采用C貨艙的LNG運輸船貨物系統危險區域劃分研究

謝小波，何金平，高秋玲

(1. 中海油能源發展采油服務公司 天津300452；2. 天津大港油田集團工程建設有限責任公司 天津300272)

0 引 言

隨著世界能源結構的調整，各國對天然氣的需求量與日俱增，因此LNG 運輸船在造船工業中的份額不斷加大。近年來，LNG 運輸船隊迅速增多，遠洋運輸的大型 LNG 運輸船體積越來越龐大，新一代Qmax 級LNG 運輸船已投入營運，各國用于LNG 各港口間調配運輸的中小型LNG 運輸船隊伍也日漸壯大。

目前在全球運營的中小型LNG 運輸船大都采用獨立C 型貨艙，該貨艙是一種半冷半壓式的壓力容器，其主要形式有單圓筒、雙圓筒和三圓筒型，貨艙溫度設計為-163 ℃。該類型貨物維護系統設計中，針對以貨艙、貨艙外處所、貨物管系、透氣系統等的布置，開展危險區域劃分設計。本文根據相關規范要求，闡述危險區域劃分的要點，對船舶電氣設備的防爆等級選型等關鍵技術要求進行分析，為該類型船舶設計建造提供參考。

1 危險區域劃分概述

1.1 危險區域的概念

危險區域是指通常可能聚集易燃或易爆氣體、蒸氣、粉塵或爆炸物的區域[1]。LNG 運輸船船舶，主要涉及液化天然氣的存儲與運輸，其貨物系統主要是可燃性和爆炸性極強的甲烷氣體。在LNG 運輸船設計建造中，對危險區域進行識別和劃分，合理地選擇防爆電氣設備、電纜和機械裝置，可以最大程度地消除潛在引爆源以避免發生安全事故。

1.2 危險區域的分類

對于危險區域的劃分，世界各國對其劃分不同，但大致可以分為兩大派系：我國和大多數歐洲國家采用國際電工委員會(IEC)的分類方法，而以美國和加拿大為代表的其他國家則采用北美分類方法。我國根據擬使用防爆電氣設備的選擇，依據爆炸性氣體存在的可能性及存在的時間長短，將危險區域等級劃分為3 類[2](表1)。

表1 危險區域等級劃分表Tab.1 Classification of hazardous areas

1.3 針對危險區域的安全性設計

對于LNG 運輸船這種高科技特種船舶，需要從船舶總體設計中危險區域劃分、設備選型、總體布置、監測報警各方面采取有效措施，開展危險區域針對性設計。LNG 運輸船危險區域的危險品主要是甲烷氣體，為防止可燃氣體擴散，對危險區域實行邊界化控制，在設計中對船舶船體結構、門、艙蓋、電纜穿艙件等進行氣密分隔。在總體布置中，危險區域的布置應盡量遠離易發生火災的場所，如機艙等處所[3]。在可能容易產生危險氣體聚集的區域，應當設計可燃氣體檢測報警裝置，也可以增加相應的防爆型通風裝置等，以減少危險氣體的聚集或降低危險氣體濃度。危險區域內的機械裝置、電氣設備、管系等設備應通過焊接、栓接、導線同電位跨接等手段可靠連接，避免靜電產生[4]。

2 LNG運輸船危險區域劃分設計

2.1 某LNG運輸船危險區域劃分實例

某LNG 運輸船，貨物系統采用獨立的C 型貨艙，貨艙設計為-163 ℃壓力儲罐。在貨物系統設計中，根據其介質以及危險氣體存在的環境，依據危險區域等級劃分定義，對貨艙內部、管線、透氣桅、氣穹等區域進行危險區域劃分，制定危險區域劃分圖，如圖1 為某LNG 運輸船危險區域劃分圖(局部)。

2.2 電氣設備選型

危險區域的電力裝置設計應使設備和線路布置滿足規范要求，特別是將正常運行時能產生火花的設備布置在爆炸性環境以外。當需要設置在危險區域內時，應布置在爆炸危險較小的位置，并采用防爆型設備。

圖1 某LNG船危險區域劃分局部圖Fig.1 Hazardous area division of LNG carrier

設計中，在滿足生產工藝及安全的前提下，應減少防爆電氣設備的使用數量。爆炸性環境內的電氣設備及線路應符合該環境條件對該設備的要求。爆炸性環境內所用防爆電氣設備應符合現行國家標準GB 3836.1《爆炸性環境第1 部分：設備通用要求》的規定[5]。

防爆電氣設備應根據爆炸性危險區域的等級和爆炸危險物質的類別、級別和組別進行選型，并符合安全可靠、經濟合理的原則。防爆電氣設備分為2 類：Ⅰ類為煤礦井下用電氣設備，Ⅱ類除礦井以外的場所使用的電氣設備。Ⅱ類電氣設備，按其適用于爆炸性氣體混合物最大試驗安全間隙或最小點燃電流比，細分為ⅡA、ⅡB、ⅡC 3 類，并按其最高表面溫度分為T1～T6 共6 組[6]。

LNG 運輸船貨物系統設備的選型，依據危險區域劃分圖，開展設備選型。設備選型參照表2。types in hazardous areas

表2 氣體爆炸危險場所用電氣設備防爆類型選型表Tab.2 Selection of explosion-proof electrical equipment

3 結 語

LNG 運輸船的設計和建造過程中，危險區域的設計與劃分直接關系著船舶本身的安全及日后的運營安全。LNG 船舶貨物系統是船舶的核心內容，針對貨物系統開展危險區域的分類與劃分，明確船舶危險區域的范圍和等級，并有針對性地開展危險區域管理，指導船舶整體布置與危險區域內的電氣設備選型至關重要。

本文以對某C 型貨艙LNG 運輸船危險區域劃分為實例，闡述該類型船舶危險區域劃分的依據和電氣設備選型依據，旨在為該類型船舶設計中危險區域劃分提供參考。