柴油—LNG雙燃料船舶LNG泄漏事故危害性分析

胡貴成

摘 要：船舶LNG泄漏事故危害性極大，為保障柴油-LNG雙燃料船舶的工作安全，在運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)當(dāng)建立相應(yīng)的安全規(guī)章制度，應(yīng)急預(yù)案和對(duì)安全設(shè)施的資金投入。

關(guān)鍵詞：柴油-LNG雙燃料船舶 儲(chǔ)罐 LNG泄漏事故

現(xiàn)有內(nèi)河散貨船均以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力裝置，船舶應(yīng)用柴油-LNG雙燃料后，在保持原有柴油機(jī)結(jié)構(gòu)和燃燒方式不變的前提下，只需增加1套LNG供氣系統(tǒng)和柴油-LNG雙燃料電控噴射系統(tǒng)，通過(guò)電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，即可實(shí)現(xiàn)單純柴油燃料狀態(tài)下和柴油-LNG雙燃料狀態(tài)下2種運(yùn)行模式。LNG是一種高效清潔的能源，燃燒后只產(chǎn)生二氧化碳和水，不產(chǎn)生對(duì)大氣危害較大的物質(zhì)，符合推動(dòng)低碳經(jīng)濟(jì)、發(fā)展綠色航運(yùn)及打造低碳船舶要求。但是，柴油-LNG雙燃料混合動(dòng)力船舶發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致LNG的意外泄漏。大量易揮發(fā)、易燃的LNG進(jìn)入大氣，將對(duì)周圍環(huán)境和人員造成巨大危害。因此，做好柴油-LNG雙燃料混合動(dòng)力船舶LNG泄露事故后果分析研究，是保證柴油-LNG雙燃料混合動(dòng)力船舶安全營(yíng)運(yùn)的關(guān)鍵。

LNG泄漏事故危害性分析

1、火災(zāi)

LNG氣體的燃燒取決于兩個(gè)方面： LNG氣體是否有足夠的時(shí)間與空氣混合；是否在LNG氣體與空氣混合后有點(diǎn)火源出現(xiàn)。因此，點(diǎn)火時(shí)間在評(píng)價(jià)熱輻射的類型和范圍有著重要的作用。

當(dāng)LNG泄漏后，由于低溫，LNG最初會(huì)形成重氣云（天然氣溫度低于-108℃時(shí)，密度大于空氣，在LNG泄漏初期的飽和溫度-162℃，氣體密度是空氣的1.5倍）。重氣云在地面漂浮。當(dāng)重氣云與空氣混合換熱后，再向大氣中擴(kuò)散。如果沒被點(diǎn)燃，可燃蒸氣云向下風(fēng)方向擴(kuò)散。直至稀釋到蒸氣濃度低于可燃下限以下（天然氣的燃燒爆炸范圍為5.3%～15%）。

LNG泄漏后，形成可燃蒸氣的范圍與泄漏量、泄漏率以及當(dāng)時(shí)的氣象條件等因素有關(guān)。在可燃范圍內(nèi)，如果天然氣遇到點(diǎn)火源（如發(fā)生碰撞時(shí)的點(diǎn)火能量，本船、附近其他船舶或是岸上的點(diǎn)火能量等），將發(fā)生燃燒。燃燒有不同種形式，主要有池火（Pool fires）、噴射火（Jet fires）和閃火（Flash fires）。不同的泄漏情況以及環(huán)境條件，形成的火焰形式不同。

2、 LNG爆炸

當(dāng)燃燒速度過(guò)快，產(chǎn)生過(guò)壓破壞時(shí)，即形成“爆炸”。一般情況下，LNG泄漏到大氣中后，如果被點(diǎn)燃，將發(fā)生閃火。如果燃燒發(fā)生在非限制空間，純甲烷不會(huì)形成過(guò)壓破壞（爆炸）。但是，當(dāng)可燃范圍內(nèi)的LNG氣團(tuán)橫穿或繞過(guò)某一障礙物時(shí)會(huì)被劇烈的擾動(dòng)，或遇到高壓點(diǎn)火源時(shí)，將引起燃燒速率快速的提高。隨著燃燒劇烈程度的增加，會(huì)造成過(guò)壓損壞。但一般破壞作用只會(huì)局限在泄漏源附近，而不能造成大范圍的結(jié)構(gòu)破壞。

如果燃燒發(fā)生在限制空間，或是擴(kuò)散到限制空間中的甲烷被點(diǎn)燃，則可能產(chǎn)生過(guò)壓破壞，將會(huì)嚴(yán)重毀壞建筑物。因此，當(dāng)LNG泄漏到船殼之間時(shí)或泄漏到船上時(shí)，一旦LNG蒸發(fā)氣與空氣的混合氣體在爆炸極限范圍之內(nèi)，遇火發(fā)生爆炸，不但會(huì)導(dǎo)致泄漏船舶嚴(yán)重?fù)p壞，且對(duì)周圍的建筑物或船只也會(huì)產(chǎn)生很大的破壞作用。

3、中毒、窒息

天然氣、烴類物質(zhì)也具有一定的毒性，如果操作不慎或發(fā)生泄漏，會(huì)使操作人員接觸其蒸氣。當(dāng)發(fā)生大量泄漏事件或工作人員長(zhǎng)期接觸天然氣蒸氣，都有造成中毒的可能性。-162℃的液體接觸到裸露的人體皮膚會(huì)導(dǎo)致低溫灼傷，也會(huì)對(duì)工作人員造成傷害。

人員暴露在體積分?jǐn)?shù)為9%的甲烷含量的環(huán)境中沒有什么不良反應(yīng)，當(dāng)在空氣中濃度增加至25%以上時(shí)，對(duì)人體產(chǎn)生窒息性危險(xiǎn)，當(dāng)天然氣的體積分?jǐn)?shù)達(dá)到50%以上，會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生永久性傷害，如果吸進(jìn)純LNG蒸氣，會(huì)迅速失去知覺，幾分鐘后死亡。

4、快速相變

快速相變是指液態(tài)LNG在與周圍環(huán)境進(jìn)行充分換熱過(guò)程中，物質(zhì)狀態(tài)從液相瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀啵捎隗w積的快速膨脹而造成周圍環(huán)境的壓力突變，形成所謂的物理爆炸。這種快速的相變會(huì)使泄漏源局部發(fā)生過(guò)壓破壞，但不會(huì)造成大范圍的結(jié)構(gòu)損壞。

5、低溫破壞

低溫LNG一旦發(fā)生泄漏，會(huì)對(duì)船體、設(shè)備等造成破壞，低溫LNG液體能使與其接觸的低合金碳鋼發(fā)生嚴(yán)重的脆性破裂。超低溫液貨和普通船體接觸，由于局部冷卻產(chǎn)生過(guò)度的熱應(yīng)力會(huì)使船體產(chǎn)生自發(fā)脆性破裂，失去延展性，從而危及整個(gè)船體結(jié)構(gòu)。不管是何種類型的低碳鋼，當(dāng)它接觸到低溫LNG液體時(shí)，它的破裂韌性會(huì)降低。

LNG泄露原因分析與對(duì)策

LNG發(fā)生泄漏主要有兩類模式：一類是LNG移動(dòng)加液車、船用LNG儲(chǔ)罐的管路泄漏，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(shè)備，包括泄壓閥、安全閥等的泄漏。

1、如果泄漏發(fā)生在LNG移動(dòng)加液車段

加液過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)移動(dòng)加液車上的閥門或管路有漏氣現(xiàn)象時(shí)，立即停止加液，關(guān)閉加液車出液閥，查出泄漏點(diǎn)，做好標(biāo)記，上報(bào)，等待專業(yè)人員處理。

如果泄漏嚴(yán)重，要立即通知所有現(xiàn)場(chǎng)操作人員（包括加液車司機(jī)、押運(yùn)人員），做好火災(zāi)預(yù)防、撲救準(zhǔn)備。如有可能，將槽車轉(zhuǎn)移至安全地帶（必須確保不會(huì)引起火災(zāi)），派專人值守，設(shè)立警戒區(qū)，通知119、110等有關(guān)部門。

在對(duì)故障加液車進(jìn)行維修時(shí)，一定要等放空后壓力為零壓，內(nèi)罐溫度升至常溫，氮?dú)庵脫Q后，方可進(jìn)行維修工作，維修結(jié)束，一定要注入氮?dú)猓M(jìn)行氣體充裝前，用天然氣置換后再進(jìn)行充裝。

2、 如果泄漏發(fā)生在船用LNG儲(chǔ)罐區(qū)

補(bǔ)給過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)船用LNG儲(chǔ)罐上的閥門或管路有漏氣現(xiàn)象時(shí)，立即停止加氣，關(guān)閉槽車出液閥、船用LNG儲(chǔ)罐的進(jìn)液閥，等管內(nèi)殘余氣體排完之后，卸下加氣軟管的對(duì)接法蘭或快裝接頭。查出泄漏點(diǎn)，做好標(biāo)記，上報(bào)，等待專業(yè)人員處理。

如果泄漏嚴(yán)重，要立即通知所有現(xiàn)場(chǎng)操作人員（包括加液車司機(jī)、押運(yùn)人員），做好火災(zāi)預(yù)防、撲救準(zhǔn)備。將槽車與軟管的連接解除并轉(zhuǎn)移至安全地帶（必須確保不會(huì)引起火災(zāi)），關(guān)閉船上所有非防爆電器，派專人值守，設(shè)立警戒區(qū)，直到儲(chǔ)罐內(nèi)的LNG全部放空。放空過(guò)程中通知119、110等有關(guān)部門，做好現(xiàn)場(chǎng)預(yù)防措施。

發(fā)生LNG泄漏事故，現(xiàn)場(chǎng)人員在應(yīng)急作業(yè)的同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管人員應(yīng)防止群眾進(jìn)入作業(yè)區(qū)，組織其他無(wú)關(guān)人員向上風(fēng)方向并離泄漏點(diǎn)50米外轉(zhuǎn)移，海事部門相近航道進(jìn)行航行管制，禁止其他船舶停靠或迫近。消防部門負(fù)責(zé)做好消防員滅火的引導(dǎo)工作；110或救護(hù)人員到達(dá)后，現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)管人員應(yīng)做好引導(dǎo)和配合消防和救援人員對(duì)受傷人員、重大危險(xiǎn)點(diǎn)、源的保護(hù)工作。

事故處理結(jié)束后，如果不需保留現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)安全生產(chǎn)部門同意方可恢復(fù)生產(chǎn)。

3、船舶正常使用中出現(xiàn)儲(chǔ)罐泄漏、著火

實(shí)際柴油-LNG雙燃料動(dòng)力船舶在航運(yùn)過(guò)程中的最大風(fēng)險(xiǎn)是由于船舶碰撞、擱淺、撞擊以及操作失誤等各種原因而造成的LNG儲(chǔ)罐泄漏，并由此而引發(fā)燃燒、熱輻射以及爆炸等重大事故。

3.1輕微泄漏

輕微泄漏一般發(fā)生在閥門法蘭間及各焊縫，當(dāng)發(fā)生輕微泄漏時(shí)，操作人員應(yīng)迅速切斷泄漏位置的前后閥門。若無(wú)法切斷泄漏位置的氣源，應(yīng)將故障儲(chǔ)罐的LNG卸到備用罐上，該操作按照倒罐流程進(jìn)行。

阻止泄漏時(shí)，操作人員必須使用有安全防護(hù)服和用具，在泄漏附近范圍不允許有火源，以免發(fā)生爆炸。

3.2嚴(yán)重泄漏

當(dāng)泄漏無(wú)法控制或有擴(kuò)大的趨勢(shì)時(shí)，操作人員須立即致電公安消防部門尋求協(xié)助，同時(shí)按照緊急事故的匯報(bào)程序進(jìn)行匯報(bào)。為避免發(fā)生著火危險(xiǎn)，熄滅船上所有火源。關(guān)閉所有非防爆電器，安排人員進(jìn)行疏導(dǎo)。

當(dāng)大量液化天然氣泄漏情況不能制止，可能會(huì)引致氣體與空氣混合物而產(chǎn)生大量爆炸性氣體時(shí)，所有人員及非搶險(xiǎn)設(shè)施禁止進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，應(yīng)疏散到安全地方。

3.3發(fā)生火災(zāi)

火警發(fā)生時(shí)，工作人員應(yīng)沉著冷靜，做到?jīng)Q策果斷，措施準(zhǔn)確，立即組織應(yīng)急小組穿戴各種防護(hù)用具趕赴現(xiàn)場(chǎng)處理險(xiǎn)情。及時(shí)用滅火器撲救初始火災(zāi)，將損失減少到最低限度。

當(dāng)火勢(shì)無(wú)法控制時(shí)，應(yīng)向海事部門、110、 119報(bào)警求助。報(bào)警應(yīng)清楚說(shuō)明火災(zāi)地點(diǎn)、時(shí)間、火勢(shì)大小及性質(zhì)，并留聯(lián)系電話和報(bào)告人姓名。

在消防部門到達(dá)前，由海事部門臨時(shí)負(fù)責(zé)救火指揮，海事部門對(duì)附近船舶發(fā)出航行通（警）告，實(shí)施區(qū)域警戒和交通管制，組織附近船舶撤離。

船上任何地點(diǎn)發(fā)生自己不可撲滅的大火，必須開啟消防泵噴淋儲(chǔ)罐或通過(guò)消火栓用噴霧槍噴淋儲(chǔ)罐，其目的是保護(hù)罐區(qū)內(nèi)臨近火災(zāi)的儲(chǔ)罐不至于因受大火輻射熱而升溫，造成更大的危險(xiǎn)。

在消防部門到來(lái)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)指揮交由交通部門負(fù)責(zé)，由工作人員提供與滅火有關(guān)的船內(nèi)資料，協(xié)助救火。當(dāng)大火影響運(yùn)行時(shí)，應(yīng)關(guān)閉緊急切斷閥。甲板上人員撤離時(shí)應(yīng)安靜而有秩序并在安全地點(diǎn)集合，在未接到部門主管通知可以安全進(jìn)入之前，所有人員不得重返火災(zāi)區(qū)域。

建議

目前試點(diǎn)船舶只繞過(guò)改裝運(yùn)行情況來(lái)看，具備安全航行條件。為了實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的長(zhǎng)效機(jī)制，建議在今后的運(yùn)行過(guò)程中繼續(xù)做好以下工作：

對(duì)試點(diǎn)船舶和運(yùn)行應(yīng)當(dāng)建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任制及相應(yīng)的安全規(guī)章制度、安全技術(shù)規(guī)程和作業(yè)安全規(guī)程。

按照《安全生產(chǎn)法》、《主產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位安全培訓(xùn)規(guī)定》（國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局令[2006]第3號(hào)）、等法律法規(guī)規(guī)定，對(duì)試點(diǎn)船舶及相關(guān)船舶的作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)、教育。特種作業(yè)和危險(xiǎn)化學(xué)品操作等必須按照《中華人民共和國(guó)內(nèi)河交通安全管理?xiàng)l例》等國(guó)家有關(guān)規(guī)定經(jīng)專門安全作業(yè)培訓(xùn)，取得特種作業(yè)操作資格證書，方可上崗作業(yè)。

依據(jù)《安全生產(chǎn)法》、《生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)單位安全和產(chǎn)事故應(yīng)急預(yù)案編制導(dǎo)則》等有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定，結(jié)合實(shí)際情況制定綜合應(yīng)急救援預(yù)案和專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案，并定期進(jìn)行演練。同時(shí)還應(yīng)考慮將預(yù)案與地方政府有關(guān)部門的應(yīng)急預(yù)案相銜接，并報(bào)相關(guān)部門備案。

保證安全投入資金的數(shù)量并確保到位，并能滿足安全生產(chǎn)的需要，安全設(shè)施落實(shí)到實(shí)處。

（作者單位：湖州市港航管理局）