LNG加注船風(fēng)險(xiǎn)分析及預(yù)防措施研究

魯亮，劉淼兒，石國政，范洪軍，吳順平

（1.中海石油氣電集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心，北京 100028；2.中國船級(jí)社武漢規(guī)范研究所，湖北 武漢 430022）

1 前言

隨著2020年國際海事組織（IMO）低硫燃油標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施和越來越嚴(yán)格的船舶排放控制區(qū)的政策，液化天然氣（LNG）作為船舶燃料將會(huì)得到快速發(fā)展，因此，作為推進(jìn)船舶清潔燃料利用的重要一個(gè)環(huán)節(jié)，LNG燃料加注也顯得重要起來。而LNG加注船是解決船舶LNG燃料加注需要的一種重要方式。

自2013年，世界首艘LNG移動(dòng)加注船“Seagas”號(hào)加注船投入使用后，一致處于緩慢發(fā)展?fàn)顟B(tài)。直到2017年LNG加注船才得以快速發(fā)展。在2017年有3艘LNG加注船投入使用，分別是澤布呂赫港的5000立方米“Engie Zeebrugge”號(hào)，鹿特丹港的6500立方米“Cardissa”號(hào)和服務(wù)于北巴爾干海的5800立方米的“Coralius”號(hào)。

截至到2018年底國外投入運(yùn)營的LNG加注船有9艘，目前均在歐洲、美國等區(qū)域運(yùn)營。新加坡港、鹿特丹港均已開始支持建造LNG移動(dòng)加注船,韓國釜山也已開展研究，均力爭成為全球船舶LNG燃料加注市場樞紐。

盡管LNG加注船已得到快速發(fā)展，但作為一種新的船型和加注方式，具有鮮明的特點(diǎn)，目前國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)非常少。至今，實(shí)際投入營運(yùn)的9艘，加注船，實(shí)際加注作業(yè)操作次數(shù)仍然偏少，加注作業(yè)經(jīng)驗(yàn)積累不夠。譬如，2013年投入運(yùn)營的“Seagas號(hào)”加注船為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)設(shè)計(jì)的加注船，僅用于對(duì)目標(biāo)船Viking Grace船實(shí)施加注，其功能設(shè)計(jì)僅能滿足目標(biāo)船的需求，不具有通用特征。

同時(shí)，LNG燃料具有低溫和燃爆特性，這種特性也為加注船機(jī)器作業(yè)帶來特殊性。因此，有必要針對(duì)LNG加注船開展研究，識(shí)別相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)并制定預(yù)防措施。

2 LNG船舶事故分析

LNG加注船是從LNG運(yùn)輸船發(fā)展而來的一種新穎船型，在目前LNG加注船數(shù)量較少的情況下， 分析和梳理LNG運(yùn)輸船的事故，對(duì)于LNG加注船的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)具有借鑒意義。

根據(jù)國際氣體船運(yùn)營者協(xié)會(huì)（SIGTTO）等組織多年來對(duì)LNG船舶事故的追蹤統(tǒng)計(jì)，從1964年至2012年期間， LNG船事故總共約190起，其中，約30起事故不具備典型性，如在建、船塢維修、海盜襲擊、試航等，不作為案例分析。本文對(duì)其余的160余起事故進(jìn)行分析。

根據(jù)事故類型的不同，可將LNG船舶事故分為碰撞、擱淺及觸礁、觸碰火災(zāi)及爆炸、裝備及機(jī)械故障、惡劣天氣、裝卸貨事故，貨物控制系統(tǒng)故障等，可見圖1。

由圖1可見，裝備及機(jī)械故障次數(shù)和占比最大，達(dá)37%，貨物控制系統(tǒng)故障、裝卸貨事故及碰撞事故分別占比達(dá)19%、14%以及13%，其他事故依次為碰撞、惡劣天氣、擱淺及觸礁、火災(zāi)及爆炸等事故占比及發(fā)生概率較小。

同樣，由圖2可以看出，占比較大的裝備及機(jī)械故障、貨物控制系統(tǒng)故障及裝卸貨事故三類事故均與貨物操作相關(guān)，三者相加占LNG運(yùn)輸船全部事故比例可達(dá)70%。LNG加注船相對(duì)LNG運(yùn)輸船而言，其最大的特點(diǎn)就是貨物操作非常頻繁。從這一角度來看，LNG加注船的風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)LNG運(yùn)輸船要高。

3 LNG加注船危險(xiǎn)源辨識(shí)

LNG加注船是一種新穎船型，其相對(duì)于LNG運(yùn)輸船來說，其LNG的貨物操作更為頻繁，而且穿梭于交通繁忙的水域（錨地、港口等），所以，無論從船舶內(nèi)部來講，還是從外部條件來講，其面臨的危險(xiǎn)會(huì)一定程度地高于LNG運(yùn)輸船。而現(xiàn)有的LNG事故統(tǒng)計(jì)大都針對(duì)LNG運(yùn)輸船，所以在危險(xiǎn)源辨識(shí)（HAZID）工作中，假定LNG加注船的失效可能性和后果嚴(yán)重程度高于現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

本HAZID工作選擇某10000m3LNG加注船作為目標(biāo)船，布置有兩個(gè)5000m3液貨艙，采用吊臂與軟管結(jié)合的加注方式。圖2為某加注船的初步設(shè)計(jì)方案。

根據(jù)危險(xiǎn)源辨識(shí)理論，在本文研究所涉及的LNG加注船特點(diǎn)、歷史事故統(tǒng)計(jì)分析研究基礎(chǔ)上，本文對(duì)于LNG加注船識(shí)別出風(fēng)險(xiǎn)源共133項(xiàng)，其中，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)低風(fēng)險(xiǎn)61個(gè)，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)中等風(fēng)險(xiǎn)60個(gè)，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)高12個(gè)。主要包括靠泊失敗船舶碰撞、加注軟管拉斷、泄壓閥失效、操作系統(tǒng)管路破裂、深冷液體泄漏、過充、儀表失效、LNG加注連接設(shè)備失效、閥門泄漏、LNG管匯處或接頭處損壞、靜電、雜散電流、安全距離不足等等。危險(xiǎn)源風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果見圖3.

將12個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)高的風(fēng)險(xiǎn)源歸類后，可分為3項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高事件。分別為LNG加注連接設(shè)備失效（軟管或加注臂）、LNG加注總管匯處或接頭處損壞以及LNG閥門泄漏。由此可見，LNG加注船的風(fēng)險(xiǎn)較大的危險(xiǎn)源均與LNG加注操作相關(guān)。

4 LNG加注船風(fēng)險(xiǎn)控制措施

對(duì)LNG加注船可能出現(xiàn)的各種危險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，需對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)中和高的危險(xiǎn)制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施，以便提高其安全水平，降低LNG加注船的風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)合LNG加注船的作業(yè)和船型特點(diǎn)，可以從船舶技術(shù)、船公司管理、加注作業(yè)規(guī)范化、船員的能力和資質(zhì)建設(shè)要求、加注作業(yè)環(huán)境安全等方面制定風(fēng)險(xiǎn)控制措施。

4.1 從船舶技術(shù)要求的角度降低危險(xiǎn)事件的發(fā)生

（1）完善的船舶設(shè)計(jì)。合理設(shè)計(jì)LNG運(yùn)輸處和LNG加注船的船舶布置，對(duì)于不同區(qū)域和處所應(yīng)設(shè)有合適的安全距離，其應(yīng)滿足IMO《國際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)則》的有關(guān)要求。

同時(shí)，還可應(yīng)根據(jù)LNG泄漏后果（如低溫?fù)p傷和火災(zāi)損傷），制定加注作業(yè)處、控制室、生活區(qū)、液貨艙區(qū)之間的安全距離，以及采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施（集液盤、水幕保護(hù)等）。為防止大量LNG泄漏后的蒸氣云聚集而發(fā)生蒸氣云爆炸，應(yīng)使液貨艙區(qū)的布置不影響低溫重氣擴(kuò)散。

（2）考慮采用良好和特殊的建造工藝。LNG船舶液貨艙采取絕熱性能良好的材料和工藝建造，可有效降低了外界熱源進(jìn)入貨艙，這就使貨艙蒸發(fā)氣體量大大減小，有效控制貨艙壓力。LNG管路盡量減少法蘭數(shù)量，使用焊接管道和焊接的閥門接口，減少管路泄漏風(fēng)險(xiǎn)大大減小。

（3）船舶配備功能完善的超壓保護(hù)系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、可燃?xì)怏w探測系統(tǒng)和報(bào)警系統(tǒng)。

（4）選擇合適的貨物傳輸設(shè)備或加注設(shè)備。LNG傳輸或加注過程中，加注方與被加注方的連接至關(guān)重要，可根據(jù)作業(yè)安全需要采用柔性連接設(shè)備連接或加注臂連接。

4.2 LNG船公司應(yīng)建立完善的設(shè)備管理制度

LNG加注船公司應(yīng)根據(jù)IMO《國際船舶安全營運(yùn)和防止污染管理規(guī)則》（ISM規(guī)則）和《中華人民共和國船舶安全營運(yùn)和防止污染管理規(guī)則》（NSM規(guī)則）的有關(guān)要求，建立公司的安全管理體系，以便保證船舶按照有關(guān)規(guī)定、規(guī)則以及公司可能制定的任何附加要求進(jìn)行維護(hù)。具體的生產(chǎn)設(shè)備應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，定期維護(hù)保養(yǎng)。

4.3 船公司應(yīng)制定詳細(xì)的加注操作規(guī)程，控制LNG加注操作的風(fēng)險(xiǎn)控制

該操作規(guī)程應(yīng)根據(jù)不同加注階段制定出詳細(xì)的檢查表，要對(duì)人員進(jìn)行嚴(yán)格的理論和操作培訓(xùn)。操作人員進(jìn)行加注前、中、后，嚴(yán)格執(zhí)行檢查表的各項(xiàng)內(nèi)容。

同時(shí)，對(duì)于LNG船對(duì)船加注作業(yè)，加注作業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)有充分認(rèn)識(shí)，加注作業(yè)前應(yīng)至少對(duì)可能存在風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)容予以確認(rèn)。

4.4 加強(qiáng)LNG船船員能力和資質(zhì)建設(shè)

（1）人員培訓(xùn)和配備

船公司遵守主管機(jī)關(guān)要求，在LNG船上配備具有資質(zhì)和能力的船員，并建立和保持有關(guān)程序，以便標(biāo)識(shí)為支持安全管理體系可能需要的任何培訓(xùn)，并保證向所有相關(guān)人員提供這種培訓(xùn)。

船上人員應(yīng)職責(zé)清晰，熟練掌握操作加注規(guī)程及事故（事件）應(yīng)急處理程序，熟練掌握操作加注規(guī)程及事故（事件）應(yīng)急處理程序。

（2）人身安全防護(hù)

加注船上進(jìn)行低溫液體操作的人員都應(yīng)該裝備有個(gè)人防護(hù)設(shè)備，如手套、護(hù)目鏡、防護(hù)服等，人員防護(hù)裝備的配備應(yīng)應(yīng)符合IMO《國際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造與設(shè)備規(guī)范》第14章關(guān)于人員保護(hù)的相關(guān)要求。

船上應(yīng)該有醫(yī)療設(shè)備，工作人員需要有處理輕微凍傷的知識(shí)

4.5 制定安全距離及應(yīng)急預(yù)案

LNG加注船的加注作業(yè)對(duì)于周圍的作業(yè)環(huán)境要求較高，通常LNG船舶在進(jìn)行加注作業(yè)時(shí)應(yīng)根據(jù)安全距離制定一個(gè)作業(yè)安全區(qū)。在作業(yè)安全區(qū)內(nèi)無關(guān)船舶、人員以及其他可能的作業(yè)不應(yīng)進(jìn)入。

每一艘加注船在加注作業(yè)時(shí)均應(yīng)有一個(gè)安全間距，安全間距用于提醒過往船舶勿靠近或停泊加注作業(yè)區(qū)域。在進(jìn)行加注作業(yè)前，作業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)充分明確本船的安全間距。因此，每艘加注船均應(yīng)進(jìn)行安全間距評(píng)估。

（1）安全距離

安全間距的計(jì)算應(yīng)考慮LNG泄漏后的蒸氣云擴(kuò)散和火災(zāi)帶來熱輻射。安全間距的計(jì)算結(jié)合作業(yè)水域氣候條件和泄漏情況確定事故場景，通過積分模型、CFD模型或其它接受的方法進(jìn)行事故后果波及范圍計(jì)算。

（2）應(yīng)急預(yù)案

加注船應(yīng)制定應(yīng)急預(yù)案或應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃，該預(yù)案或計(jì)劃應(yīng)能覆蓋所有可能發(fā)生的緊急情況（特別是在船舶操縱和加注作業(yè)階段）并準(zhǔn)備好綜合應(yīng)急反應(yīng)。此外，應(yīng)急計(jì)劃應(yīng)充分考慮作業(yè)地點(diǎn)和在加注作業(yè)區(qū)域和后續(xù)援助方可使用的資源。

5 結(jié)語

通過風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別研究，本文給出了LNG加注船風(fēng)險(xiǎn)控制的相關(guān)措施，可有效提升LNG加注船及作業(yè)的安全水平；同時(shí)本文研究也將加深業(yè)界對(duì)于LNG加注船風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)識(shí)，對(duì)其發(fā)展具有積極意義。

保障LNG加注船及加注操作的安全對(duì)于業(yè)界，特別是在我國推進(jìn)以LNG燃料在水上應(yīng)用的背景下，極具現(xiàn)實(shí)意義。本文對(duì)加注船僅做了初步的探討和分析，還需要在以后LNG加注船的作業(yè)實(shí)踐中不斷地總結(jié)和認(rèn)識(shí)，以便能更好地提升LNG加注船作業(yè)安全水平，滿足于我國水上清潔能源發(fā)展的需要。