大型集裝箱船舶LNG燃料港內加注同步作業安全管理建議

摘 要：隨著大量LNG燃料船舶投入營運，全世界各港口LNG燃料加注作業都遇到了新的挑戰。由于 LNG 燃料的低溫易燃特性，導致港內水上加注作業風險極大。本文以上海洋山港15 000TEU集裝箱船LNG燃料加注作業為例，分析加注作業船、港口和通航環境。通過分析和評估標識港內LNG燃料同步加注作業中存在的主要風險，并提出風險防控措施和安全管理建議。

關鍵詞：大型集裝箱船舶；LNG燃料；加注作業；管理建議

0 引 言

2023年7月，國際海事組織（IMO）通過船舶溫室氣體減排戰略修正案，要求在2030年前實現溫室氣體排放總量與2008年相比減排20%，并爭取減排幅度達到30%；到2040年實現相比減排70%，并爭取減排幅度達到80%；到2050年前后實現溫室氣體的凈零排放。為了實現這些減排目標，航運業需要積極探索各種減排技術和手段。其中，使用可替代燃料是降低NOx、SOx、CO2等溫室氣體排放的途徑之一，是航運界實現溫室氣體至2050年達到凈零排放目標的重要手段之一，可以滿足中國珠三角、長三角和環渤海三大排放控制區和IMO排放控制區的要求。

作為低閃點燃料的代表，LNG全稱Liquefied Natural Gas，中文名為液化天然氣，是一種優秀的可替代燃料。LNG基本不含硫，其主要成分為CH4，碳原子含量少，同時在加工過程中進行了脫雜質處理。因此，LNG在降低硫氧化物（SOx）、二氧化碳（CO2）和顆粒物（PM）的排放方面，具有天然優勢。設計先進的天然氣燃料發動機可以將氮氧化物（NOx）的排放量降低10%～20％。

目前，以LNG為動力的船舶應用范圍廣泛，截至2022年底，全球海上LNG船舶數量已增至713艘?？痛?、油輪、集裝箱船、海工船及散貨船等多種類型船舶開始采用LNG作為推進動力燃料，LNG船舶市場需求量持續增加。隨著大量LNG燃料船舶投入營運，全世界各港口LNG燃料加注作業都遇到了新的挑戰。2022年3月15日，全球最大的LNG加注船“海港未來”輪，在大型集裝箱船“CMA CGM SYMI”輪在洋山港區完成了進出口裝卸共計2 301 TEU的同時，為集裝箱輪順利加注了約7 000 m3的LNG，實現了在進行LNG燃料加注作業的同時進行集裝箱船裝卸貨作業。這是上海港首次，也是中國港口首次為大型LNG雙燃料動力集裝箱船舶提供LNG燃料同步加注作業。這標志著上海港繼荷蘭鹿特丹港和新加坡港后，成為又一個全球范圍內少數擁有LNG燃料同步加注服務能力的港口。

1 加注船及港口情況

1.1加注船情況

“海港未來”輪是國內第一艘國際航行的 LNG 加注船，同時也是目前全球最大的 LNG 加注船。該船使用3個 C 型圓柱型（Cylinderical）獨立液貨艙裝載LNG，其貨物圍護系統設計溫度為-163℃，艙頂設計壓力為 4.5 bar。其中兩個獨立液貨艙的單罐艙容為7 230 m3，另外一個獨立液貨艙的單罐艙容為 5 540 m3，總艙容約為 20 000 m3。該船最大 LNG 加注能力約為 2 100 m3/h，采用軟管+軟管吊的加注方式，配備 GCU 等 BOG 處理裝置。該船采用垂直艏設計，使用雙燃料動力推進系統，船舶電站使用雙燃料發電機組。

1.2 港口情況

洋山深水港一、二期碼頭合計共有9個集裝箱泊位，岸線總長3 000 m，水深-16 m，可以容納目前世界上最大的集裝箱船；洋山深水港三期碼頭擁有7個7萬～15萬噸級集裝箱泊位，岸線全長2 600 m，碼頭前沿水深-17.5 m，碼頭年設計吞吐能力500萬TEU。港區陸域縱深913m，陸域面積達238.13萬m2。碼頭作業區總寬度為98 m；洋山深水港四期自動化碼頭岸線總長2 350 m，設有7個深水集裝箱泊位，是目前全球規模最大、智能化程度最高的全自動化集裝箱碼頭，裝卸運輸均采用國產的智能系統，擁有完全自主知識產權。港區主航道大部分為水深大于20 m的自然水深航道，航道全長約26.4 n mile，航道底寬 450～550 m，經疏浚拓寬，現已實現完全雙向通航。

2 通航環境

2.1氣象情況

洋山深水港區所在地區全年以東南風為主，強風向為東北風。出現6級及以上大風最多的月份在1月，月平均大風日數達10.2天，其次在3月、4月和11月，月平均為8.1～8.7天，6月最少，僅3.1天。冬季大風為冷空氣活動造成，秋季大風基本受臺風影響。

每年3、4月份是洋山港區霧多發季節，冷空氣影響加上濕雨天氣，虎嘯蛇島與小巖礁航段能見度不良概率較大。進出口時發現能見度變差，可能該航段能見度會更差，應提前減速。

2.2水文情況

洋山深水港區潮汐屬非正規半日潮，據短期同步驗潮資料和鄰近長期潮位站資料分析，最高高潮位 5.7 m，平均高潮位 3.8 m，平均潮位 2.5 m，平均低潮位 1.1 m，最低低潮位-0.1 m，平均潮差 2.7 m。

港區水域東部流速小于西部，大、中潮汛期間漲潮流速大于落潮流速（小潮汛期間相反），流速一般隨深度減小而增大。洋山主航道疏浚段漲潮流速最大為2.47 m/s，落潮流速最大為2.76 m/s。

3 加注作業主要風險

根據風險評估結果，LNG 燃料同步加注作業存在的風險因素如下：

1）掉箱。集裝箱裝卸過程存在集裝箱掉落砸中作業人員或 LNG 加注管路的風險，可能導致 LNG 泄漏、人員傷害等事故。

2）碰撞。因惡劣自然條件如海上霧霾、涌浪、風等因素造成其他船舶與加注船/集裝箱船發生碰撞，或由于人員操作不當等原因造成的設備誤操作引起船舶間碰撞。

3）失穩。當加注船為集裝箱船加注 LNG 時，由于 LNG 出液順序有誤，導致船舶失穩的情況。

4）低溫凍傷。由于LNG 具有深冷低溫特性，儲存溫度為-162℃，可能導致皮膚和眼睛嚴重凍傷，凍傷和燒灼傷很類似。需要注意的是，接觸管件等設備或者直接接觸 LNG 將會造成更加嚴重的凍傷。

5）窒息。天然氣為窒息性氣體，當人處在天然氣濃度過高的空氣中時，可能導致因缺氧引起的頭疼、呼吸困難等危險情況，嚴重時會導致昏迷、窒息甚至死亡。

6）海損事故。若水域面積不夠或航道狹窄，同步作業將會產生不安全因素，有可能造成船只的碰撞海損事故。

7）火災。LNG 具有易燃易爆特性，具有甲類火災危險性。LNG 在同步作業中一旦從管道及閥門泄漏，一小部分LNG會急劇氣化，其余部分會沸騰氣化，并與空氣混合成冷蒸氣霧，再經過稀釋受熱后，與空氣進一步混合，形成爆炸性混合物。該爆炸性混合物與氧氣充分結合后易燃易爆，在明火情況下極易引發火災及爆炸。

8）電擊傷害。若船用大型機械電氣設備在操作過程中發生過電壓，即異常電壓升高的現象，導致擊穿設備、損壞絕緣等情況，極易造成人員觸電事故。同時船用電氣設備和線路的老化現象，以及液貨管道、電氣設備和其構件，均存在靜電積聚的可能性，也都會造成觸電事故。

9）墜落事故。同步作業人員在操作過程中有可能發生落水淹溺事故。

10）翻滾。由于不同密度的 LNG 裝載到 LNG 艙，在儲罐內發生分層現象，產生大量BOG，極易導致儲罐內液體翻滾，嚴重威脅全船的安全。

11）其他風險。作業場所存在的機械傷害和物體打擊等風險。

通過對上述風險因素的研究和分析，在 LNG 加注作業前，應確認貨物同步裝卸操作計劃滿足經認可的 LNG 加注與貨物裝卸同時加注作業手冊，確保參與各方達成一致并遵守經認可的操作手冊中同步操作安全規程和減災措施。

同步作業期間，應確認是否涉及明火作業、大量人員活動（10人及以上）、存在潛在物體墜落風險、涉及其他車輛和船舶活動、存在其他類型危險物質、存在較大噪聲對公用系統存在影響、存在粉塵或氣體擴散等情況，應明確響應防護措施是否到位，并完成同步作業安全檢查表。

4 安全管理建議

在國內，LNG 燃料水上加注技術的應用還處于起步階段，僅能從歐洲十多年的應用中學習到少量的使用經驗。由于 LNG 燃料的低溫易燃特性，在實際作業中為避免發生事故通常會采取較為完善的安全保護措施。綜合危險源辨識分析結果，從船舶布置方案、操作過程、安全保護以及保障措施方面提出了以下安全管理建議。

4.1布置方案

根據以上分析結果，針對方案布置，提出以下安全管理建議：

（1）快抵達受注船時，加注船應提前布置碰墊；

（2）確認受注船在軟管吊作業包絡范圍內，進行兼容性分析；

（3）建議加注前對兩船的快速接頭進行兼容性評估；

（4）確認加注作業中正確使用絕緣法蘭，防止加注船和受注船之間產生電位差，以減小點燃風險。

4.2操作過程

針對操作方面，提出以下風險防控措施及管理建議：

（1）在船舶靠泊至系泊結束階段，建議作業前對系泊方案進行校核；靠泊前進行充分準備，并按檢查表進行逐一檢核對；由于加注船靠泊受注船時會產生一定沖擊力，為防止掉箱，建議加注船靠泊作業期間，暫停裝卸貨作業；建議關注裝卸貨、加注作業對船舶浮態的影響，適時調整系泊纜繩；作業期間安排人員對纜繩狀態和兩船干舷差進行實時監控；時刻保持對當地的氣象監測，在風速小于等于 15 m/s，橫浪小于等于 0.8? m/s，順浪小于等于 1m/s，能見度大于等于 1 000 m，橫流小于 0.5 m/s，順流小于 2 m/s 時才能進行靠泊作業。

（2）在加注系統連接及準備階段，建議確認軟管配有保護套且與軟管吊具之間連接良好；確認兩船間的間距符合軟管最小彎曲半徑要求；確認加注期間關閉雷達或雷達處于 Stand by 狀態；管路系統預冷速率控制在每分鐘 3℃以內；測試管路和設備的接地狀態是否良好。

（3）在加注與裝卸貨同步作業階段，建議作業前進行泄漏檢測及 ESD 冷態、熱態測試；控制加注速率，防止產生過多 BOG；操作人員和值守人員應密切關注兩船浮態和系泊狀態是否發生變化；加注傳輸前確認加注船和受注船燃料艙之間不存在較大溫差，防止產生過多BOG；調節 LNG 深井泵和 BOG 壓縮機的排量，保持燃料艙壓力平衡；為避免產生靜電增加點燃風險，同時限制由于管道內摩擦產生的熱傳導，嚴格控制液相加注速率不超過 10 m/s；加注作業期間為防止因 GCU 排放的煙氣溫度過高點燃意外泄漏的 LNG，建議加注作業期間 GCU 的排煙溫度低于250℃。

（4）在加注完成后拆管與離泊階段，建議確認軟管配有保護套，且與軟管吊具之間連接良好。

4.3安全保護

針對安全保護（針對人員）方面，提出以下安全管理建議：

（1）作業前確定人員轉運方式（外側舷梯+交通艇或吊籃轉運），保證轉運人員安全，避免在兩船內側船舷進行人員轉運；高空作業注意佩戴安全繩；加注船和受注船作業人員在作業時應正確佩戴個人防護裝置，包括帽子、護目鏡、防凍手套、防護服等。

（2）在存在危險的處所放置準確標識，例如低溫設施、纜繩等。在人員易于跌落的地方（如半圍蔽加注站等）設置警示牌。經常走動的地方設置防滑墊，并及時清理積水。

（3）加強參與同步作業的加注船、受注船和碼頭的作業人員的操作培訓和語言培訓，讓作業人員對 LNG 性質有足夠的認識和重視，并對人體在接觸 LNG 后的應急處置措施有足夠的了解。建議通過工前預備會的形式，向參與同步作業的加注船、受注船和碼頭人員宣講事故風險、安全措施和應急預案，進一步明確作業過程中的注意事項。定期舉行 LNG 泄漏/火災等事故場景應急演練，結合同步作業實際情況，優化合理的逃生路線和應急通道。

4.4保障措施

針對保障（針對船舶）方面，提出以下安全管理建議：

（1）加注船、受注船和碼頭三方應共同制定加注方案；

（2）設置限制區域，并擺放警示牌，執行限制區域控制措施。密切關注過往船舶，設置警戒區域，并發布相關監管要求；

（3）開始作業前，加注船和受注船應在船舶船艏、船艉和對外側船舷處懸掛獨特的警示標志，該警示標志應能明確向其他船舶或人員表明當前船舶正在進行 LNG 加注作業；

（4）安排指定人員監視船上、岸上及兩船情況，并在緊急情況下發出警報，在緊急情況下啟動 ESD 系統，切斷燃料加注系統，同時船舶視情況解纜，使兩船分離。

5 結束語

風險評估是 LNG 燃料加注作業的有效風險控制手段，在滿足現有監管規定、規范指南的基礎上，落實風險評估提出的建議能有效保障LNG燃料水上加注作業安全。僅2023年，加注船“海港未來”輪在洋山港內已成功完成水上加注同步作業37艘次，總計加注LNG燃料22.8萬m3。多次同步加注作業的成功證明了綜上風險防控措施和安全管理建議的可靠性。此外，由于LNG燃料加注與裝卸貨進行同步作業，應尤其注意避免限制區域和集裝箱裝卸貨區域發生沖突。

參考文獻

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作者簡介：熊新明，工學學士，船長，（E-mail）174644591@qq.com，15800561591