柴油—LNG內河散貨船風險識別研究

摘 要：本文在介紹危險識別的方法基礎上，經過對柴油-LNG雙燃料發動機改裝船舶的系統綜合分析，識別出各類潛在危險可能對船舶因改裝為柴油-LNG雙燃料船舶后所構成的安全威脅，運用故障樹和事件樹方法分別分析LNG儲氣罐和機艙火災的風險后果，得出減少事故發生的措施。

關鍵詞：LNG 內河 風險 識別

柴油-LNG船舶是利用柴油作為發動燃料，而后運行過程中使用天然氣作為燃料的雙燃料船舶。現有船舶均以柴油發動機為主，船舶應用雙燃料后，在保持原有柴油機結構和燃燒方式不變的前提下，只需增加一套LNG供氣系統和柴油—LNG雙燃料電控噴射系統，通過電子轉換開關，即可實現單純柴油燃料狀態下和天然氣雙燃料狀態下兩種運行模式，技術先進、經濟可靠、節能環保、市場潛力巨大，具有廣闊的開發價值。

改裝后的船舶甲板上安放了LNG儲氣罐，其主要成分為甲烷，當濃度達到5%~15%時，存在火災爆炸的風險。所謂風險，是指在一定的時間內，由于系統行為的不確定性(主要指發生了意料之外的事故)給人類帶來危害的可能性。這里所指的危害包括經濟損失、人員傷亡和環境破壞三個方面。據統計，1987 ~1992年期間，所有在船舶上死亡的人數，有超過三分之一是由于火災造成的，因此，對船舶進行泄漏后火災事故的風險分析是很有必要的。

油改氣階段性成果

2011年7月，柴油—LNG雙動力實船改造再傳喜訊，由蕪湖市港航管理局與中油嘉潤公司合作承擔的交通運輸部海事局LNG船舶改造項目試航成功。近一年來，我國政府主管部門和船舶相關企業在該領域頻頻試水，取得諸多成果。

據統計，目前，我國已經實現了拖輪、散貨船、游船、漁政船等船型的LNG改裝試驗。正如一位業內專家所說：“國內已經掌握發動機改裝的成熟技術。”

風險識別方法

風險評估是建立在大量的考察工作之上的，在收集豐富的現場數據并加以分析之后，風險評估工作才能開展。危險識別是風險評估工作的第一步，可以定性的給出需要改進風險的建議，也可以在此基礎上深入的分析，最終將風險的結果量化。分險識別的方法有很多種，以下主要介紹兩種方法：

1、故障樹分析法（Fault Tree Analysis，FTA）

FTA是安全系統工程與風險分析中最重要的分析方法之一。FTA選擇一個最不希望發生的事件作為頂事件，把它作為第一級并找出導致頂事件發生的諸多直接因素，把它作為第二級，并列的畫在頂事件的下面，并且用恰當的邏輯門聯結，采用同樣的方法，對第二級的各個因素進行建樹，直到把底事件畫到樹的最下一行，這樣就形成了一棵自上而下倒立的樹形圖。

2、事件樹分析方法（(Event Tree Analysis，ETA)

ETA是一種邏輯演繹法，它在一個初因事件的情況下，分析此初因事件可能導致的各種序列的結果，從而定性或定量的評價系統的特性。

事件樹分析方法的優點是：(1)可以用簡單圖示方法給出危險發生的全過程，簡單明了；(2)能對潛在的危險給出一定程度的估計，能明確危險擴大的原因及危險發生概率的大小關系；(3)事件樹分析可進行事故序列發生概率的計算等定量分析。

柴油-LNG內河散貨船危險識別

1、柴油-LNG內河散貨船有害因素識別

柴油-LNG內河散貨船與普通內河散貨船相比，使用了柴油-LNG的雙燃料發動機，由于LNG易燃、易爆的特性，因此本文著重對柴油-LNG動力系統進行危險識別。

2、柴油-LNG內河散貨船風險分析

2.1燃氣泄露風險分析

LNG發生泄漏主要有兩類模式：一類是LNG管路的泄漏，包括軟管、各種閥門、壓力表、法蘭、管路等；另一類則是罐體或罐體上的設備，包括泄壓閥、安全閥等的泄漏。

發生泄漏事故后，周圍就會產生大量的蒸發氣并和空氣形成混合蒸發氣，該混合蒸發氣對人員的危害程度取決于蒸發氣的濃度和人員與蒸發氣接觸的時間長短等因素，當蒸發氣濃度大于1000 mg/m3 時，人員就受到輕度危害；當蒸發氣濃度大于17990 mg/m3 時，人員就會受到中度危害(頭暈、頭痛、興奮或嗜睡，惡心、嘔吐、脈緩，嚴重時麻醉、記憶喪失)。當氣體泄漏后濃度達到5%~15%范圍且遇到明火時，即發生爆炸。

2.2火災和爆炸風險分析

在LNG特性中，一個固有的安全因素是天然氣氣態時密度小，如果局部泄漏，由于自然浮力和快速擴散，將從泄漏處上升飄走，積存可燃混合氣體的可能性很小，不易造成嚴重后果。若LNG泄漏量較大，在罐區周圍形成天然氣蒸氣云，將達到爆炸極限。由于其最小點火能為0.28 mJ，在大于此能量的點火源存在的條件下就會發生爆燃、轟燃，即蒸氣云團爆炸。此種加壓儲存的可燃液化氣體突然瞬間泄漏時，遇到火源發生劇烈的燃燒，產生巨大的火球，造成人員傷亡和財產損失，稱為沸騰液體擴展蒸氣爆炸。

火源出現的形式主要有明火、電火花、雷擊放電、靜電。

LNG儲氣罐火災爆炸事故樹法風險識別

由于LNG儲氣罐中儲存的可燃氣體屬于易燃易爆品，密度小、爆炸范圍寬，一旦發生燃燒爆炸事故，就會造成人財兩傷的嚴重損失。所以，如何預防儲氣罐發生火災爆炸事故是安全管理的重點。對其進行安全評價，控制事故的發生，有著積極的意義。

1、LNG儲氣罐火災爆炸事故樹

事故樹分析又稱故障樹分析，是一種演繹的系統安全分析方法。它從要分析的特定事故或故障(頂事件)開始，通過對既定的生產系統或作業中可能出現的事故條件及可能導致的災害后果，按照工藝流程、先后次序和因果關系繪制事故樹圖，表示出導致災害、傷害事故的各種因素間的邏輯關系，層層分析其發生的原因，進行結構重要度的計算，找出事故的基本原因，即故障樹的底事件為止，并確定各個基本事件在導致事故發生過程中的重要程度。

事故樹分析法最突出的優點是可以評價出事故發生的概率和找出事故的直接原因事件，并可以分析出事故的潛在原因事件。

2、結構重要度分析

結構重要度分析是從事故樹結構上分析各基本事件的重要程度，即在不考慮各基本事件的發生概率，或者說假定各基本事件的發生概率都相等的情況下，分析各基本事件的發生對頂上事件的發生所產生的影響程度。

機艙火災與爆炸事件樹法

船舶火災事故主要是由明火、煙火、摩擦火、自然火、電器漏電或接觸不良、靜電釋放、化學作用等原因引起的。而船舶機艙發生火災主要有以下幾種類型：LNG可燃氣體泄漏或油艙（柜）、油管內的油類物質泄漏遇熱或遇明火引起火災；曲軸箱油物濃度過高引起火災甚至爆炸；機艙內維修用的破布、棉紗等可燃廢棄物處置不當誘發的火災；機艙內其他易燃物管理不當導致的火災；電氣設備損壞（例如線路老化、絕緣差、接頭處理不當、漏電等）以及電器設備操作不當等原因引起的火災。因此，基于以上造成機艙火災事故主要原因的分析，可編制一些造成機艙火災的事件樹。

通過事件樹圖，我們可以進行事故鏈的分析，分別得到不同的事故鏈。只要在工作中使所有引起爆炸、火災的事故鏈不能形成或將事故鏈斷開，就將避免爆炸與火災的發生。

(作者單位：浙江省海鹽縣港航管理處）