潘其永　潘玉平

摘 要：LNG作為節(jié)能、環(huán)保、安全、經(jīng)濟的綠色能源，正成為船舶行業(yè)新的發(fā)展方向。本文探討了LNG動力船舶在儲運和使用過程中的安全問題，提出了相應(yīng)的解決措施，對LNG動力船舶的推廣與應(yīng)用具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：LNG;船舶;技術(shù);安全

中圖分類號：U698.4? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2019）05-0041-02

LNG作為清潔、高效的綠色能源，具有廣闊的應(yīng)用前景，受到了廣泛關(guān)注。2013年9月2日，交通運輸部在《關(guān)于促進航運業(yè)轉(zhuǎn)型升級健康發(fā)展的若干意見》中，明確提出將加快推進LNG在船舶行業(yè)的應(yīng)用，有序推進LNG動力船舶新建及試點改造示范工程。2014年4月9日，交通運輸部與財政部聯(lián)合下發(fā)《內(nèi)河船型標(biāo)準(zhǔn)化補貼資金管理辦法》，明確對新建LNG動力船舶按主機功率給予不同程度的補貼，隨后，各地政府也先后出臺了一系列如財政補貼、優(yōu)先過閘、免費加氣等鼓勵政策。此外，《天然氣燃料動力船舶規(guī)范》于2013年9月1正式生效，標(biāo)志著我國LNG動力船舶從構(gòu)思到實施正式拉開序幕。

受政策引導(dǎo)與經(jīng)濟刺激的影響，LNG動力改裝船舶率先在我國安徽、重慶、江蘇、山東等省市試點成功，隨后，水上LNG加注站先后在蕪湖、南京等地投入試運行。然而，該技術(shù)的推廣應(yīng)用并不順利，水運企業(yè)及個體船東申報建造或改建數(shù)量較少，基本處于停滯狀態(tài)。究其原因，除宣傳不到位、配套設(shè)施不完善、船東積極性低、油價下跌等因素外，LNG動力船舶的安全及技術(shù)可靠性等問題也是其推廣困難的原因之一。本文分析了LNG的理化性能及內(nèi)河船舶實際營運工況，闡述了LNG動力船舶的潛在危險因素，提出了幾點解決措施。

1 LNG的理化性能

LNG是液化天然氣的縮寫，其無色、無味、無毒、無腐蝕性，成份以CH4為主（約占80～99%），液體密度約為426kg/m3。LNG的爆炸極限為5%～15%（V%），燃點約450℃，著火點為650℃。LNG辛烷值A(chǔ)STM為130。LNG是低溫液體，常壓下液化溫度約為-162℃，泄漏時，周圍空氣會迅速冷卻液化，產(chǎn)生白色蒸氣云。天然氣燃燒工作原理為：CH4+2O2—2H2O+CO2+38MJ/m3。LNG具有以下優(yōu)點，①體積是同質(zhì)量天然氣1/624，儲存率高，占用容積小;②辛烷值高、抗爆性能好、燃燒完全、尾氣為CO2和水、發(fā)動機壽命長;③LNG泄露后迅速液化，其密度約為空氣的一半，易散發(fā)，不致引起爆炸。

2 LNG動力船舶現(xiàn)狀分析

2.1內(nèi)河船舶特點及工況分析

目前，我國內(nèi)河船舶約3萬艘，其載貨能力自200-20000噸不等。內(nèi)河船舶特點：①以散貨船及干貨船為主（約占船舶總量的80%），無艙蓋，船舶裝卸貨時粉塵嚴(yán)重;②內(nèi)河航道復(fù)雜，船閘數(shù)量較多，航道等級偏低，船舶過閘等待時間長、密度大、船舶間碰撞及摩擦現(xiàn)象普遍;③船舶為水上漂浮物，存在搖晃、震動現(xiàn)象;④內(nèi)河船舶機艙普遍存在通風(fēng)不暢，霉菌、油氣濃度高，線路老化，電氣接頭及開關(guān)裸露等現(xiàn)象。

2.2LNG動力系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

目前，現(xiàn)有LNG動力船舶，通常采取在原有柴油機的基礎(chǔ)上增加一套LNG供氣系統(tǒng)及雙燃料電控噴射系統(tǒng)，通過電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，使柴油機能夠?qū)崿F(xiàn)在單純柴油燃料和油氣雙燃料狀態(tài)下兩種燃燒模式的可靠切換。

3 LNG動力船舶的潛在危險性

在實際應(yīng)用中，LNG須由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)使用。因此，在考慮LNG動力船舶使用與操作安全問題時，不僅要考慮天然氣在密閉空間集聚后所具有的易燃易爆危險性，還要考慮船舶實際工況及由于轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)以后，其低溫特性所引起的安全問題，如易引起人體低溫灼傷、泄露處鋼板冷脆等。

3.1對人體的危害

LNG泄漏后會迅速氣化，使周圍空氣溫度降低，因此會導(dǎo)致人體被低溫灼傷、肺部傷害、窒息等。當(dāng)人體暴露在含量大于9%（V%）以上的天然氣環(huán)境下，會引起人體前額和眼部有壓迫感，進而意識模糊，甚至窒息，且會對人體產(chǎn)生永久性傷害。當(dāng)人體吸入純天然氣后，會迅速失去知覺，幾分鐘后窒息死亡。因此，船員在未采取防護措施的情況下，嚴(yán)禁進入LNG蒸氣集聚區(qū)域。

3.2LNG儲罐爆炸危險性

LNG通常儲存在絕熱的儲罐中，但外界傳入的能量還會引起LNG少量蒸發(fā)。因此，LNG儲罐要求設(shè)計合理，要求罐體絕熱效果好，蒸發(fā)率低，此外，還要求儲罐本身設(shè)有安全泄放系統(tǒng)，避免因吸熱、振動使罐內(nèi)溫度、壓力上升過快，造成儲罐爆裂危險。

3.3易燃易爆

天然氣在空氣中的含量在5%～15%（體積分數(shù)）時，遇明火會發(fā)生爆燃危險。因此，必須防止天然氣在機艙等密閉處所集聚，要求密閉處所具有良好的通風(fēng)，且要避免在密閉處所產(chǎn)生明火，嚴(yán)禁吸煙、電焊、廚房使用液化氣等。

3.4對船舶及設(shè)備的危害

LNG溢出或泄露貼近船舶鋼板或設(shè)備時，會對船舶鋼板及設(shè)備造成不可逆轉(zhuǎn)的破壞性損壞--低溫冷脆，使鋼材和設(shè)備失去強度與韌性，此外，還會造成船舶管路中的水結(jié)冰、燃油、滑油等黏度增大，流動性減弱，甚至引起主輔機械突然停機。

4 加強管理

4.1加強安全培訓(xùn)

加強船員對LNG理化特性、動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理、關(guān)鍵設(shè)備操作規(guī)程、設(shè)備的日常維護及保養(yǎng)、泄露事故的預(yù)防與識別、緊急事故的處理流程、消防器材的使用與保養(yǎng)等知識的培訓(xùn)與學(xué)習(xí)。

4.2建立完善的船舶營運安全生產(chǎn)管理制度

對LNG動力船舶而言，要定期檢查LNG儲罐的外觀情況，注重檢測儲罐夾層真空度及儲罐日蒸發(fā)率，檢查儲罐與船體裝配焊縫情況，定期檢查LNG管路、閥門、安全附件及防雷、防靜電等設(shè)施，以確認LNG儲罐的壓力、溫度等是否正常，船舶鋼板及設(shè)備是否發(fā)生冷脆現(xiàn)象，確認LNG儲罐及油氣轉(zhuǎn)換開關(guān)是否存在泄露，儲罐是否發(fā)生移動、錯位等現(xiàn)象。船舶要制訂嚴(yán)格的安全生產(chǎn)管理制度，明確崗位職責(zé)，內(nèi)容應(yīng)包括巡查制度，開航前檢查制度、崗位交接班制度等，并嚴(yán)格落實。

4.3建立事故應(yīng)急搶險救援預(yù)案，并定期演練

船舶要建立詳細的事故應(yīng)急處置預(yù)案，預(yù)案應(yīng)包括LNG可能發(fā)生的各種危險類型（如LNG少量溢出、大量溢出、著火、爆炸等），預(yù)案尚應(yīng)包括搶險救援的組織、人員分工、報警、各種事故的處置方法、傷員搶救與護理、分級響應(yīng)條件等內(nèi)容。此外，應(yīng)對搶險預(yù)案定期進演練。

4.4配備完善的LNG泄露報警、檢測設(shè)施及消防設(shè)備

LNG儲罐及關(guān)鍵設(shè)備要設(shè)置圍欄及醒目的警示標(biāo)志，要針對LNG動力船舶的特點，配備泄露報警、氣體檢測及消防設(shè)備。要定期對消防泵、干粉滅火器材、LNG儲罐噴淋設(shè)施、可燃氣體報警設(shè)施等進行檢查與維護，確保其完好有效。

4.5對LNG儲罐及附屬設(shè)備的安裝布置進行優(yōu)化設(shè)計

實際安裝過程中，必須對整個系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計，充分考慮規(guī)范、施工工藝、維修保養(yǎng)等問題。如LNG儲罐存放位置首尾防撞艙壁之間，且應(yīng)避免船舶裝卸貨過程中抓斗的碰撞，管路應(yīng)避免穿過居住艙室，不可避免時亦應(yīng)用套管保護，且不應(yīng)有可拆接頭，管路應(yīng)盡量短，且應(yīng)考慮船體變形和熱脹冷縮對船舶管路的影響。此外，LNG動力系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定可靠，設(shè)備操作簡單，可維護性強。

5 結(jié)束語

LNG動力船舶在內(nèi)河航運市場中推廣應(yīng)用，必須對LNG的理化特性、燃燒、儲運、安裝、事故預(yù)防與處理等技術(shù)難題進行充分研究，從根本上解決安全問題，提高設(shè)備的可靠性與可操作性。此外，充分進行市場調(diào)研，利用政策優(yōu)勢，創(chuàng)新管理模式，穩(wěn)步推進LNG動力船舶的應(yīng)用與推廣。

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