油船货物晃荡风险及管理

史丽娜++朱发新　卢金树　李玉乐　吴文锋　张建伟

【摘 要】 为降低因油船货舱中油气混合物的逸出及扩散而产生的潜在风险，分析目前油气处理常用方法及其存在的问题，运用人-机-环境-管理系统工程理论方法构建油船货舱晃荡风险管理系统组成框架。从油船装（卸）载油品及洗舱等作业过程出发，整理出油气逸出和扩散、油气燃烧和爆炸、货舱碰撞和搁浅以及海上溢油等风险，并分析风险形成过程及其危害。

【关键词】 油船；晃荡；油气

0 引 言

目前，油船数量约占当今世界船舶总量的35%，是世界海运中非常重要的运输力量。随着世界经济的发展和国际贸易关系的加强，原油和成品油运输船仍将保持较高的增长势头。油船装载着大量原油等液货，安全风险较高。油船货舱挥发出的油气与舱室中的碳氧化物（COX）、氮氧化物（NOX）及其他气体类物质等混合气体的逸出和扩散，可能导致油船产生油气燃烧和爆炸、环境污染、人员中毒等风险。油品装（卸）载、洗舱及船舶操作不当等行为，也可能引发严重的船舶爆炸及环境污染事故，造成不可估量的损失。

近年来，油船事故已明显减少，但油船吨位越来越大，油船运输的风险及其危害仍然不可忽视；因此，分析油船货物晃荡风险及其管理具有重要的实际意义。

1 油船货舱油气处理的常用方法及 存在的问题

1.1 油氣处理的常用方法

油气处理的常用方法有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法以及氧化燃烧法等，这些方法已经在油罐车、储油基地、加油站等得到一定的应用，可以有效减少大气污染、人员健康毒害，并能很好地回收油气或利用燃烧热，但是这些方法在油船上应用较少。

当前油船油气处理主要采用“充惰及透气孔”法，即在货舱的上层空间充注一定量的惰性气体，降低油气浓度，避免货舱发生火灾或爆炸。当货舱油气混合物压力升高时，可自动将油气通过透气孔排出舷外；当油气混合物压力降低时，透气孔自动关闭。采用“充惰及透气孔”法，能很好地降低货舱发生火灾及爆炸的风险，保证船舶及人员安全。

1.2 “充惰及透气孔”法存在的问题

“充惰及透气孔”法在实际过程中仍然存在很多问题：（1）油气中含有大量有毒的气相烃类物质，会造成慢性中毒的健康问题；（2）直接排放未经处理的油气混合物，对大气造成二次污染；（3）油气是原油中的轻质烃类成分，油气的排放使原油燃烧品质降低；（4）透气孔损坏、人员操作不当、静电等仍可能引起货舱火灾或爆炸事故。

2 油船货物晃荡风险及危害

2.1 油气混合物扩散风险

在油船作业过程中，货舱逸出的油气混合物使得货舱外部的大气变成可燃混合气体，这种可燃混合气体一旦向其他区域扩散，就可能遭遇明火而导致油船失火，火势将通过扩散及蔓延至另一个区域，从而发生火灾，造成更大危害。逸出的油气都是油品中的轻质烃类组分，所以油气逸出和扩散还会影响油品组成，影响燃烧品质。

油气混合物中含有有毒的气相烃类物质，其密度大于空气，因此逸出的油气混合物一般都漂浮于地面之上，对船舶人员及环境产生不良影响。人员吸入油气混合物后，可能引起慢性中毒，对呼吸系统和神经中枢系统造成破坏。油气混合物排放到大气环境中，会形成光化学烟雾。

2.2 油气燃烧和爆炸风险

油气燃烧是化学变化，油气爆炸是物理变化。当货舱内的油气和氧气达到一定浓度，同时舱内出现火焰、电火花、热源等，油气就会被点燃，并很快扩展到整个舱室，使得舱室内的压力升高。如果膨胀的燃气得不到扩散，那么舱室内的压力就会不断升高，在达到一定程度后就会导致舱壁破裂，产生初始爆炸；如果补救措施不当，使得货舱内涌入大量空气或破舱口的油气与大量的空气接触，就会发生更为强烈的二次爆炸，并连带周围的货舱也发生爆炸，从而造成巨大危害。

油气燃烧和爆炸不仅会引起货物损失，也会造成舱室破坏、环境污染、船员伤亡，严重时会使得船舶沉没。

2.3 货舱碰撞和搁浅风险

航行中的油船也可能发生碰撞，尤其是两船垂直碰撞时危害最大。两船垂直碰撞会造成货舱舱室结构损坏和油品泄漏，甚至产生货舱火灾、人员伤亡和船舶即时沉没。油船搁浅（或触礁）也有可能造成舱室结构损坏、油品泄漏及海洋污染。

2.4 海上溢油风险

在装卸货油作业过程中，由于输油管阀门关闭或未开足导致货油压力升高，或输油管破损老化导致输油管破裂，这都会造成海上溢油事故。在货油运输过程中，由于船舶碰撞、搁浅及货舱舱室结构破损老化等原因，也会造成海上溢油事故。

海上溢油不仅会直接造成货油损失，也会给海鸟、鱼虾、海藻、经济贝类等海洋生物资源带来危害，影响其生存能力，甚至导致其死亡。海上溢油还会对海滨和海岸自然环境产生危害，降低其娱乐、疗养及洗浴的使用价值，破坏自然景观。

3 油船货物晃荡风险管理系统及作业过程

3.1 油船货物晃荡风险管理系统

人-机-环境系统工程采用系统的科学理论和方法，正确处理人、机、环境之间的关系，实现人-机-环境系统的优化配置。随着研究的不断深入和发展，管理要素也被纳入到这个系统中，其重要性也越来越得到认同；因此，人-机-环境-管理四者形成了更为完善的系统工程理论。根据人-机-环境-管理系统工程理论，构建油船货舱货物晃荡风险管理系统框架（见图1）。

图1 油船货物晃荡风险管理系统框架

3.2 油船货物晃荡风险管理系统组成及其作用

油船货物晃荡风险管理系统的每个组成部分具有不同的作用，具体见表1。

表1 油船货物晃荡风险管理系统组成部分及其作用

3.3 降低安全风险的货舱作业过程

3.3.1 装载油品作业过程

（1）准备阶段 检查船岸间的电缆、电器绝缘，以及接地、输油管接头等是否处于正常状态。

（2）开始阶段 打开出口总管主阀，开始低速泵油，检查油品流动、透气系统等是否正常。

（3）中间阶段 进行压载水调拨工作，注意货舱油位，定时记录装货数量和空当高度等。

（4）收尾阶段 在即将结束装油之前，降低装货速率，并关闭其他货舱阀门留待收尾，然后逐一检查货舱进行收尾作业。

（5）最后阶段 关闭输油总管主阀，开启有关阀门，岸方启动高压空气或氮气系统，向输油软管加压，即开始收油作业，最后检查所有货舱阀门状态，确保全部阀门关闭。

3.3.2 卸载油品作业过程

（1）准备阶段 船岸双方进行交流，确认安全检查表中的项目，完成已有货油的计量等。

（2）开始阶段 待确认设备状态正常后，启动电动机，逐渐提高泵的转速，缓慢开启排出阀，转换为货控室遥控使用。

（3）中间阶段 调节惰性气体系统，保障船舶安全，避免出现气蚀现象。

（4）扫舱作业阶段 系统暖缸后，缓慢打开进气阀；待残水放净后，关闭全部残水泄放旋塞；检查各有关部位。在泵停止工作后，关闭排气阀及其他有关的阀门。

（5）扫线作业阶段 当扫舱即将完成时，测量货舱底油，开始扫线作业。操作好扫舱泵，使剩油流通；打开甲板货油管系端部的空气阀，以防止内部真空而造成扫线困难。

（6）最后阶段 向货舱充注惰性气体，使舱内的惰性气体压力达到规定值，并封妥货舱，清理工具，确认有关阀门处于正常状态。

3.3.3 货舱原油洗舱作业过程

（1）准备工作 包括确认货舱含氧量、悬挂告示牌、做好安全检查等，确认船舶横、纵倾状态和货舱液位高度，调整至要求值。

（2）作业开始 开启相关阀门，使用货油泵低速向洗舱管路供油，调整其速率，开启洗舱机总阀，提高泵的转速，慢慢打开洗舱直管上的主阀，待原油洗舱管路内的气体排除后，打开主阀。

（4）作业过程 控制货舱舱内的油温、气体压力及含氧量，确保无泄漏。

（5）作业结束 最后关闭洗舱机的驱动机组吸排阀门；确认残油，直到残油排净。关闭该舱的蒸汽阀，直到完成扫舱，停止货油泵；将管路残油扫至集油舱，待一定时间后，关闭上述阀门。