船對(duì)船原油過駁氣相平衡工藝應(yīng)用

王俊

摘 要：對(duì)船對(duì)船原油過駁氣相平衡工藝的現(xiàn)有實(shí)施方案進(jìn)行梳理，從工藝應(yīng)用中安全、環(huán)保、降耗等方面進(jìn)行效益分析，再通過風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、邏輯推斷、綜合分析等方法，找出現(xiàn)有實(shí)施方案中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和主要問題，并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)和問題作簡(jiǎn)要分析，對(duì)發(fā)現(xiàn)的安全風(fēng)險(xiǎn)和主要問題提出有針對(duì)性的控制措施和解決方案。

關(guān)鍵詞：船對(duì)船;原油過駁;氣相平衡;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U698 ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006—7973（2019）11-0078-04

1 引言

隨著我國(guó)工業(yè)化和城市化發(fā)展持續(xù)深化，石化能源使用量劇增，隨之而來(lái)的大氣環(huán)境污染問題也日益突出，嚴(yán)重制約了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。另一方面，隨著近幾年石化行業(yè)重特大火災(zāi)爆炸事故和人員傷害事故頻發(fā)，對(duì)社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)的順利發(fā)展造成不利影響。

石油及其產(chǎn)品在生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用等過程中容易揮發(fā)，不僅造成油品損耗和質(zhì)量下降，而且富含有毒有害物質(zhì)的混合氣體排到大氣中，嚴(yán)重地污染了大氣環(huán)境，并造成現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員重大人身傷害和火災(zāi)爆炸事故隱患。目前，石化行業(yè)鐵路和陸路罐車裝油環(huán)節(jié)基本上已實(shí)現(xiàn)油氣回收，罐區(qū)根據(jù)油品性質(zhì)采用不同結(jié)構(gòu)的油罐（內(nèi)浮頂罐、外浮頂罐等）進(jìn)行降耗治理，油氣回收工作總體上產(chǎn)生了綜合效益，改善了大氣環(huán)境質(zhì)量，并減少了潛在的人身傷害和火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

油輪是當(dāng)今世界最為重要的原油貿(mào)易運(yùn)輸工具，其在作業(yè)及運(yùn)輸過程中，由于裝卸貨操作、船舶搖晃、貨艙加溫等原因，會(huì)不斷從油艙逸出油氣。目前，船舶上油氣處置的常用方法為充惰和呼吸閥排出法，即在油艙中充入一定量的惰性氣體，通過降低氧含量來(lái)避免油氣火災(zāi)和爆炸。當(dāng)貨艙艙壓升高到一定值時(shí)，甲板呼吸閥會(huì)自動(dòng)彈開，部分貨艙艙氣自動(dòng)通過呼吸閥排出，仍有可能造成人員中毒和大氣環(huán)境污染等不良后果。因此，在油輪作業(yè)過程中，特別是船對(duì)船原油過駁這樣地域相對(duì)固定、人員密度相對(duì)較大，且同時(shí)存在裝貨和卸貨兩種操作的作業(yè)中，研發(fā)一種安全、便捷、可靠的油氣處置工藝，是極其必要的。

原油過駁貨物裝卸操作是一種安全、輕便、經(jīng)濟(jì)、高效的原油中轉(zhuǎn)方式，也是港口原油綜合儲(chǔ)運(yùn)能力的重要組成部分。寧波舟山港下屬的廣西欽州保稅港區(qū)明州原油裝卸有限公司，從2011年11月15日開始在廣西欽州開展原油過駁業(yè)務(wù)（圖1），至今已累計(jì)完成原油過駁超過6000萬(wàn)噸，連續(xù)七年占據(jù)國(guó)內(nèi)原油過駁量第一。

隨著煉油企業(yè)需求變化，改為采購(gòu)以高含硫化氫等有毒有害物質(zhì)的油種居多，給原油過駁作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員人身安全帶來(lái)嚴(yán)重威脅，同時(shí)加重了大氣環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)此，寧波舟山港在長(zhǎng)期實(shí)踐中，借鑒國(guó)際上油碼頭油氣回收裝置工藝技術(shù)，經(jīng)過充分的安全評(píng)估和論證，開創(chuàng)性地在原油過駁中啟用了氣相平衡工藝，一舉解決了原油過駁作業(yè)中油氣排放帶來(lái)的職業(yè)健康和大氣污染的問題。

油輪貨艙艙氣是由揮發(fā)性有機(jī)化合物（ Volatile Organic Compounds， VOCs）、氮?dú)獾榷栊詺怏w、硫化氫等有毒有害氣體和少量其他氣體組成的混合氣體。氣相平衡工藝?yán)趯?shí)現(xiàn)原油過駁作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員免受油輪在裝卸貨過程中頻繁排放富含有毒有害物質(zhì)的混合氣體的傷害，同時(shí)起到避免貨艙艙氣排放所造成的大氣環(huán)境污染和油品損失等作用。

該工藝自2014年啟用以來(lái)，寧波舟山港已運(yùn)用氣相平衡工藝?yán)塾?jì)過駁原油超過4000萬(wàn)噸，在安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)等方面產(chǎn)生了顯著的效益。

2 ?氣相平衡工藝實(shí)施方案

2.1 工藝原理

原油過駁氣相平衡是指在原油過駁過程中，為了避免油輪向大氣排放艙氣，防止現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員人身傷害和大氣污染，減少油輪對(duì)惰氣系統(tǒng)的使用，用氣相平衡管（以下稱平衡管，圖2）將船舶的惰氣系統(tǒng)總管連接，利用油輪裝卸過程中產(chǎn)生的貨艙艙壓差，實(shí)現(xiàn)艙壓動(dòng)態(tài)平衡的工藝。

2.2 設(shè)施設(shè)備

氣相平衡工藝涉及的設(shè)施設(shè)備有：用于連接兩船惰氣總管的平衡管，用于吊裝平衡管的船載吊機(jī)、用于監(jiān)測(cè)的壓力表和有毒氣體報(bào)警儀、用于應(yīng)急處置的呼吸器和急救設(shè)備等。此外，還包括螺栓、墊片、吊帶、綁繩等工屬具。

綜合考慮使用性能、裝卸速率和拆裝便捷性，目前原油過駁中采用的平衡管是16英寸復(fù)合管。

2.3 技術(shù)要求

平衡管的主要技術(shù)性能指標(biāo)有外觀、耐壓性能、最小彎曲半徑、暫時(shí)伸長(zhǎng)率、永久伸長(zhǎng)率和電阻值（表1）。

表1 ?平衡管的主要技術(shù)性能指標(biāo)

盡管平衡管中惰氣回流的壓力較小，但惰氣泄漏會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作人員造成重大安全隱患，因此平衡管的拆裝技術(shù)要求應(yīng)與輸油軟管的拆裝技術(shù)要求一致。平衡管連接前，需與一程船和二程船確認(rèn)所接的惰氣總管接口，檢查接口法蘭平面，并選用合適的墊片。拆裝平衡管過程中嚴(yán)格落實(shí)個(gè)人勞動(dòng)安全防護(hù)措施，按照操作規(guī)程拆裝平衡管和值班檢查。

2.4 操作人員

平衡管操作人員和值班檢查人員在上崗前，必須經(jīng)過規(guī)范的安全操作培訓(xùn)和職業(yè)健康防護(hù)知識(shí)學(xué)習(xí)，包括相關(guān)法律法規(guī)、油輪作業(yè)安全、工藝原理、操作規(guī)程、硫化氫等有毒有害物質(zhì)危害的防護(hù)等知識(shí)和能力。

對(duì)現(xiàn)場(chǎng)過駁隊(duì)員的基本要求為：持有相應(yīng)適任證書;具有較為豐富的工作經(jīng)驗(yàn)和熟練的業(yè)務(wù)水平;身體健康，有較強(qiáng)責(zé)任心;遵守勞動(dòng)紀(jì)律和值班報(bào)告制度;具備自我防護(hù)和應(yīng)急處置的能力。

2.5 操作規(guī)程

2.5.1職責(zé)

現(xiàn)場(chǎng)指揮全面負(fù)責(zé)氣相平衡工藝的準(zhǔn)備、實(shí)施和應(yīng)急工作;

一程船、二程船大副負(fù)責(zé)控制船舶惰氣系統(tǒng);

過駁隊(duì)負(fù)責(zé)拆裝平衡管和值班檢查工作。

2.5.2準(zhǔn)備工作

一程船、二程船做好接平衡管準(zhǔn)備工作;

作業(yè)前準(zhǔn)備時(shí)，過駁隊(duì)須檢查平衡管，放空管內(nèi)冷凝水，同時(shí)做好勞動(dòng)防護(hù)措施;

二程船靠泊一程船時(shí)，過駁隊(duì)長(zhǎng)指揮一程船、二程船控制平衡管接口相對(duì)位置，保證平衡管既能適應(yīng)過駁過程中一程船、二程船間的干舷變化，又不發(fā)生過度彎曲。

2.5.3平衡管拆裝

平衡管安裝前，打開一、二程船惰氣總管管頭放殘閥，放空殘水;

利用一程船吊機(jī)吊起平衡管一端到一程船出油口，二程船吊機(jī)吊起另一端到二程船出油口，使平衡管呈“U”形。平衡管越過欄桿合適高度后，利用吊帶、繩索將平衡管綁扎在欄桿上。（拆平衡管時(shí)，起吊使平衡管呈“U”形，平穩(wěn)擺放在甲板上成直線減少?gòu)澢?。平衡管接好后，利用一船吊機(jī)承重，使平衡管呈“n”形;

平衡管和輸油軟管安裝、拆卸步驟的先后順序，由過駁隊(duì)長(zhǎng)與一程船、二程船現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員確認(rèn)。

2.5.4氣相平衡

開泵初期，因二程船艙壓較小，暫不打開惰氣管線閥門，貨控室值班人員對(duì)貨艙壓力持續(xù)關(guān)注，當(dāng)二程船艙壓超過一程船時(shí)，同時(shí)開啟兩船惰氣管線閥門，開始形成惰氣回流;

正常過駁過程中，由于貨物的轉(zhuǎn)移，二程船艙壓會(huì)高于一程船艙壓，保持動(dòng)態(tài)平衡。但在少數(shù)情況下（貨物揮發(fā)性較強(qiáng)、一程船貨艙較滿），當(dāng)一程船和二程船艙壓均接近限制值時(shí)，需要人工排氣，排氣由現(xiàn)場(chǎng)指揮統(tǒng)一指揮，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向、排氣效果、干舷差等因素選擇由二程船或一程船排氣，排氣時(shí)間一般在半小時(shí)以內(nèi)，期間所有艙門保持關(guān)閉，甲板工作人員和輔助船提前轉(zhuǎn)移到上風(fēng)向處;

排氣須合理選擇時(shí)機(jī)，避免無(wú)風(fēng)期間排氣，在確保錨泊穩(wěn)定的情況下，可考慮用拖輪頂推船尾改變船與風(fēng)的夾角，避免艙氣吹向生活區(qū);

甲板值班人員配備硫化氫報(bào)警儀等個(gè)人勞動(dòng)安全防護(hù)設(shè)備，對(duì)平衡管、壓力表、接頭保持經(jīng)常性檢查，發(fā)現(xiàn)異常立即報(bào)告過駁隊(duì)長(zhǎng);

過駁過程中，如果二程船艙壓持續(xù)升高，并且與一程船艙壓變化不同步或差距較大時(shí)，過駁隊(duì)須檢查氣管彎頭處是否有冷凝水聚積，一、二程船須檢查惰氣管管頭內(nèi)是否有冷凝水聚積，并及時(shí)排空;

檢查氣管冷凝水時(shí)，先降低卸貨速率至最小速率，并關(guān)閉一、二程船惰氣管閥門，再打開惰氣管放殘閥，松開氣管一頭的接口，通過吊機(jī)吊起氣管在另一頭排空冷凝水，氣管兩頭交替進(jìn)行一次，檢查和排放冷凝水由過駁隊(duì)長(zhǎng)統(tǒng)一指揮;

檢查和排放冷凝水時(shí)，含有有毒氣體的艙氣可能集中逸出，操作人員須嚴(yán)格按照高硫化氫原油過駁操作規(guī)程相關(guān)要求落實(shí)勞動(dòng)防護(hù)措施;

裝卸貨過程中，做好數(shù)據(jù)記錄，包括卸貨速度、排氣時(shí)間、兩船艙壓等。

3 工藝效益分析

3.1 保障現(xiàn)場(chǎng)人員安全

氣相平衡工藝應(yīng)用以來(lái)，寧波舟山港已累計(jì)過駁高硫化氫原油超過4000萬(wàn)噸。以每艘次二程船平均裝貨5萬(wàn)噸計(jì)算，累計(jì)參與過駁作業(yè)的二程船超過800艘次。

對(duì)于每一艘次二程船過駁作業(yè)，均要經(jīng)歷靠離泊、管件拆裝、裝卸貨等一系列完整的操作，作業(yè)人員需要面對(duì)各環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險(xiǎn)。如果不使用氣相平衡工藝，由二程船呼吸閥自動(dòng)調(diào)節(jié)艙壓，甲板工作人員可能暴露在富含硫化氫等有毒有害的艙氣下，將對(duì)身體健康和作業(yè)安全造成重大隱患。按照“海因里希事故法則”，800艘次的高硫化氫原油過駁作業(yè)中，將出現(xiàn)70次的輕微中毒或身體不適，以及約2.4次的急性中毒甚至死亡事故。

氣相平衡工藝應(yīng)用以來(lái)，過駁作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不僅未發(fā)生過輕微及以上等級(jí)的中毒事故，而且在防護(hù)措施到位的情況下，即便在人工排氣時(shí)過程中，艙氣對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員也幾乎不產(chǎn)生感官影響。氣相平衡工藝的應(yīng)用使原油過駁現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的人身安全防護(hù)得到了質(zhì)的飛躍，對(duì)于企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來(lái)了有效保障，創(chuàng)造了重大的安全效益。

3.2 減少油品損耗和大氣污染

據(jù)估算，一艘VLCC裝船過程中要釋放出約100噸的VOCs蒸氣[1]，則過駁5000萬(wàn)噸原油將至少產(chǎn)生1.85萬(wàn)噸的VOCs蒸氣，使用氣相平衡工藝，不僅減少了高附加值的輕質(zhì)原油組分的損耗，也為煉廠企業(yè)客戶創(chuàng)造至少1300萬(wàn)美元的直接經(jīng)濟(jì)效益（按照原油到岸價(jià)100美元/桶估算）。

VOCs對(duì)大氣環(huán)境危害較大，主要包括：具有刺激性氣味，嚴(yán)重影響現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和附近居民的生活質(zhì)量;具有毒性，會(huì)造成人體多組織和器官的病變;具有光化學(xué)反應(yīng)性，引發(fā)光化學(xué)煙霧污染事件;含有鹵代烴，破壞臭氧層。此外，VOCs排放濃度較高時(shí)如果遇到靜電火花或其他火源，容易引起火災(zāi)爆炸。

使用氣相平衡工藝，實(shí)現(xiàn)了貨艙液相和氣相密閉置換，最大限度地減少了原油過駁作業(yè)過程中的VOCs排放，其產(chǎn)生的環(huán)保效益難以用數(shù)字估計(jì)。

隨著氣相平衡工藝的持續(xù)應(yīng)用，其創(chuàng)造的安全效益、環(huán)保效益和經(jīng)濟(jì)效益正在持續(xù)增加。

4 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與分析

4.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

對(duì)于原油過駁氣相平衡工藝而言，其主要安全風(fēng)險(xiǎn)在于管路艙氣泄漏，致使局部范圍內(nèi)富含硫化氫等有毒有害物質(zhì)的艙氣積聚，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員造成傷害。艙氣泄漏可能由多種原因造成，如平衡管破損、接口密封不良、操作失誤、氣體殘留等。

另外，還有平衡管吊裝過程中的起重傷害、綁扎過程中的滑脫打擊傷害等，因與貨油軟管操作類似，這里不作討論。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

硫化氫氣體是劇毒氣體，對(duì)人體傷害極大，盡管采用了氣相平衡工藝，但在人工排氣、拆接管時(shí)，仍會(huì)有硫化氫氣體釋放。甲板作業(yè)人員佩戴有毒氣體報(bào)警儀、防毒面具或呼吸器進(jìn)行作業(yè)，但可能存在突發(fā)情況下人員來(lái)不及反應(yīng)或人為疏忽，造成硫化氫中毒事件的發(fā)生。

輸油軟管發(fā)生破損和泄漏時(shí)，會(huì)以溢油和失壓的形式表現(xiàn)出來(lái)，而平衡管破損、接口密封不良導(dǎo)致艙氣泄漏時(shí)，值班人員不易察覺，但是艙氣中所含硫化氫等有毒有害物質(zhì)在較低濃度時(shí)就能快速導(dǎo)致人體受到嚴(yán)重刺激，甚至造成急性中毒，因此需特別防范。

安裝使用過的平衡管和作業(yè)結(jié)束后拆除平衡管時(shí)，管內(nèi)含有殘留氣體，在打開悶蓋時(shí)會(huì)立即逸出，操作人員需特別注意。

5 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

5.1 作業(yè)前

充分了解貨艙艙氣中硫化氫等有毒有害物質(zhì)含量數(shù)據(jù);

準(zhǔn)備好硫化氫氣體中毒相關(guān)的急救藥物，確保所有現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員熟知急救藥物的使用方法和存放地點(diǎn);

確保所有現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員熟知硫化氫中毒緊急處置方案;

了解現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)向，在接口附近設(shè)置風(fēng)向旗，在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)上風(fēng)向設(shè)置緊急集合點(diǎn);

佩戴呼吸器、防護(hù)面具、便攜式硫化氫報(bào)警儀等安全防護(hù)設(shè)備;

打開平衡管悶蓋時(shí)，采取防護(hù)措施，防范管內(nèi)殘留氣體逸出;

確認(rèn)平衡管與油輪惰氣管接頭的結(jié)合面平整完好，選用性能良好的墊片，螺絲上緊并受力均勻;

綁扎穩(wěn)固平衡管時(shí)，必須保證彎曲半徑不超過限制，管壁不受其他物件擠壓和刮擦。

5.2 作業(yè)期間

作業(yè)期間一程船、二程船啟動(dòng)生活區(qū)空氣內(nèi)循環(huán);

非甲板工作人員限制離開生活區(qū);

甲板保持24小時(shí)值班，檢查平衡管狀態(tài)，根據(jù)兩船吃水變化適時(shí)調(diào)整平衡管;

接頭處放置硫化氫報(bào)警儀保持監(jiān)測(cè)，設(shè)置報(bào)警濃度為5ppm;

貨控室保持對(duì)艙壓監(jiān)控，定期核對(duì)兩船艙壓（控制在1200mm水柱以下），根據(jù)需要調(diào)整，發(fā)生異常立即采取相應(yīng)措施。如二程船艙壓持續(xù)升高并調(diào)整無(wú)效時(shí)，應(yīng)檢查平衡管彎頭處是否有冷凝水聚積;

發(fā)生艙氣泄漏或人員中毒時(shí)，立即執(zhí)行相應(yīng)處置措施或應(yīng)急預(yù)案。

5.3作業(yè)結(jié)束

過駁作業(yè)結(jié)束后，用惰氣吹掃平衡管，進(jìn)行氣體置換;

所有拆管操作人員佩戴呼吸器或防毒面罩;

平衡管悶蓋螺絲上緊，防止管內(nèi)氣體逸出;

放置平衡管時(shí)避免扭曲和觸碰尖銳物件;

平衡管與輸油軟管一同存放，由專人看管，不允許無(wú)關(guān)人員靠近。

5.4 應(yīng)急處置

針對(duì)原油過駁作業(yè)硫化氫中毒，編制專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案和現(xiàn)場(chǎng)處置卡（表2），定期組織安全管理人員和現(xiàn)場(chǎng)操作人員開展演練和案例學(xué)習(xí)，提高實(shí)戰(zhàn)中應(yīng)急處置的能力。

發(fā)生人員中毒，救援人員實(shí)施救援應(yīng)攜帶應(yīng)急藥物，必須佩戴硫化氫報(bào)警儀和正壓式呼吸器等防護(hù)用具，按照預(yù)案有序開展救援。硫化氫中毒救援應(yīng)特別注意方法，切忌盲目施救，導(dǎo)致更大傷亡。

6 結(jié)論與展望

氣相平衡工藝應(yīng)用于高硫化氫原油過駁作業(yè)中，給現(xiàn)場(chǎng)人身安全防護(hù)帶來(lái)了質(zhì)的飛躍，同時(shí)起到控制排放和防火防爆作用，并且在實(shí)踐中不斷成熟。

該工藝主要安全風(fēng)險(xiǎn)在于因平衡管破損、接口密封不良、惰氣殘留、操作失誤等原因，致使局部范圍內(nèi)富含硫化氫等有毒有害物質(zhì)的惰氣積聚，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員造成傷害。只要現(xiàn)場(chǎng)操作人員嚴(yán)格按照操作規(guī)程，落實(shí)各項(xiàng)防護(hù)措施，把控住拆接管和值班檢查等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，可以有效消除安全隱患。發(fā)生事故時(shí)，按照應(yīng)急預(yù)案和處置方案要求開展救援和搶修，可以有效控制事故進(jìn)一步發(fā)展，減小損失并盡快恢復(fù)作業(yè)。

隨著氣相平衡工藝日漸成熟，其優(yōu)越性也逐漸凸顯，具有極高的實(shí)踐操作意義。今后將利用實(shí)踐操作中積累的各類數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)，不斷摸索改進(jìn)，探索出一套能適應(yīng)各類船型和各類貨種的成熟工藝，使其在原油過駁作業(yè)中的應(yīng)用常態(tài)化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 牟小冬. 國(guó)外大型油輪油氣排放控制技術(shù)及建議. 安全、健康和環(huán)境. 2015，15（3） ：1-4