油船安全设计与危险区域划分

上海船舶研究设计院 李 博 戴玛丽

油船是专门载运散装液体的船舶，货物主要指运输闪点（闭杯试验）60℃和低于60℃的散装原油和石油产品。根据IEC-60092-502，运输闪点低于60℃油品的船舶具有较高的危险性，规范对其危险区域划分有较为详尽的要求，危险区域内所有电气设备均要满足相关防爆的要求。油船的危险区域划分，是其安全设计中一个非常重要的内容。

油船危险区域划分原则

油船运输的原油、成品油、油泥、油渣和其它形式的石油炼制品都可以在MARPOL附则I油类列表中查到。它们在油船货舱内部以及周围都有可能产生易燃、易爆的气体，当这些气体同空气混合在一起后，只要氧气浓度超过10%就将形成爆炸性的气体环境。在货舱内，油船通过惰性气体系统降低了氧气的浓度，杜绝了爆炸性气体环境的生成。但货舱周围区域，由于船员要经常出入操作，只能通过杜绝着火源的手段进行防爆，因此这些区域的电气设备都需要满足特殊的防爆要求。

油船的危险区域划分主要遵从IEC-60092-502关于运载闪点不超过60℃可燃液体的液货船的相关规定。它将危险区域主要分为：0区、1区和2区，0区危险程度最大，2区最小。货舱、污油水舱、同货舱区域内的任何压力真空管系或其它透气系统以及含有货物或处理可燃气体或蒸汽的管系和设备的内部空间都属于0区。1区的定义相对复杂，它主要包含以下几点：a) 紧邻液货舱的封闭处所；b) 存放货物软管的舱室以及装有货物管路的封闭和半封闭处所；c) 液货舱的舱口、气体或蒸汽出口、货物分配阀门、货物管法兰以及压力、真空阀附近区域。2区则可以简单地理解为1区的扩展，比如1区处所的出入口、通风和透气口，1区在开敞甲板区域边界的向外延伸。此外根据露天甲板结构的特点，骨材“外翻”的货舱区域甲板上方2.4米高度以内为1区，骨材“外翻”的甲板上方2.4米以内为2区。

舱室布置

由于装载货物的原因，油船货舱内为0区，跟货舱毗邻的处所都是1区。整个货舱段都是危险区域是无法避免的，但对于非货舱区域，设计者就应该避开危险区域的延伸，下面从艏部、机舱和上层建筑三个方面来讨论这个问题。

油船艏部设有艏压载水舱、艏空舱和水手长储藏室。压载水舱和空舱由于紧靠货舱，都是1区，而水手长储藏室作为储物间、木工间以外，还需布置艏部锚机的液压泵站。该储藏室由于人员进出频繁，电气设备多，而且锚机泵站无法满足防爆要求，故水手长储藏室必须设置成安全区域。在前期设计油船艏部时必须注意以下几点要求：a）储藏室不能同货舱直接相邻，需要用空舱进行隔离；b）图1艏部储藏室的通道要求人员出入口距离货舱前端壁至少5米；c）人员出入口距离货舱出口或蒸汽出口至少10米；d）必须设置自然通风和机械通风。具体如图1所示。

油船机舱不能同货舱直接相邻，通常在机舱和货舱之间布置货泵舱和燃油舱。这些隔离舱均为1区，机舱再同1区保持水密分隔就可以定义为安全区域。有船东曾提出疑问，机舱内也存储各种燃油，其中柴油和汽油的闪点都低于60℃，为什么机舱不定义为危险区域？首先船上柴油和汽油的存储量较小，且油气通过烟囱上方的油雾箱排出；其次机舱内有全面的监测和报警系统，危险通常都能被提早消除，最后SOLAS对于机舱区域的消防系统也有很高的要求。这些因素保证了机舱的安全性，而且机舱内设备众多，全部都满足防爆要求也不现实。

图1 艏部储藏室的通道要求

油船上层建筑位于机舱的正上方，上建是人员居住处所，它的各类出入口都要远离危险区域的影响。上建面向货舱区域的前端壁以及从前端壁向船艉延伸3米之内的外表面都应用钢材制成并敷设“A-60”级防火材料。货舱段后端需要设置拦油板，以防止货舱区的油水流到居住处所，从拦油板起往船艉3米之内也都属于1区，上建在此范围内不允许布置可开启的开口。

各类开口的布置和影响

油船的开口主要分为以下三种：一是供人员出入及日常使用的开口，如人孔盖、小舱口盖、门窗和洗舱盖；二是舱室通风，如自然通风、机械通风、正压通风；三是透气系统，如空气管、测深管、高压透气阀、透气桅和真空释放器。第一种开口需满足船员的使用要求，并适当注意危险区域的影响，这里着重讨论舱室通风和特殊的透气系统的布置和影响。

合理有效的通风可以防止可燃气体的聚集，通常有进风和抽风两种形式。对于危险处所的通风，首先它应同安全处所的通风远离；其次危险处所的进风口应尽量处于安全区域，如实在无法避免，需及时同船级社协商；最后出风口不能布置在更危险的区域内，否则危险等级就要提高。以某油船泵舱的通风布置为例，泵舱作为毗邻货油舱的1区，由于人员操作的因素，此区域并非惰性区域，因此泵舱的通风环境要求就额外的重要。泵舱是以抽风的方式（30次/小时）进行换气，泵舱进风和出风都要尽量远离其它危险源，而且两者之间也不能互相影响。进风口必须处于安全区域，但根据规范泵舱的进风口周围3米也属于危险区域，设计中务必要注意这一点。具体如图2所示。

图2 货泵舱通风

图3 油船高压透气阀的布置

货舱的高压透气阀、透气桅和真空释放器是油船特有的透气装置。当货舱内油气压力过高时，这些装置就会将油气释放到外界空气中，因此IEC对这类装置的危险区域也给予了最严格的限定。提供货物装卸、压载或驱除液货舱气体时产生的大量气体或蒸气混合物的液货透气管周围，透气管向上半径为6米，无限高度的垂直圆柱内，以及透气管向下，以6米为半径的半球内的露天甲板区域，或者露天甲板的半围壁处所都属于1区，1区以外4米属于2区，具体如图3所示。简单来说，它们的影响范围是半径为10米，高度无限制的圆柱体。货舱透气装置的定位要考虑如下因素：一、远离上层建筑；二、避开货舱段甲板储藏室的通风和甲板探照灯桅；三、同船艏水手长储藏室的门保持至少10米的距离。

电气防爆

根据油船的危险区域的特性，选择适当的电器设备。对于防爆电气设备，根据其应用场所的差异分为两类：Ⅰ类，适用于煤矿、井下；Ⅱ类，适用于除煤矿、井下之外的所有场所，包括舰船。电气设备通常有8种防爆类型，但船上一般只应用本安型(i)、隔爆型(d)、正压型(p)、增安型(e)、和无火花型(n)5种。

各种类型防爆电气设备在正常工作状态下都有其表面工作温度，该温度若超过可燃气体的燃点则会爆炸，所以又按其工作时的表面温度分为T1至T6共6个组别，从组别T1～T6表面工作温度逐次降低，温度组别由T1到T6依次升高。高组别的可以替换低组别，反之不行。

电缆安装应满足如下要求：一是电缆均应是铠装的或者应具有编织的屏蔽层，否则应敷设在金属管道中，但2区可以除外；二是装货处所中应尽可能避免电缆接头，如不可避免，则接头应围蔽在防爆的金属或高强度塑料制成的接线盒中，或者将其密封在波纹套筒中；三是除2区以外，甲板和舱壁上的电缆贯穿应是密封的，以防止易燃气体或蒸气透过。

对于油船的设计，防爆是安全设计中的重要环节，若设计不当，将会为日后的使用埋下巨大的危险。设计人员应重视油船的危险区域划分，在设计过程中注意多方协调，使油船的各类开孔、通风、透气以及舱室布置都能满足法规规范，同时也兼顾船东的使用要求。