内河LNG动力船舶安全问题和对策

潘其永　潘玉平

摘 要：LNG作为节能、环保、安全、经济的绿色能源，正成为船舶行业新的发展方向。本文探讨了LNG动力船舶在储运和使用过程中的安全问题，提出了相应的解决措施，对LNG动力船舶的推广与应用具有一定的借鉴意义。

关键词：LNG;船舶;技术;安全

中图分类号：U698.4            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2019）05-0041-02

LNG作为清洁、高效的绿色能源，具有广阔的应用前景，受到了广泛关注。2013年9月2日，交通运输部在《关于促进航运业转型升级健康发展的若干意见》中，明确提出将加快推进LNG在船舶行业的应用，有序推进LNG动力船舶新建及试点改造示范工程。2014年4月9日，交通运输部与财政部联合下发《内河船型标准化补贴资金管理办法》，明确对新建LNG动力船舶按主机功率给予不同程度的补贴，随后，各地政府也先后出台了一系列如财政补贴、优先过闸、免费加气等鼓励政策。此外，《天然气燃料动力船舶规范》于2013年9月1正式生效，标志着我国LNG动力船舶从构思到实施正式拉开序幕。

受政策引导与经济刺激的影响，LNG动力改装船舶率先在我国安徽、重庆、江苏、山东等省市试点成功，随后，水上LNG加注站先后在芜湖、南京等地投入试运行。然而，该技术的推广应用并不顺利，水运企业及个体船东申报建造或改建数量较少，基本处于停滞状态。究其原因，除宣传不到位、配套设施不完善、船东积极性低、油价下跌等因素外，LNG动力船舶的安全及技术可靠性等问题也是其推广困难的原因之一。本文分析了LNG的理化性能及内河船舶实际营运工况，阐述了LNG动力船舶的潜在危险因素，提出了几点解决措施。

1 LNG的理化性能

LNG是液化天然气的缩写，其无色、无味、无毒、无腐蚀性，成份以CH4为主（约占80～99%），液体密度约为426kg/m3。LNG的爆炸极限为5%～15%（V%），燃点约450℃，着火点为650℃。LNG辛烷值ASTM为130。LNG是低温液体，常压下液化温度约为-162℃，泄漏时，周围空气会迅速冷却液化，产生白色蒸气云。天然气燃烧工作原理为：CH4+2O2—2H2O+CO2+38MJ/m3。LNG具有以下优点，①体积是同质量天然气1/624，储存率高，占用容积小;②辛烷值高、抗爆性能好、燃烧完全、尾气为CO2和水、发动机寿命长;③LNG泄露后迅速液化，其密度約为空气的一半，易散发，不致引起爆炸。

2 LNG动力船舶现状分析

2.1内河船舶特点及工况分析

目前，我国内河船舶约3万艘，其载货能力自200-20000吨不等。内河船舶特点：①以散货船及干货船为主（约占船舶总量的80%），无舱盖，船舶装卸货时粉尘严重;②内河航道复杂，船闸数量较多，航道等级偏低，船舶过闸等待时间长、密度大、船舶间碰撞及摩擦现象普遍;③船舶为水上漂浮物，存在摇晃、震动现象;④内河船舶机舱普遍存在通风不畅，霉菌、油气浓度高，线路老化，电气接头及开关裸露等现象。

2.2LNG动力系统现状分析

目前，现有LNG动力船舶，通常采取在原有柴油机的基础上增加一套LNG供气系统及双燃料电控喷射系统，通过电子转换开关，使柴油机能够实现在单纯柴油燃料和油气双燃料状态下两种燃烧模式的可靠切换。

3 LNG动力船舶的潜在危险性

在实际应用中，LNG须由液态转变为气态使用。因此，在考虑LNG动力船舶使用与操作安全问题时，不仅要考虑天然气在密闭空间集聚后所具有的易燃易爆危险性，还要考虑船舶实际工况及由于转变为气态以后，其低温特性所引起的安全问题，如易引起人体低温灼伤、泄露处钢板冷脆等。

3.1对人体的危害

LNG泄漏后会迅速气化，使周围空气温度降低，因此会导致人体被低温灼伤、肺部伤害、窒息等。当人体暴露在含量大于9%（V%）以上的天然气环境下，会引起人体前额和眼部有压迫感，进而意识模糊，甚至窒息，且会对人体产生永久性伤害。当人体吸入纯天然气后，会迅速失去知觉，几分钟后窒息死亡。因此，船员在未采取防护措施的情况下，严禁进入LNG蒸气集聚区域。

3.2LNG储罐爆炸危险性

LNG通常储存在绝热的储罐中，但外界传入的能量还会引起LNG少量蒸发。因此，LNG储罐要求设计合理，要求罐体绝热效果好，蒸发率低，此外，还要求储罐本身设有安全泄放系统，避免因吸热、振动使罐内温度、压力上升过快，造成储罐爆裂危险。

3.3易燃易爆

天然气在空气中的含量在5%～15%（体积分数）时，遇明火会发生爆燃危险。因此，必须防止天然气在机舱等密闭处所集聚，要求密闭处所具有良好的通风，且要避免在密闭处所产生明火，严禁吸烟、电焊、厨房使用液化气等。

3.4对船舶及设备的危害

LNG溢出或泄露贴近船舶钢板或设备时，会对船舶钢板及设备造成不可逆转的破坏性损坏--低温冷脆，使钢材和设备失去强度与韧性，此外，还会造成船舶管路中的水结冰、燃油、滑油等黏度增大，流动性减弱，甚至引起主辅机械突然停机。

4 加强管理

4.1加强安全培训

加强船员对LNG理化特性、动力系统结构及工作原理、关键设备操作规程、设备的日常维护及保养、泄露事故的预防与识别、紧急事故的处理流程、消防器材的使用与保养等知识的培训与学习。

4.2建立完善的船舶营运安全生产管理制度

对LNG动力船舶而言，要定期检查LNG储罐的外观情况，注重检测储罐夹层真空度及储罐日蒸发率，检查储罐与船体装配焊缝情况，定期检查LNG管路、阀门、安全附件及防雷、防静电等设施，以确认LNG储罐的压力、温度等是否正常，船舶钢板及设备是否发生冷脆现象，确认LNG储罐及油气转换开关是否存在泄露，储罐是否发生移动、错位等现象。船舶要制订严格的安全生产管理制度，明确岗位职责，内容应包括巡查制度，开航前检查制度、岗位交接班制度等，并严格落实。

4.3建立事故应急抢险救援预案，并定期演练

船舶要建立详细的事故应急处置预案，预案应包括LNG可能发生的各种危险类型（如LNG少量溢出、大量溢出、着火、爆炸等），预案尚应包括抢险救援的组织、人员分工、报警、各种事故的处置方法、伤员抢救与护理、分级响应条件等内容。此外，应对抢险预案定期进演练。

4.4配备完善的LNG泄露报警、检测设施及消防设备

LNG储罐及关键设备要设置围栏及醒目的警示标志，要针对LNG动力船舶的特点，配备泄露报警、气体检测及消防设备。要定期对消防泵、干粉灭火器材、LNG储罐喷淋设施、可燃气体报警设施等进行检查与维护，确保其完好有效。

4.5对LNG储罐及附属设备的安装布置进行优化设计

实际安装过程中，必须对整个系统进行优化设计，充分考虑规范、施工工艺、维修保养等问题。如LNG储罐存放位置首尾防撞舱壁之间，且应避免船舶装卸货过程中抓斗的碰撞，管路应避免穿过居住舱室，不可避免时亦应用套管保护，且不应有可拆接头，管路应尽量短，且应考虑船体变形和热胀冷缩对船舶管路的影响。此外，LNG动力系统应稳定可靠，设备操作简单，可维护性强。

5 结束语

LNG动力船舶在内河航运市场中推广应用，必须对LNG的理化特性、燃烧、储运、安装、事故预防与处理等技术难题进行充分研究，从根本上解决安全问题，提高设备的可靠性与可操作性。此外，充分进行市场调研，利用政策优势，创新管理模式，稳步推进LNG动力船舶的应用与推广。

参考文献：

[1]中国LNG船舶网，  www.lngtsg.com.

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