內河LNG動力船舶安全問題和對策

潘其永　潘玉平

摘 要：LNG作為節能、環保、安全、經濟的綠色能源，正成為船舶行業新的發展方向。本文探討了LNG動力船舶在儲運和使用過程中的安全問題，提出了相應的解決措施，對LNG動力船舶的推廣與應用具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：LNG;船舶;技術;安全

中圖分類號：U698.4? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0041-02

LNG作為清潔、高效的綠色能源，具有廣闊的應用前景，受到了廣泛關注。2013年9月2日，交通運輸部在《關于促進航運業轉型升級健康發展的若干意見》中，明確提出將加快推進LNG在船舶行業的應用，有序推進LNG動力船舶新建及試點改造示范工程。2014年4月9日，交通運輸部與財政部聯合下發《內河船型標準化補貼資金管理辦法》，明確對新建LNG動力船舶按主機功率給予不同程度的補貼，隨后，各地政府也先后出臺了一系列如財政補貼、優先過閘、免費加氣等鼓勵政策。此外，《天然氣燃料動力船舶規范》于2013年9月1正式生效，標志著我國LNG動力船舶從構思到實施正式拉開序幕。

受政策引導與經濟刺激的影響，LNG動力改裝船舶率先在我國安徽、重慶、江蘇、山東等省市試點成功，隨后，水上LNG加注站先后在蕪湖、南京等地投入試運行。然而，該技術的推廣應用并不順利，水運企業及個體船東申報建造或改建數量較少，基本處于停滯狀態。究其原因，除宣傳不到位、配套設施不完善、船東積極性低、油價下跌等因素外，LNG動力船舶的安全及技術可靠性等問題也是其推廣困難的原因之一。本文分析了LNG的理化性能及內河船舶實際營運工況，闡述了LNG動力船舶的潛在危險因素，提出了幾點解決措施。

1 LNG的理化性能

LNG是液化天然氣的縮寫，其無色、無味、無毒、無腐蝕性，成份以CH4為主（約占80～99%），液體密度約為426kg/m3。LNG的爆炸極限為5%～15%（V%），燃點約450℃，著火點為650℃。LNG辛烷值ASTM為130。LNG是低溫液體，常壓下液化溫度約為-162℃，泄漏時，周圍空氣會迅速冷卻液化，產生白色蒸氣云。天然氣燃燒工作原理為：CH4+2O2—2H2O+CO2+38MJ/m3。LNG具有以下優點，①體積是同質量天然氣1/624，儲存率高，占用容積小;②辛烷值高、抗爆性能好、燃燒完全、尾氣為CO2和水、發動機壽命長;③LNG泄露后迅速液化，其密度約為空氣的一半，易散發，不致引起爆炸。

2 LNG動力船舶現狀分析

2.1內河船舶特點及工況分析

目前，我國內河船舶約3萬艘，其載貨能力自200-20000噸不等。內河船舶特點：①以散貨船及干貨船為主（約占船舶總量的80%），無艙蓋，船舶裝卸貨時粉塵嚴重;②內河航道復雜，船閘數量較多，航道等級偏低，船舶過閘等待時間長、密度大、船舶間碰撞及摩擦現象普遍;③船舶為水上漂浮物，存在搖晃、震動現象;④內河船舶機艙普遍存在通風不暢，霉菌、油氣濃度高，線路老化，電氣接頭及開關裸露等現象。

2.2LNG動力系統現狀分析

目前，現有LNG動力船舶，通常采取在原有柴油機的基礎上增加一套LNG供氣系統及雙燃料電控噴射系統，通過電子轉換開關，使柴油機能夠實現在單純柴油燃料和油氣雙燃料狀態下兩種燃燒模式的可靠切換。

3 LNG動力船舶的潛在危險性

在實際應用中，LNG須由液態轉變為氣態使用。因此，在考慮LNG動力船舶使用與操作安全問題時，不僅要考慮天然氣在密閉空間集聚后所具有的易燃易爆危險性，還要考慮船舶實際工況及由于轉變為氣態以后，其低溫特性所引起的安全問題，如易引起人體低溫灼傷、泄露處鋼板冷脆等。

3.1對人體的危害

LNG泄漏后會迅速氣化，使周圍空氣溫度降低，因此會導致人體被低溫灼傷、肺部傷害、窒息等。當人體暴露在含量大于9%（V%）以上的天然氣環境下，會引起人體前額和眼部有壓迫感，進而意識模糊，甚至窒息，且會對人體產生永久性傷害。當人體吸入純天然氣后，會迅速失去知覺，幾分鐘后窒息死亡。因此，船員在未采取防護措施的情況下，嚴禁進入LNG蒸氣集聚區域。

3.2LNG儲罐爆炸危險性

LNG通常儲存在絕熱的儲罐中，但外界傳入的能量還會引起LNG少量蒸發。因此，LNG儲罐要求設計合理，要求罐體絕熱效果好，蒸發率低，此外，還要求儲罐本身設有安全泄放系統，避免因吸熱、振動使罐內溫度、壓力上升過快，造成儲罐爆裂危險。

3.3易燃易爆

天然氣在空氣中的含量在5%～15%（體積分數）時，遇明火會發生爆燃危險。因此，必須防止天然氣在機艙等密閉處所集聚，要求密閉處所具有良好的通風，且要避免在密閉處所產生明火，嚴禁吸煙、電焊、廚房使用液化氣等。

3.4對船舶及設備的危害

LNG溢出或泄露貼近船舶鋼板或設備時，會對船舶鋼板及設備造成不可逆轉的破壞性損壞--低溫冷脆，使鋼材和設備失去強度與韌性，此外，還會造成船舶管路中的水結冰、燃油、滑油等黏度增大，流動性減弱，甚至引起主輔機械突然停機。

4 加強管理

4.1加強安全培訓

加強船員對LNG理化特性、動力系統結構及工作原理、關鍵設備操作規程、設備的日常維護及保養、泄露事故的預防與識別、緊急事故的處理流程、消防器材的使用與保養等知識的培訓與學習。

4.2建立完善的船舶營運安全生產管理制度

對LNG動力船舶而言，要定期檢查LNG儲罐的外觀情況，注重檢測儲罐夾層真空度及儲罐日蒸發率，檢查儲罐與船體裝配焊縫情況，定期檢查LNG管路、閥門、安全附件及防雷、防靜電等設施，以確認LNG儲罐的壓力、溫度等是否正常，船舶鋼板及設備是否發生冷脆現象，確認LNG儲罐及油氣轉換開關是否存在泄露，儲罐是否發生移動、錯位等現象。船舶要制訂嚴格的安全生產管理制度，明確崗位職責，內容應包括巡查制度，開航前檢查制度、崗位交接班制度等，并嚴格落實。

4.3建立事故應急搶險救援預案，并定期演練

船舶要建立詳細的事故應急處置預案，預案應包括LNG可能發生的各種危險類型（如LNG少量溢出、大量溢出、著火、爆炸等），預案尚應包括搶險救援的組織、人員分工、報警、各種事故的處置方法、傷員搶救與護理、分級響應條件等內容。此外，應對搶險預案定期進演練。

4.4配備完善的LNG泄露報警、檢測設施及消防設備

LNG儲罐及關鍵設備要設置圍欄及醒目的警示標志，要針對LNG動力船舶的特點，配備泄露報警、氣體檢測及消防設備。要定期對消防泵、干粉滅火器材、LNG儲罐噴淋設施、可燃氣體報警設施等進行檢查與維護，確保其完好有效。

4.5對LNG儲罐及附屬設備的安裝布置進行優化設計

實際安裝過程中，必須對整個系統進行優化設計，充分考慮規范、施工工藝、維修保養等問題。如LNG儲罐存放位置首尾防撞艙壁之間，且應避免船舶裝卸貨過程中抓斗的碰撞，管路應避免穿過居住艙室，不可避免時亦應用套管保護，且不應有可拆接頭，管路應盡量短，且應考慮船體變形和熱脹冷縮對船舶管路的影響。此外，LNG動力系統應穩定可靠，設備操作簡單，可維護性強。

5 結束語

LNG動力船舶在內河航運市場中推廣應用，必須對LNG的理化特性、燃燒、儲運、安裝、事故預防與處理等技術難題進行充分研究，從根本上解決安全問題，提高設備的可靠性與可操作性。此外，充分進行市場調研，利用政策優勢，創新管理模式，穩步推進LNG動力船舶的應用與推廣。

參考文獻：

[1]中國LNG船舶網，? www.lngtsg.com.

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