固定式大型CO2系統(tǒng)作為船舶的一項關鍵設備，主管人員應根據(jù)每艘船舶的特定布置方式，結(jié)合設計圖紙，核查關鍵部件的布置，并熟知其操作方式和日常的維護，以便在真正遇到火情時發(fā)揮作用。