載運危險貨品船舶管弄的通風設計

中船黃埔文沖船舶有限公司 熊曉陽 郝立國 王冬梅 劉富均

散貨船/集裝箱船的管弄設置在雙層底內，位于中心線處，與貨艙相鄰，內部布置有艙底水及壓載水系統、液位遙測系統、閥門遙控系統及各類管弄照明等電氣設備。貨艙底部設有污水井，用于收集貨艙內的污水，由設置在管弄里的艙底水管將貨艙污水井內的污水集中排放至舷外或污水沉淀艙。本文主要介紹在滿足相關規范要求的前提下，應如何設置載運危險貨品船舶的管弄通風系統。

規范要求

1、危險區的定義

根據IMO《國際海運危險品規則》 (《IMDG 規則》)和《國際海運固體散貨規則》 (《IMSBC規則》)的有關規定，需對電氣設備采取安全措施的危險貨物分為有包裝的危險貨物、散裝固體危險貨物等若干類。

船舶由于載運這些規定的危險貨物可能產生的危險區域可分為以下兩類：

（1）在正常工作狀態下可能出現爆炸性環境的區域或處所，稱為危險區；

（2）在正常工作狀態下不太可能出現爆炸性環境，即使出現也僅僅是偶然的和短時間的區域或處所，稱為擴大危險區。

2、規范對于管弄是否屬于危險區域的要求

對于載有危險貨品的散貨船/集裝箱船，根據《IEC60092-506-2003 載運特殊危險貨物和散裝危險材料的船舶》要求，載運閃點低于 23℃有包裝的易燃液體（3 類、6.1類或8類）、鋁熔煉/再熔煉副產品（UN3170）、經加工的鋁熔煉/再熔煉副產品（ MHB）、硅鐵（MHB）和硅鐵（ UN1408），其帶有法蘭、閥門、泵的艙底水管路構成了釋放源，含有該釋放源的圍蔽處所（例如管弄、艙底泵艙等）應作為一個擴大危險區（等同于2 區），除非具有滿足IEC要求的正壓保護，該正壓保護包括了正壓通風、失壓的聲光報警等等措施規定要求。

可實施方案分析

1、管弄作為安全區域，避免構成危險釋放源

將管弄內的艙底水管路設置成不可拆形式，如采用對接焊或套管承插焊接，將所有的法蘭、閥門、泵等含有可拆接頭的位置集中至單一密封艙室布置，該密封艙室設置為擴大危險區域，管弄則設置為安全區域。管弄按常規安全區域方案配置相關風、水、電系統。此方案并未完全避免危險區域的存在，且不可拆接頭形式對船廠施工工藝要求較高，對艙底水管道及閥門的設置要求較高。

2、管弄作為危險區域，電氣設備采用防爆型

將管弄作為危險區域對待，艙底水系統在管弄中采用常規法蘭、閥門及水泵設計，管弄內部所有電器元件、設備均采用防爆型，包括并不限于壓載及艙底水系統的遙控閥件、液位遙測傳感器、電纜、管弄風機等。防爆型電器元件及設備造價較高，此設計方案對成本影響較大。

3、管弄作為安全區域，采用正壓保護

具有滿足IEC要求的正壓保護，該正壓保護包括了正壓通風、失壓的聲光報警等措施規定要求。管弄作為安全區域，按常規安全區域設置管系及電氣設備。

（1） 規范對正壓保護的要求

IEC60092-506第7節對正壓保護的要求如下：

①整個管弄處所應維持至少25Pa以上的正壓，并且與管弄相關的門、逃生口、艙口蓋等應保持關閉。

②在管弄內布置的電氣設備初次啟動或關閉之后，在為管弄內任何電氣設備通電之前，如果管弄內沒有正壓的情況下，則必須確保管弄內部氣體無害，或進行足夠時間的事先吹掃，使管弄內部氣體可視為無害氣體，并且給管弄加壓。

注：規范認為，當管弄空間內所有測量點的爆炸性氣體或蒸汽的濃度低于爆炸下限的30%時，氣體可視為無害氣體，應選擇適當的測量點，以確保可測量出爆炸性氣體或蒸汽的最高濃度。

③應加裝傳感器以確保管弄維持正壓。

④管弄應能夠在任何門或開口打開狀態下保持要求的正壓水平，或應能在任何門或開口處設置開關報警。

⑤如果正壓失效，應采取以下保護措施以應適用于在危險區域使用時未受保護的電氣設備：設置聲光報警，并立即恢復正壓。如果正壓恢復需要一段時間或空氣內可燃氣體上升至危險水平，則應斷開所有電氣設備。

（2） 規范解讀

通過解讀分析，管弄可采用機械送風、自然排風，管弄排風口設置壓差傳感器，傳感器低于25Pa時能輸出報警信號至有人值守的地方，機械送風風機應能提供運行、報警信號至有人值守的地方。風機故障后應立即檢修故障風機，以便盡快恢復正壓。管弄內電氣設備應能在正壓失效后手動切斷管弄內的電氣設備（閥門遙控及液位測量系統、管弄內的照明及插座）電源。在風機恢復運行、氣體安全、且管弄大于25pa的正壓后，可恢復管弄內的電氣設備供電。

實船應用

以成功建造的某64000噸散貨船為例，研究正壓通風措施。該根據該船規格書要求，貨艙可能會裝載危險貨物，管弄和貨艙分隔，沒有開口或通道。但管弄內設有艙底管系，包括法蘭、閥門、伸縮接頭等可拆接頭。該船的管弄還將布置遙控閥、液位遙測傳感器、照明燈、插座等電氣設備，綜合成本等因素，采用正壓保護方案將管弄空間按非危險區域設計。

1、管弄通風的綜合布置

（1） 管弄通風方案

如圖1所示，該船的管弄設置在雙層底內，位于第2至第7貨艙的中心線處。

圖1

管弄采用1臺軸流風機進行機械送風，布置在主甲板上，出風口采用自然排風口，主甲板處設有菌型通風筒，排風口處設有開度式壓差風閘，用以精確控制該管弄內正壓范圍，并可同時顯示管弄正壓狀態及輸出報警信號。通風布置圖如圖2所示：

圖2

（2）管弄風機選型

根據管弄實際布置位置，計算出整個管弄的容積，約為2224.3m3，按規格書要求換氣次數6次/小時，通過計算公式：

Q=V*N=2224.3*6=13345.8m3/h

Q——風量（m3/h）

V——容積（m3）

N——換氣次數（次/小時）

按計算出的風量選用管弄軸流送風機參數如下：風量13350m3/h，靜壓1000Pa，風機型號CZF50C，電機采用德州Y160M1-2H型，功率11KW，電制采用440V/60HZ/3相交流電，考慮為室外布置，防護等級為IP56，絕緣為F級。

注：各個船級社入級規范對正壓要求的管弄換氣次數均為6次。

管弄風機的布置如圖3所示：

圖3

（3）壓差風閘的設置

差壓風閘的布置如圖4所示，安裝在主甲板面菌型通風筒與底座之間。

圖4

該船選用壓差風閘外形及組成部件如圖5所示：

圖5

當室內外壓差小于25Pa時，智能微壓差變送器輸送電壓信號為0V，通過電控箱數字轉換器同樣輸出0V信號到風閘電動執行器，電動執行器控制壓差風閘處于關閉狀態，送風機持續送風給管弄加壓。

當室內外壓差大于30Pa時，智能微壓差變送器輸出2-10V電壓信號到電控箱，通過電控箱信號反饋到電動執行器，電動執行器控制壓差風閘的葉片開啟一定的角度，實行卸壓，至管弄壓力維持在25Pa。如此反復，可精確控制管弄正壓范圍在25～30Pa之間，即保證了規范要求的管弄正壓，又避免了正壓過大導致的通向管弄的門、逃口等開啟或關閉困難。

電控箱、智能微壓差變送器及電動執行器電制均為DC24V。壓差風閘為開度型，輸送信號時，可控制風閘葉片角度在0°～90°區間變化，并可保持在某一固定角度不變。如果智能微壓差變送器給出的電壓信號是穩定的，則風閘可以固定在某一角度不變，以此實現管弄正壓精確控制。風閘的電動執行器也可以進行手動控制，以確保風閘電氣故障后進行手動操作。

（4）電氣設置

該船設有獨立的風機運行遠程開關狀態指示，并設有故障聲光報警。風機采用主配電板電源供電，應急配電板作為備用電源，可進行自動切換。

管弄內電氣設備可一鍵切斷電源，一旦管弄失壓，可立即進行手動切斷。風機運行不與管弄電氣設備供電連鎖，因為一旦風機故障，直接自動切斷閥門遙控、液位遙測以及橫傾水泵等重要系統的供電，這樣操作有可能會影響船舶的航行安全。重要系統（例如艙底和壓載系統）應采用適合在危險區域2中使用的合格防爆型設備。

管弄失壓后，須立即采取措施恢復正壓，若不能立即恢復正壓，在人可操作的地方切斷電源，安裝在管弄中在失壓情況下還需要運行的電氣設備，不得斷開，應保持通電，且電氣設備需滿足危險區域2的要求。

在駕駛室和集控室布置警示牌“在裝運危險品貨物時，必須保證管弄大于25pa的正壓，若管弄風機故障，必須手動切斷管弄內的電氣設備（閥門遙控及液位測量系統、管弄內的照明及插座）電源。在風機恢復運行，且管弄大于25pa的正壓后，恢復管弄內的電氣設備供電。”

船舶操作手冊中包含關于在長時間內無法恢復正壓或易燃氣體上升到危險水平時，斷開管弄內未受保護的電氣設備電源的程序說明。

（5）關于設置冗余機械通風裝置的說明

該船未設置風機冗余，若成本許可，可設置兩臺管弄風機，一用一備用，常規設置如圖6所示，風機下方設置了電動關斷風閘，以便兩臺風機互相連鎖控制，一臺出現故障以后，另一臺風機可立即啟動，風機與其對應的電動關斷風閘連鎖控制，同開同關。

圖6

不適合在危險區域2使用的設備和重要系統應與機械通風聯鎖，以避免在機械通風停止時設備和系統還能工作。其余設置可參見上述設置方案。

壓差風閘用于更精確的控制管弄正壓范圍，非規范要求的必須配置，常規情況也可僅僅在自然出風口設置一只差壓傳感器即可。但此類設置可能會出現通往管弄的門因為正壓過大而不好開啟和關閉，如有此類情況，建議加裝壓差風閘控制。