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，在運行過程中應當建立相應的安全規章制度，應急預案和對安全設施的資金投入。

關鍵詞：柴油-LNG雙燃料船舶 儲罐 LNG泄漏事故

現有內河散貨船均以柴油發動機為動力裝置，船舶應用柴油-LNG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1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柴油-LNG雙燃料狀態下2種運行模式。LNG是一種高效清潔的能源，燃燒后只產生二氧化碳和水，不產生對大氣危害較大的物質，符合推動低碳經濟、發展綠色航運及打造低碳船舶要求。但是，柴油-LNG雙燃料混合動力船舶發生突發事件時，可能會導致LNG的意外泄漏。大量易揮發、易燃的LNG進入大氣，將對周圍環境和人員造成巨大危害。因此，做好柴油-LNG雙燃料混合動力船舶LNG泄露事故后果分析研究，是保證柴油-LNG雙燃料混合動力船舶安全營運的關鍵。

LNG泄漏事故危害性分析

1、火災

LNG氣體的燃燒取決于兩個方面： LNG氣體是否有足夠的時間與空氣混合；是否在LNG氣體與空氣混合后有點火源出現。因此，點火時間在評價熱輻射的類型和范圍有著重要的作用。

當LNG泄漏后，由于低溫，LNG最初會形成重氣云（天然氣溫度低于-108℃時，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。當重氣云與空氣混合換熱后，再向大氣中擴散。如果沒被點燃，可燃蒸氣云向下風方向擴散。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、泄漏率以及當時的氣象條件等因素有關。在可燃范圍內，如果天然氣遇到點火源（如發生碰撞時的點火能量，本船、附近其他船舶或是岸上的點火能量等），將發生燃燒。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境條件，形成的火焰形式不同。

2、 LNG爆炸

當燃燒速度過快，產生過壓破壞時，即形成“爆炸”。一般情況下，LNG泄漏到大氣中后，如果被點燃，將發生閃火。如果燃燒發生在非限制空間，純甲烷不會形成過壓破壞（爆炸）。但是，當可燃范圍內的LNG氣團橫穿或繞過某一障礙物時會被劇烈的擾動，或遇到高壓點火源時，將引起燃燒速率快速的提高。隨著燃燒劇烈程度的增加，會造成過壓損壞。但一般破壞作用只會局限在泄漏源附近，而不能造成大范圍的結構破壞。

如果燃燒發生在限制空間，或是擴散到限制空間中的甲烷被點燃，則可能產生過壓破壞，將會嚴重毀壞建筑物。因此，當LNG泄漏到船殼之間時或泄漏到船上時，一旦LNG蒸發氣與空氣的混合氣體在爆炸極限范圍之內，遇火發生爆炸，不但會導致泄漏船舶嚴重損壞，且對周圍的建筑物或船只也會產生很大的破壞作用。

3、中毒、窒息

天然氣、烴類物質也具有一定的毒性，如果操作不慎或發生泄漏，會使操作人員接觸其蒸氣。當發生大量泄漏事件或工作人員長期接觸天然氣蒸氣，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導致低溫灼傷，也會對工作人員造成傷害。

人員暴露在體積分數為9%的甲烷含量的環境中沒有什么不良反應，當在空氣中濃度增加至25%以上時，對人體產生窒息性危險，當天然氣的體積分數達到50%以上，會對人體產生永久性傷害，如果吸進純LNG蒸氣，會迅速失去知覺，幾分鐘后死亡。

4、快速相變

快速相變是指液態LNG在與周圍環境進行充分換熱過程中，物質狀態從液相瞬間轉變為氣相，由于體積的快速膨脹而造成周圍環境的壓力突變，形成所謂的物理爆炸。這種快速的相變會使泄漏源局部發生過壓破壞，但不會造成大范圍的結構損壞。

5、低溫破壞

低溫LNG一旦發生泄漏，會對船體、設備等造成破壞，低溫LNG液體能使與其接觸的低合金碳鋼發生嚴重的脆性破裂。超低溫液貨和普通船體接觸，由于局部冷卻產生過度的熱應力會使船體產生自發脆性破裂，失去延展性，從而危及整個船體結構。不管是何種類型的低碳鋼，當它接觸到低溫LNG液體時，它的破裂韌性會降低。

LNG泄露原因分析與對策

LNG發生泄漏主要有兩類模式：一類是LNG移動加液車、船用LNG儲罐的管路泄漏，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備，包括泄壓閥、安全閥等的泄漏。

1、如果泄漏發生在LNG移動加液車段

加液過程中，發現移動加液車上的閥門或管路有漏氣現象時，立即停止加液，關閉加液車出液閥，查出泄漏點，做好標記，上報，等待專業人員處理。

如果泄漏嚴重，要立即通知所有現場操作人員（包括加液車司機、押運人員），做好火災預防、撲救準備。如有可能，將槽車轉移至安全地帶（必須確保不會引起火災），派專人值守，設立警戒區，通知119、110等有關部門。

在對故障加液車進行維修時，一定要等放空后壓力為零壓，內罐溫度升至常溫，氮氣置換后，方可進行維修工作，維修結束，一定要注入氮氣，要進行氣體充裝前，用天然氣置換后再進行充裝。

2、 如果泄漏發生在船用LNG儲罐區

補給過程中，發現船用LNG儲罐上的閥門或管路有漏氣現象時，立即停止加氣，關閉槽車出液閥、船用LNG儲罐的進液閥，等管內殘余氣體排完之后，卸下加氣軟管的對接法蘭或快裝接頭。查出泄漏點，做好標記，上報，等待專業人員處理。

如果泄漏嚴重，要立即通知所有現場操作人員（包括加液車司機、押運人員），做好火災預防、撲救準備。將槽車與軟管的連接解除并轉移至安全地帶（必須確保不會引起火災），關閉船上所有非防爆電器，派專人值守，設立警戒區，直到儲罐內的LNG全部放空。放空過程中通知119、110等有關部門，做好現場預防措施。

發生LNG泄漏事故，現場人員在應急作業的同時，現場安全監管人員應防止群眾進入作業區，組織其他無關人員向上風方向并離泄漏點50米外轉移，海事部門相近航道進行航行管制，禁止其他船舶?？炕蚱冉?。消防部門負責做好消防員滅火的引導工作；110或救護人員到達后，現場安全監管人員應做好引導和配合消防和救援人員對受傷人員、重大危險點、源的保護工作。

事故處理結束后，如果不需保留現場，經安全生產部門同意方可恢復生產。

3、船舶正常使用中出現儲罐泄漏、著火

實際柴油-LNG雙燃料動力船舶在航運過程中的最大風險是由于船舶碰撞、擱淺、撞擊以及操作失誤等各種原因而造成的LNG儲罐泄漏，并由此而引發燃燒、熱輻射以及爆炸等重大事故。

3.1輕微泄漏

輕微泄漏一般發生在閥門法蘭間及各焊縫，當發生輕微泄漏時，操作人員應迅速切斷泄漏位置的前后閥門。若無法切斷泄漏位置的氣源，應將故障儲罐的LNG卸到備用罐上，該操作按照倒罐流程進行。

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

3.2嚴重泄漏

當泄漏無法控制或有擴大的趨勢時，操作人員須立即致電公安消防部門尋求協助，同時按照緊急事故的匯報程序進行匯報。為避免發生著火危險，熄滅船上所有火源。關閉所有非防爆電器，安排人員進行疏導。

當大量液化天然氣泄漏情況不能制止，可能會引致氣體與空氣混合物而產生大量爆炸性氣體時，所有人員及非搶險設施禁止進入現場，應疏散到安全地方。

3.3發生火災

火警發生時，工作人員應沉著冷靜，做到決策果斷，措施準確，立即組織應急小組穿戴各種防護用具趕赴現場處理險情。及時用滅火器撲救初始火災，將損失減少到最低限度。

當火勢無法控制時，應向海事部門、110、 119報警求助。報警應清楚說明火災地點、時間、火勢大小及性質，并留聯系電話和報告人姓名。

在消防部門到達前，由海事部門臨時負責救火指揮，海事部門對附近船舶發出航行通（警）告，實施區域警戒和交通管制，組織附近船舶撤離。

船上任何地點發生自己不可撲滅的大火，必須開啟消防泵噴淋儲罐或通過消火栓用噴霧槍噴淋儲罐，其目的是保護罐區內臨近火災的儲罐不至于因受大火輻射熱而升溫，造成更大的危險。

在消防部門到來時，現場指揮交由交通部門負責，由工作人員提供與滅火有關的船內資料，協助救火。當大火影響運行時，應關閉緊急切斷閥。甲板上人員撤離時應安靜而有秩序并在安全地點集合，在未接到部門主管通知可以安全進入之前，所有人員不得重返火災區域。

建議

目前試點船舶只繞過改裝運行情況來看，具備安全航行條件。為了實現安全生產的長效機制，建議在今后的運行過程中繼續做好以下工作：

對試點船舶和運行應當建立健全安全生產責任制及相應的安全規章制度、安全技術規程和作業安全規程。

按照《安全生產法》、《主產經營單位安全培訓規定》（國家安全生產監督管理總局令[2006]第3號）、等法律法規規定，對試點船舶及相關船舶的作業人員進行培訓、教育。特種作業和危險化學品操作等必須按照《中華人民共和國內河交通安全管理條例》等國家有關規定經專門安全作業培訓，取得特種作業操作資格證書，方可上崗作業。

依據《安全生產法》、《生產經營單位安全和產事故應急預案編制導則》等有關法律法規規定，結合實際情況制定綜合應急救援預案和專項應急預案，并定期進行演練。同時還應考慮將預案與地方政府有關部門的應急預案相銜接，并報相關部門備案。

保證安全投入資金的數量并確保到位，并能滿足安全生產的需要，安全設施落實到實處。

（作者單位：湖州市港航管理局）