基于HAZID的某超大型集裝箱船加注LNG燃料風險評估

黃國良,馮雨翔,張海濤,周斌,李萌,曹蛟龍

(1.中海油能源發展股份有限公司 采油服務分公司，天津 300452;2.中國船級社 武漢規范研究所，武漢 430022;3.武漢理工大學 智能交通系統研究中心，武漢 430063)

近年來，我國LNG動力船舶數量從2015年68艘上升至2019年的283艘，另有500余艘LNG動力船舶在建，發展前景廣闊。與之配套的，LNG加注船作為一種加注效率較高、靈活性較好的加注設施[1]，需求量越來越大。LNG是易燃易爆的危險化學品，LNG加注船的加注作業安全性問題需要特別重視，即需對LNG加注作業進行風險評估[2]。這個問題，目前的研究主要集中在LNG加注作業的定量風險評估方面[3-5]，而對評估耗時時間短、使用方便靈活的定性風險評估的研究較少。為此，考慮采用危險源辨識(hazard identification，HAZID)方法對超大型集裝箱船加注LNG燃料進行定性風險評估，識別危險源，分析事故場景的風險等級，提出風險控制措施[6]。

1 HAZID方法

HAZID是一種定性風險評估方法，評估結果可為后續進一步詳盡的半定量或定量風險評估提供輸入信息。該方法通過選擇合適的引導詞，可識別潛在的事故場景，分析導致該場景發生的原因及后果，根據分析結果提出控制風險水平的建議措施[6]，HAZID具體工作流程見圖1。

圖1 HAZID流程

具體運用HAZID方法中的故障假設法(What-if)對超大型集裝箱船加注LNG燃料進行風險評估。What-if法通過假設如“如果LNG泄漏怎么辦”等問題，然后將每個問題的后果和影響記錄于已制定好的HAZID表格中，并討論安全措施，討論完畢后分析下一個引導詞，所有引導詞分析完成后開始討論下一個節點，直至所有節點討論完畢[7]，最后整理分析意見，形成HAZID報告。

2 應用實例

2.1 船型簡介

某集裝箱船總長400 m、型寬61.3 m、服務航速21.55 kn、載重量近22萬t，載箱量23 000 TEU、可運載2 200個40 ft冷藏集裝箱，有艙容為18 600 m3MARK Ⅲ薄膜式燃料艙1個。

加注船的LNG裝載在2個C型獨立液貨艙內，貨物圍護系統的設計溫度為-163 ℃，液貨艙的設計壓力為0.45 MPa(IMO)。LNG燃料艙位于居住區下方，加注站位于燃料艙上方的舷側，屬于半圍蔽式處所。

2.2 定性風險評估步驟

2.2.1 節點劃分

根據作業性質將分析范圍劃分為3個節點。①節點1：船-船作業，主要針對加注船與受注船之間的靠泊和系泊相關風險進行識別；②節點2：LNG加注作業，主要包括作業準備、LNG加注、作業完成3個階段的相關風險識別；③節點3：集裝箱裝卸作業，主要包括船上操作和碼頭操作的相關風險識別。

2.2.2 風險矩陣制定

風險矩陣是事故發生可能性以及事故后果集合的反映，能直觀的分析出風險等級。風險矩陣可根據實際的情況確定，也可結合相關規范指南制定。參考中海油集團《安全風險分級管控管理規定》制定的LNG加注船作業的風險矩陣見表1。

表1 LNG加注船作業風險矩陣

該風險矩陣為5×5矩陣，將風險劃分為4個等級，依次為低風險、一般風險、較大風險和重大風險。

3 評估結果

基于HAZID方法對劃分的3個節點進行定性風險評估，部分結果見表2。

表2 超大型集裝箱船加注LNG燃料HAZID分析結果(部分)

根據HAZID分析結果，作如下判斷。

1)船-船作業。在船-船作業中，主要風險在于2船之間的靠泊和系泊過程中發生的碰撞及較大相對位移，會導致船舶的損失及加注系統的損壞，如：由于惡劣天氣、過往船只、操縱控制不足等原因影響，引發加注船與受注船發生碰撞，導致船舶受到損壞。建議通過限定作業的環境條件、密切關注過往船只并通過港口管理予以警示和控制、制定并嚴格執行靠泊計劃相關作業要求來控制相應風險。

2)LNG加注作業。在LNG加注作業中，主要風險在于系統管道或附件發生破裂或泄漏導致的LNG或NG釋放，引發低溫傷害及火災爆炸等事故。如，由于物體撞擊、彎曲半徑過小、支撐不當、疲勞失效及超壓等原因引發軟管破損，出現LNG/NG大量泄漏，進而造成人員凍傷或窒息、船舶結構或設備低溫損壞，以及形成可燃氣體集聚遇到引火源發生火災爆炸等。考慮到系統設有ESD緊急切斷系統、管路設有壓力釋放閥、舷側設置軟管支撐鞍座及舷側設有水幕等既有安全措施，建議按照BS 4089要求設計支撐及操作軟管、加強加注系統參數監測并留有足夠的安全處置余量以及加注作業期間限制區域內盡量避免與加注無關作業等措施來控制相應風險。

3)集裝箱裝卸作業。在集裝箱裝卸作業中，主要風險是集裝箱掉落，冷藏箱、危險箱、裝卸作業及人員引入火源導致加注系統受損并引起泄漏加劇的嚴重事故后果，如：由于吊具失效、意外碰撞、壓載水管理操作失誤等導致集裝箱墜落，造成船舶及加注系統損傷，進而引發LNG/NG泄漏，導致火災爆炸及人員傷亡。建議作業過程嚴格按照裝載手冊執行，并嚴密監控船舶狀態保持正確浮態，在限制區域內采取嚴格的安全措施等來控制相應風險。