肖金赫

摘 要：隨著國家提出加快建成暢通、高效、平安、綠色的現(xiàn)代化內(nèi)河水運體系的戰(zhàn)略目標(biāo)，LNG作為柴油的替代能源在內(nèi)河船舶上的應(yīng)用正在逐步展開，并且初見成效。但LNG除低溫破壞性外，其一旦泄露，就會立即揮發(fā)和空氣混合形成爆炸性氣體，遇明火即會爆炸。鑒于此，本文主要結(jié)合目前國內(nèi)在建的LNG-柴油雙燃料動力內(nèi)河散貨船舶，分析其電氣危險區(qū)域劃分及防爆注意事項。

關(guān)鍵詞：LNG 船舶電氣 危險區(qū)域 防爆

引言

近兩年來，LNG-柴油雙燃料動力內(nèi)河船舶的研發(fā)及應(yīng)用開展得如火如荼。改建的雙燃料船舶，像“輪渡302”，“長迅3號”等已經(jīng)正式投入營運，目前運行良好并產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟、環(huán)保及社會效益。各地的新建雙燃料內(nèi)河船舶也在緊鑼密鼓中建造。但現(xiàn)行改建船舶受自身條件的限制且作為試驗船，危險區(qū)域保護及危險區(qū)域中機電設(shè)備的安裝都有待進一步完善。新建內(nèi)河船舶則不同，是在按照CCS《氣體燃料動力船檢驗指南》及相關(guān)規(guī)范、法規(guī)來建造的，從設(shè)計到制造是一個比較完善的過程。雙燃料動力船不同于一般的危險品運輸船舶，其危險區(qū)域的劃分有其自身的特殊性，下面以正在建造的某3100噸級雙燃料散貨船為例介紹其危險區(qū)域劃分及電氣防爆。

LNG介紹

LNG即液化天然氣，主要成分為甲烷，氣化后比空氣輕，一旦泄露擴散會很快。空氣中天然氣濃度達(dá)到15%以上時，可以正常燃燒；濃度為5%~15%時，遇到明火即可發(fā)生爆炸，這個濃度范圍即為天然氣的爆炸極限，爆炸瞬間產(chǎn)生高溫、高壓，其破壞力和危險性都很大。

雙燃料散貨船危險區(qū)域的劃分

本雙燃料散貨船無氣體燃料壓縮機室、氣體燃料泵艙，機艙為ESD型防護式機器處所，儲氣罐放在主甲板尾部。

0區(qū)，系為連續(xù)出現(xiàn)或長時間出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域。對應(yīng)于本雙燃料散貨船舶為LNG儲氣罐內(nèi)部、用于儲氣罐壓力釋放或其他透氣系統(tǒng)的任何管路、內(nèi)含氣體燃料的管路和設(shè)備。

1區(qū)，系為在正常情況下可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域。在本雙燃料船舶上則指：

氣罐處所。

距離氣罐處所出口、氣體或蒸氣出口、燃料總管閥門、其他氣體閥、氣體管法蘭、氣體燃料泵艙通風(fēng)出口和為讓溫度變化產(chǎn)生少量氣體或蒸氣混合物流動而設(shè)置的儲氣罐壓力釋放口3m以內(nèi)的開敞甲板上的區(qū)域或甲板上的半圍蔽處所。

開敞甲板上的包括氣體燃料總管閥的防溢擋板以內(nèi)及擋板向外延伸3m、并不高于甲板以上2.4m的處所。

氣體燃料管路所在的圍蔽或半圍蔽處所。

該船機艙為ESD型防護式機器處所，正常情況下視為非危險區(qū)域，但當(dāng)出現(xiàn)氣體泄漏時，該處所即變?yōu)?類區(qū)。

2區(qū)，系為在正常情況下不太可能出現(xiàn)爆炸性氣體環(huán)境的區(qū)域，即使出現(xiàn)，出現(xiàn)的頻率低并且存在時間短。具體到本船則指距離1類區(qū)的開敞或半圍蔽處所1.5m以內(nèi)的區(qū)域。

圖1 主甲板尾部危險區(qū)域劃分圖

圖1為該船主甲板尾部危險劃分圖，其中氣罐內(nèi)部為0類區(qū)域，此圖未畫氣罐內(nèi)部，主要區(qū)分了氣罐外部的1類及2類危險區(qū)域，其中方格區(qū)為1類區(qū)域，斜線區(qū)為2類區(qū)域。

由于該船LNG儲氣罐為雙層金屬罐，與LNG接觸的內(nèi)層材質(zhì)為低溫鋼，外層材質(zhì)為碳鋼，中間為絕熱層，所以船舶設(shè)計時考慮罐體本身是安全的，危險區(qū)域以罐體上的掃艙進出液口、放散口及罐體旁邊的氣化撬為中心來確定危險區(qū)域。以它們?yōu)橹行?m范圍內(nèi)的球面內(nèi)是1類區(qū)域，3m范圍外到1.5m范圍內(nèi)為2類區(qū)域。

該船為內(nèi)河航運船舶，主甲板尾部區(qū)域較小，從圖中可以看出，尾部信號燈桅桿、舵機艙及居住艙室的部分都在危險區(qū)域范圍以內(nèi)。尾部主甲板區(qū)域內(nèi)不允許再布置其他的電力電氣設(shè)備。

電氣設(shè)備的選擇及安裝

LNG的主要成分為甲烷，甲烷允許電氣設(shè)備的最高表面溫度可達(dá)537℃，超過了爆炸性氣體引燃溫度設(shè)備的溫度組別T1，防爆類別目前沒有明確的指向，本船經(jīng)各方面專家討論，向石油產(chǎn)品靠攏，選擇IIA，T3。這樣本船的1類和2類危險區(qū)域電氣設(shè)備選擇IIA，T3以上的防爆設(shè)備就可以了。

目前本船0類危險區(qū)域像氣罐內(nèi)安裝的是氣罐廠家自帶的本安型傳感器，1、2類危險區(qū)域采用的是IIB，T3等級以上的防爆設(shè)備。危險區(qū)域的火警按鈕采用的是ExibIIC,T6，感溫和感煙探頭選擇ExIIB,T5，火焰探測器則高于ExIIB,T3。

由于LNG氣體泄漏時，整個機艙變成1類危險區(qū)域，作為后備安全措施，機艙所有燈具、開關(guān)、風(fēng)機、感煙感溫探頭、可燃?xì)怏w探頭、警鈴、警燈都為滿足要求的合格防爆型，并且機艙的任何位置都保證有兩套相互獨立的固定式氣體探測器有效覆蓋。當(dāng)機艙出現(xiàn)可燃?xì)怏w泄漏時，這些防爆設(shè)備還應(yīng)繼續(xù)工作，以保證基本的船舶安全。同時，機艙LNG氣體管路3m范圍內(nèi)也應(yīng)安裝合格的防爆電氣設(shè)備。

室外危險區(qū)域一律采用防爆電氣設(shè)備，包括燈具和開關(guān)，安裝時嚴(yán)格要求穿鋼管敷設(shè)，室內(nèi)像機艙、舵機艙則選用CEF82乙丙絕緣氯丁內(nèi)套銅絲編織鎧裝船用電力電纜，要求電纜的鎧裝一定要在設(shè)備內(nèi)部良好接地，且保證進線處的密封，設(shè)備的外殼亦良好接地。探火、防火和報警系統(tǒng)除本安型電纜外，選用CEF82/NA型的耐火電纜。

碰到的問題

見圖1，由于該船尾部長度空間有限，尾部信號燈桅桿劃在了2類危險區(qū)域內(nèi)，那么尾部信號燈，包括尾燈、尾錨燈應(yīng)為防爆燈具或無火花型設(shè)備，而實際市場中并無防爆型信號燈具賣，這個問題一度成為一個瓶頸問題。后來通過升高尾部信號燈桅桿解決了這個問題。如圖，以儲氣罐掃艙進液口為中心劃圓（3m的1類區(qū)域，1.5m的2類區(qū)域），進液口到尾信號燈桅桿的水平距離取3.5m，尾信號燈桅桿高度在進液口和其之間的水平連線之上取3.5m，則有如下公式：

(3.52+3.52=24.5)m>（3+1.5）2m=20.5m；

可見只要尾信號燈桅桿到儲液罐掃艙進液口為中心的水平距離大于3.5m，尾信號燈桅桿高度在掃艙進液口和其之間的水平連線之上大于3.5m，就能保證尾部信號燈具處于危險區(qū)域之外，普通的船用信號燈具即滿足相關(guān)要求了。

結(jié)束語

目前，雙燃料船舶屬于船舶行業(yè)的新生事物，還處于一個摸索完善的階段，希望通過本文的介紹，能給后續(xù)其它雙燃料船舶的電氣設(shè)計、施工及現(xiàn)場檢驗提供一點可以借鑒的經(jīng)驗。

（作者單位：中國船級社武漢分社）