大型集裝箱船舶甲醇燃料水上同步加注作業安全管理分析

摘 要：隨著脫碳進程持續推進，船用甲醇燃料已經成為航運業在液化天然氣（LNG）燃料之外的又一新型綠色燃料選擇，甲醇燃料動力船舶市場發展迅速。根據克拉克森的分析報告，2023年全球新造船訂單中，甲醇動力船舶訂單總噸位占到總訂單量的13%，在采用替代能源的新造船舶中僅次于LNG動力船舶。本文以“海港致遠”輪首次同步加注作業為例，分析大型集裝箱船舶甲醇燃料港內“船—船”同步加注作業安全管理。

關鍵詞：大型集裝箱船舶；甲醇燃料；同步加注

0 引 言

作為國際貿易中最重要的運輸方式之一，航運業承擔了全球超過80%的貿易量，每年排放二氧化碳量約占全球二氧化碳總排放量的3%。因此，作為“碳排放大戶”，航運業在溫室氣體減排方面責任重大。國際海事組織（IMO）作為聯合國負責制定全球航運標準的專門機構，長期致力于減少國際航運的溫室氣體排放。在2023年通過的船舶溫室氣體減排戰略中，IMO明確要求，需要通過提高新建船舶的能效設計以降低碳排放強度。溫室氣體零排放或接近零排放的技術、燃料、能源，到2030年至少占國際航運所用能源的5%，力爭達到10%；同時單次國際航運運輸任務的碳排放相較2008年時，要求降低至60%及以下。

當前船舶動力能源降碳主要有3個路徑，分別是電動力船舶、綠色燃料船舶以及化石燃料船舶搭配碳捕集裝置。其中，純電驅動并不適合遠洋船舶，而根據克拉克森研究統計，綠色能源替代燃料船舶正在成為新增大型集裝箱船舶的主流，逐漸取代傳統化石燃料。

當前，應用于航運業的綠色能源有LNG、綠色甲醇、綠氨、生物柴油等，其中LNG為應用量最多的替代燃料類型，甲醇應用量僅次于LNG。與LNG相比，甲醇在二氧化碳減排量方面表現更加優秀，存儲條件更加簡單。因此，繼LNG之后，甲醇正在成為未來船用燃料的又一優先選擇方案。

甲醇化學分子式為CH3OH，在常溫常壓下為液態，無需特殊存儲條件。當前船用甲醇發動機通常采用直接燃燒甲醇的方案，燃燒產物主要是二氧化碳和水。甲醇與現有的燃油系統具有良好的兼容性，將現有傳統化石燃料船舶改造為甲醇燃料船舶更為便捷，技術路線更加成熟。綠色甲醇，指使用可再生能源制取的綠氫和二氧化碳合成的甲醇，與普通甲醇相比，可以做到全生命周期近乎零碳排放。因此，綠色甲醇在減排方面具有其獨特的優勢。

近幾年，甲醇燃料動力船舶市場發展迅速，諸多國際航運公司紛紛訂造或將現有傳統化石燃料船舶改造為甲醇雙燃料動力集裝箱船舶。據統計，截至2024年，全球營運中和在建中的甲醇燃料船舶超過230艘；2023年全球甲醇燃料船舶新增訂單首次超過LNG燃料船舶。隨著甲醇燃料船舶的交付和運營逐漸增多，世界范圍內的港內甲醇加注需求也將增加，對甲醇同步加注作業的安全管理也開始受到重視。2021年，荷蘭鹿特丹港首次完成了“船—船”甲醇加注作業，此后全球多個港口也都進行了多次甲醇加注作業。2024年4月10日，國內最大的甲醇燃料加注船“海港致遠”輪在上海洋山港完成了“船—船”綠色甲醇燃料同步加注作業，標志著洋山港成為全國首個擁有大型集裝箱船綠色甲醇“船—船”水上同步加注能力的港口。2025年1月1日，“海港致遠”輪在洋山港順利完成“安妮馬士基”輪甲醇燃料加注，標志著洋山港“船—船”甲醇加注進入常態化階段，不斷提升上海港海事綜合服務保障能力，助力上海國際航運中心服務能級提升和國際航運業綠色低碳轉型。

1 加注船及受注船情況

1.1 加注船情況

“海港致遠”輪屬于上港集團旗下，是國內首艘營運的甲醇燃料加注船，同時也是目前世界上營運中的最大甲醇燃料加注船。該船總長139.98 m，型深11.2 m，型寬20.2 m，共有12個貨艙，2個slop艙，貨艙采用Marineline特涂，總艙容16 000 m3。

“海港致遠”輪由原先一艘11 000 DWT外貿油化船，通過增配具有國際先進水平的甲醇加注設施，歷時113天，改裝成為16 000 m3甲醇加注運輸船，具有安全、低蒸發率和環保等特點，是集甲醇運輸和加注技術為一體的創新之作。在為甲醇動力燃料船舶的國際航行集裝箱船提供“船—船”加注作業的同時，支持集裝箱同步裝卸作業，極大節約國際航行集裝箱船的作業時間，助力國際航運事業高效、環保發展。

1.2 受注船情況

本項目加注對象為大型甲醇雙燃料動力集裝箱船舶“阿斯特麗德馬士基”輪，該輪總長367.6 m，型寬53.5 m，船舶設計吃水15.0 m，夏季裝載吃水17.0 m，最大載箱量達14 000 TEU。

2 加注港口情況

2.1 港口情況

本次加注位于上海洋山深水港冠東碼頭，岸線全長

2 600 m，碼頭前沿水深-17.5 m，港區陸域面積323萬 m2，堆場面積227萬 m2。擁有7個7萬～15萬DWT集裝箱船舶泊位，配備了34臺橋吊（其中雙起升雙吊具橋吊17臺）、80臺輪胎吊以及遠程自動化軌道吊14臺，為碼頭的高效運作提供了有力保障。

2.2 氣象情況

港區受冬、夏季風影響，風向季節變化明顯。夏半年多偏東南風向，冬半年多偏北向風。以大風天氣出現原因來看，夏秋之交的臺風期，容易引發大風天氣；冬季大風多為寒潮影響。

霧日多出現在冬季和春季，海島區霧日相對集中在3—6月，約占全年霧日數的65%。依據小洋山氣象觀測站資料，觀測期內共出現霧次97次，霧日數年平均為27天。

2.3 水文情況

洋山港區潮汐特征屬非正規半日淺海潮型，日潮不等現象明顯。受兩側島鏈約束，潮流作用強勁，潮流運動呈明顯的往復流形態。

港區受季風影響，浪向有明顯的季節性變化。春夏季浪向偏東南，秋冬季偏北。強浪向為西北偏西向和南向。例如：小洋山中港區由于受大洋山等島嶼的遮擋，波浪相對較小；而小洋山西港區由于西側海域寬闊，大山塘、雙連山島嶼不能有效遮擋臺風季節的偏南向波浪，因此波浪較大。

3 加注風險

根據風險評估結果，甲醇燃料船舶加注過程中的危險性主要體現在以下幾個方面：

（1）掉箱。集裝箱在裝卸過程中，存在墜落撞擊加注管路或作業人員的風險，可能造成甲醇泄漏、人員傷害等事故。

（2）碰撞。受加注時氣象、水文等自然因素或人員操作失誤等人為因素影響，受注船與碼頭之間、受注船與加注船之間、加注船與其他船舶之間均有可能發生碰撞事故。

（3）毒性。甲醇是一種有毒液體，在加注過程中，作業人員若誤觸甲醇液體，可能會導致皮膚、眼睛等部位損傷。

（4）泄漏。加注過程中閥件、接頭及附件可能會因密封不當或加注軟管發生破裂導致泄漏。甲醇易揮發，且完全溶解于水，一旦泄漏，不僅會造成水域污染，而且難以回收，增加了事故處理的難度。

（5）燃燒和爆炸。甲醇的閃點極低，僅為12℃，環境溫度下在空氣中達到一定濃度即具有燃燒和爆炸的風險。在加注過程中，如果遇到明火或高溫，極易引發火災或爆炸事故。

（6）超壓。在加注過程中，如果甲醇蒸氣/氮氣流通不暢，易導致加注管系超壓。這可能會損壞加注管系，甚至引發泄漏事故。

（7）人員墜落。作業人員在加注過程中需要高臺作業，且在兩船之間存在人員轉運的需求可能，存在人員墜落風險。

（8）其他風險。作業期間可能存在的機械傷害和意外事故等風險。

甲醇在環境溫度下呈現液態，因此甲醇加注的過程與傳統化石燃料加注過程類似。但甲醇燃料具有不同于傳統化石燃料的性質，例如：細水霧系統在柴油火災中非常有效，但在甲醇火災中卻不能產生相同的效果。這意味著如果船舶改為使用甲醇燃料，其固定的消防裝置可能需要進行徹底檢修和重新設計。故而在加注過程中面臨著獨特的挑戰，在整個加注中，應全程遵守《上海海事局水上甲醇燃料加注作業安全管理辦法》。

針對每次加注作業，應單獨設計計劃。加注計劃應包括聯合風險評估；執行兼容性評估；制定聯合行動計劃；為任何同時進行的操作創建單獨計劃和風險評估（SIMOPs）。

4 安全管理建議

根據相關安全管理規定，綜合上述加注風險，提出以下幾個方面的安全管理建議。

4.1 安全保障措施

（1）加注和受注船舶單位應當建立并落實安全與防污染管理體系或制度，包括編制安全和防污染應急預案、操作程序，配備應急救護和人員防護裝備；

（2）加注管路應設有絕緣法蘭，或在加注管路中使用一段不導電的軟管，防止兩船之間存在不同電位引起火災；

（3）受注船應設有可燃氣體探測器，劃分危險區域，防止受注船作業引入火源；同時應劃定碼頭側警戒區域，防止碼頭作業引入火源。

4.2 加注前準備階段

準備階段，指從受注船與加注設施第一次加注交流開始，至加注管路連接到加注設施結束。在此期間，主要任務即完成加注船與受注船之間的管路安全連接。

（1）加注船及受注船的首次加注時，應使用氮氣等惰性氣體對加注管路進行惰化操作，并確保管路中無水分殘留；

（2）加注作業應有雙方以書面形式同意的計劃，包括加注甲醇量、加注速率、操作的關鍵階段、協調計劃等內容；

（3）加注作業開始前，應對水文氣象條件、通信條件、照明覆蓋區域、系泊計劃進行檢查和測試；

（4）檢查應急關斷（ESD）系統，應確保雙方系統是否兼容。在連接加油軟管后和甲醇輸送前，應確保ESD系統可被連接、測試并隨時可用；

（5）應對ERS控制信號和驅動器進行檢測和測試，并保持隨時可用。同時應確保ERS的機械脫離裝置能夠可靠操作并隨時可用。

4.3 作業階段

作業階段，指從加注設施與受注船安全連接完成、加注設施甲醇加注閥門打開開始，至加注階段結束、加注設施加注閥門關閉終止。

（1）加注過程中，雙方應時刻處于通訊連接狀態。發生通訊失效時，應停止加注作業，直至重新建立有效通訊方可恢復作業；

（2）加注速率應在系統的實時監控下進行可控的增加，直至達到商定的加注速率并一直保持。當受注方接近裝載極限時，加載速率應降至商定的補足速率加注至達到商定的加注量。加注完成后，受注船作業人員應通過約定的通訊方式通知加注船工作人員；作業人員應在ESD系統自動啟動前采取行動，停止加注作業，以免燃料艙發生溢流。整個加注過程中，一旦發現監控顯示有異常或問題跡象，必須立即中止加注作業，待檢查完畢并處理問題后方可恢復加注操作；

（3）加注過程中需實時監控受注船燃料艙內的壓力，以免超壓引起安全閥起跳。同時，在加注作業無回氣時，應在加注過程中實時監控加注船液貨艙壓力，防止出現負壓，導致艙體結構損壞。

4.4 完成階段

完成階段，指從加注補足操作完成、加注閥門關閉開始，直到受注船和加注設施安全脫離、所有相關文件全部簽署完成終止。

（1）在加注作業完成后，關閉閥件與拆除管路之前，應采用惰性氣體如氮氣，對管路實施惰化處理，避免甲醇殘留在管路內；

（2）當管路閥件關閉后，作業人員應在確保周圍沒有任何火源存在后，借助防護裝備迅速斷開連接管系接頭。若采用軟管，則應存放在規定的位置，附近避免有任何邊緣銳利的物體。

4.5 監督檢查建議

（1）應查驗加注船舶作業人員相應的船舶特殊培訓合格證書，對相關作業船員的甲醇燃料加注全流程作業安全知識和作業規范進行抽查；

（2）加注船舶應定期進行應急演練并記錄。檢查人員應檢查應急演練記錄、應變部署表，對船員應急任務掌握情況進行抽查；

（3）對于發生過火災、爆炸、沉船、污染等事故、具有違法排污等海事行政處罰記錄、具有海事誠信管理不良記錄等情形的加注船舶單位，應進行重點監管。

5 結 語

綜上所述，甲醇燃料船舶加注過程中的危險性不容忽視。針對甲醇加注船舶同步作業的危險性，采用風險評估可以有效明確加注過程中的風險源與防護措施。為了確保加注作業的安全進行，需要采取一系列的風險防控措施，包括加強監控和檢測、提高應急響應能力、合理選擇加注日期和時間、加強消防安全管理等。

未來，隨著甲醇燃料在航運領域的廣泛應用和技術的不斷進步，通過持續的技術研發、完善的安全管理制度和嚴格的風險防控措施，甲醇燃料船舶加注過程中的危險性將得到進一步降低。同時，也需要加強行業間的交流與合作，共同推動甲醇燃料船舶加注技術的創新與發展，為航運業的可持續發展貢獻力量。

此外，政府和相關部門也應加大對甲醇燃料船舶加注安全管理的支持力度，通過制定更加完善的法律法規、加強監管和執法力度，為甲醇燃料船舶加注作業提供有力的法律保障。在全社會共同努力下，有望構建一個更加安全、高效、環保的甲醇燃料船舶加注體系。

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