LNG燃料動力船通過三峽船閘的安全性評估及相關(guān)建議

焦芳芳 石國政

【摘 要】 為確保LNG燃料動力船安全通過三峽船閘，對LNG燃料動力船在錨地等待期間、由錨地航行至船閘期間、過閘期間等3個時間節(jié)點進(jìn)行危險源識別、風(fēng)險概率分析和事故后果模擬，認(rèn)為LNG燃料動力船通過三峽船閘的風(fēng)險水平可以接受。建議：針對碰撞、LNG燃料泄漏、火災(zāi)等可能的風(fēng)險制定相應(yīng)應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)應(yīng)急培訓(xùn)和演練;確保LNG燃料動力船設(shè)備本質(zhì)安全;船員應(yīng)持有LNG燃料動力船特殊培訓(xùn)證書;落實企業(yè)及船員主體責(zé)任;在船舷設(shè)立醒目標(biāo)識;船舶在閘室期間應(yīng)對LNG燃料儲存罐、供氣管路、閥件和接頭等動力系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真檢查;按照船舶本身類型給予相應(yīng)的過閘安排;LNG燃料動力船優(yōu)先通過船閘。

【關(guān)鍵詞】 LNG燃料動力船;三峽船閘;風(fēng)險;動力系統(tǒng)

當(dāng)前，水運(yùn)從業(yè)者對推動水運(yùn)應(yīng)用LNG清潔能源減少船舶污染物排放，以滿足全社會日益增長的美好生態(tài)環(huán)境需求達(dá)成共識。在交通運(yùn)輸部積極推動下，長江干線已有200余艘LNG燃料動力船投入運(yùn)營，其中長江上游80%的船舶都需過閘。LNG燃料動力船通過三峽船閘已試運(yùn)行，這將進(jìn)一步促進(jìn)LNG燃料動力船的發(fā)展。識別LNG燃料動力船過三峽船閘的安全風(fēng)險，評估船舶過閘的安全性，提出安全管理建議，對確保LNG燃料動力船安全通過三峽船閘意義重大。

1 三峽船閘的特殊性

LNG燃料動力船在京杭運(yùn)河以及西江水域船閘可以正常過閘，但這兩個船閘的相關(guān)部門針對LNG燃料動力船均制定了相應(yīng)的安全措施。三峽船閘較其他內(nèi)河船閘具有以下特殊性：對國家十分重要且受關(guān)注程度高;為連續(xù)五級船閘;錨地待閘時間長;部分船舶進(jìn)出閘室采取編組綁扎同時航行的方式;一旦船閘正常運(yùn)行受影響，經(jīng)濟(jì)損失重大，社會影響嚴(yán)重。

2 LNG燃料動力船動力系統(tǒng) 主要風(fēng)險

LNG燃料動力船動力系統(tǒng)的主要風(fēng)險是：LNG泄漏引起金屬“冷脆”而導(dǎo)致設(shè)備結(jié)構(gòu)坍塌;LNG泄漏后揮發(fā)產(chǎn)生可燃?xì)怏w導(dǎo)致火災(zāi)。針對LNG泄漏的危害性，LNG燃料動力船動力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備已有充分防范，例如LNG燃料儲罐為雙殼雙體結(jié)構(gòu)，供氣管系為雙層管，設(shè)有泄漏報警系統(tǒng)。我國《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》和國際海事組織（IMO）《使用氣體或其他低閃點燃料船舶安全國際規(guī)則》制定的基本風(fēng)險控制理念是LNG動力系統(tǒng)的安全性、可用性和可靠性應(yīng)與以常規(guī)石油燃料為動力的主機(jī)和輔機(jī)相同，對LNG燃料動力船動力系統(tǒng)的燃料加注、燃料儲存、機(jī)器處所、供氣系統(tǒng)等提出了相應(yīng)控制要求;因此LNG燃料動力船本身的風(fēng)險水平與普通燃油動力船的風(fēng)險水平是相同的。進(jìn)一步對LNG燃料動力船通過三峽船閘進(jìn)行安全性評估主要考慮了三峽船閘的重要性和環(huán)境特殊性。

3 LNG燃料動力船通過三峽 船閘的風(fēng)險評估

3.1 危險源識別

按照船舶通過三峽船閘的流程評估重點考慮船舶在錨地等待期間、由錨地航行至船閘期間、過閘期間等3個時間節(jié)點，采用危險源辨識（HAZID）分析法分別進(jìn)行危險源識別。

船舶在錨地等待期間可能發(fā)生的風(fēng)險共11項，其中擱淺、走錨、沉船、雷擊、安全閥起跳、失電、機(jī)械設(shè)備失效、操作不當(dāng)?shù)?項為低風(fēng)險，觸碰、火災(zāi)、泄漏共3項為中風(fēng)險。船舶從錨地航行到船閘期間可能發(fā)生的風(fēng)險共11項，其中碰撞、擱淺、沉船、雷擊、安全閥起跳、失電、機(jī)械設(shè)備失效、操作不當(dāng)?shù)?項為低風(fēng)險，火災(zāi)、船舶失控、泄漏等3項為中風(fēng)險。船舶在閘室期間可能發(fā)生的風(fēng)險共9項，其中碰撞、火災(zāi)、沉船、觸碰、安全閥起跳、失電、船舶失控等7項為低風(fēng)險，操作不當(dāng)這項為中風(fēng)險，泄漏這項為高風(fēng)險。針對以上風(fēng)險，建議在船舶過閘期間船員應(yīng)采取對LNG燃料動力系統(tǒng)進(jìn)行巡檢、制定LNG泄漏事故應(yīng)急預(yù)案并定期開展應(yīng)急演練、加強(qiáng)船員培訓(xùn)等風(fēng)險防范措施。

從3個時間節(jié)點來看，錨地?fù)頂D、低速航行等風(fēng)險并不只是三峽船閘存在的風(fēng)險，《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》《內(nèi)河液化天然氣燃料動力船舶安全監(jiān)督管理規(guī)定》等法規(guī)均對相關(guān)風(fēng)險的管控作出明確要求。HAZID分析法提出的錨地等待和錨地航行至船閘兩個時間節(jié)點的危險源均為中低風(fēng)險，可通過相關(guān)管理措施加以控制，但對船舶過閘期間閘室內(nèi)發(fā)生LNG泄漏的高風(fēng)險事件，需進(jìn)行定量評估，進(jìn)一步確定事故的影響范圍。

3.2 風(fēng)險概率分析

考慮到三峽船閘周邊無密集居民區(qū)，因此僅考慮個人風(fēng)險。LNG燃料動力系統(tǒng)在閘室內(nèi)可能會發(fā)生因各類管路、閥件、法蘭接頭破裂等而導(dǎo)致LNG泄漏的風(fēng)險，計算97項個人風(fēng)險值，其中僅1項“內(nèi)徑25 mm的液相管路全截面斷裂，LNG泄漏擴(kuò)散后點燃，在船上引起池火”的個人風(fēng)險值小于“高敏感或特殊高密度場所”的年最大可容許風(fēng)險概率（3？0-7）。

3.3 事故后果分析

事故后果分析通常是針對個人風(fēng)險值超過3？10-7事件進(jìn)行模擬的，但考慮到三峽船閘的特殊重要性、待閘時間長導(dǎo)致LNG蒸發(fā)汽化后的氣體（BOG氣體）不能完全消耗等因素，將模擬場景擴(kuò)展為LNG燃料罐超壓后安全閥起跳、LNG管路發(fā)生泄漏后擴(kuò)散、LNG管路泄漏后發(fā)生火災(zāi)、LNG管路泄漏后發(fā)生爆炸等4個場景。具體情況如下：

（1） LNG燃料罐超壓后安全閥起跳場景模擬。假定LNG燃料動力船氣罐容積為20 m3，氣相與液相各占50%，閘內(nèi)所有船舶（一閘4船或一閘6船）安全閥同時起跳，模擬結(jié)果為從安全閥起跳開始，在無風(fēng)情況下大概10 s后所有可燃?xì)怏w云均已消散，有風(fēng)時可燃?xì)怏w云消散速度更快，因而認(rèn)為可燃?xì)怏w云存在時間短，風(fēng)險概率較低。

（2） LNG管路泄漏后的擴(kuò)散范圍模擬。管路破裂致使LNG泄漏到船上集液盤后發(fā)生擴(kuò)散，蒸氣云擴(kuò)散范圍模擬計算結(jié)果約為52.4 m，應(yīng)嚴(yán)禁該范圍內(nèi)出現(xiàn)點火源。

（3）LNG管路泄漏后發(fā)生火災(zāi)事故后果模擬及風(fēng)險值修正。管路破裂致使LNG泄漏到船上集液盤，發(fā)生擴(kuò)散后遇到明火被點燃，火焰燒回集液池形成池火。模擬事故后果為集液盤發(fā)生池火對人員熱輻射的波及范圍約為31.3 m，認(rèn)為集液盤發(fā)生池火后的波及范圍有限，人員撤離時間可控制在30 s內(nèi)。據(jù)此可縮短因“內(nèi)徑25 mm的液相管路全截面斷裂，LNG泄漏擴(kuò)散后點燃，在船上引起池火”事件而引起風(fēng)險后人員的撤離時間，修正后個人風(fēng)險值達(dá)到可接受水平。

（4） LNG管路泄漏后發(fā)生爆炸事故后果模擬。管路破裂致使LNG泄漏到船上集液盤內(nèi)，擴(kuò)散后遇到明火發(fā)生爆炸。模擬事故后果為爆炸對閘室的沖擊波約為33 kPa，最大波及范圍約36.5 m，不會對閘室混凝土建筑及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施造成損害。

4 評估結(jié)論及相關(guān)建議

評估結(jié)論為LNG燃料動力船通過三峽船閘的風(fēng)險水平可以接受。但考慮到LNG燃料動力船尚處于試點推廣階段，船員、企業(yè)、管理部門經(jīng)驗不足，為了在初期階段盡可能提高安全水平，建議對LNG燃料動力船通過三峽船閘按照“無禁止性限制，有區(qū)別性防范”的原則進(jìn)行管理。

（1）針對碰撞、LNG燃料泄漏、火災(zāi)等可能的風(fēng)險制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)應(yīng)急培訓(xùn)和演練。

（2）確保設(shè)備本質(zhì)安全，建議通過三峽船閘的LNG燃料動力船由中國船級社檢驗發(fā)證。

（3）船員應(yīng)持有LNG燃料動力船特殊培訓(xùn)證書。

（4）落實企業(yè)及船員主體責(zé)任，過閘前應(yīng)對LNG燃料儲存罐、供氣管路、閥件和接頭等動力系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真檢查。

（5）建議LNG燃料動力船在船舷設(shè)置醒目標(biāo)識，提高安全意識，且便于監(jiān)管。

（6）船舶在閘室期間，船閘工作人員應(yīng)加強(qiáng)巡視檢查、視頻監(jiān)控，船閘消防設(shè)施應(yīng)保持良好狀態(tài)。

（7）由于船舶采用LNG動力并不改變船舶本身屬性，建議對LNG燃料動力船仍按照船舶本身類型（指普通貨船、集裝箱船、危險船等）給予相應(yīng)的過閘安排。

（8）為促進(jìn)長江內(nèi)河運(yùn)輸綠色發(fā)展，建議LNG燃料動力船優(yōu)先通過三峽船閘，政策引領(lǐng)LNG燃料動力船發(fā)展。