海上LNG泄漏事故的动态应急处置

张兆康，郭恩玥，李 超（.中海油能源发展股份有限公司北京安全环保工程技术研究院，天津 300450;.中海石油环保服务（天津）有限公司，天津 300450）

一、引言

随着人们对清洁能源的需求不断提升，液化天然气（LNG）的生产和海上运输在规模和数量上呈现飞跃式发展。与原油一样，LNG同样能够带来安全和环境风险。无论是《国际油污防备、反应和合作公约》（OPRC公约）的补充条款，还是马普尔公约对船舶危险货品泄漏事故的应对指南，都要求作业方要有充分的应急资源准备和相应使用方案，要求作业者熟悉和掌握应急方法的使用和相关细节[1]。

得益于LNG运输船舶（以下简称LNG船）的精心设计，其完善的作业流程、预警系统、规章制度支持LNG海运至今维持良好的安全记录，据行业机构帕布拉都工业服务（PITBLADO）评估，现代LNG船泄漏事故发生的概率低至十万分之一[2]。

LNG泄漏相比原油泄漏引起的关注要小得多，但并不意味着我们可以高枕无忧。即便是极低的发生概率，巨大的LNG泄出量和导致的关联后果，会带来极大的环境风险，也会威胁到应急人员和附近居民的安全[3]。

根据国际海事组织（IMO）的培训指南，除掌握所要求的基本应对技能外，培训内容应当与船舶上的安全和防污染管理体系相匹配。只有应急管理人员根据事态发展动态调整应急策略，将事故控制在可控范围，才能将安全和环境风险水平降至最低，人员安全、环境和国家、企业财产才能得到充分保护。

二、 LNG性质及LNG船结构

天然气的主要成分是甲烷，伴有少量的乙烷、丙烷和丁烷，也会含有少量凝析油和其他微量组分。LNG是天然气的液化形态，天然气冷却到-162℃时，会成为清洁无色无味的液体。LNG交易价值主要基于它的热值，影响热值的组分比如氮、一氧化碳等必须清除。

20世纪30年代美国一家天然气配送公司首次使用LNG技术用于峰值调节。世界上第一条从生产到配送的LNG链条于1964年投入运营，使用船舶将阿尔及利亚的LNG送达法国和英国。2000年前后LNG船容积普遍提高到了14万m3以上。至2018年底，全球大约有550艘LNG船[4]。

在运输过程中LNG存放于船舱为存储超低温液体设计制造的储罐中，保证最小挥发的低温环境。储罐由双层同心壳体构成，壳体之间抽成真空以减少热交换。接触超低温液体的内壳体由合金钢制造，外壳体用碳钢材质保证足够的结构强度，抵抗内外壳体之间抽真空产生的吸力。内外壳体之间还填充有如珍珠岩类的隔离层，进一步减少热传导。LNG船舶结构侧视图见图1：

图1 LNG船舶侧示图

三、 LNG船舶泄漏风险与防范措施

LNG无毒，但吸入会引起中枢神经系统不适，出现头晕、昏沉、头痛。为方便检测是否泄漏，通常在LNG中添加不含毒性的甲硫醇为警示剂。当LNG溢出到开放环境中，它会快速挥发掉，不留任何残留物。LNG对健康的风险是氧气置换带来的窒息和对皮肤的冷灼伤。接触LNG或超低温的金属材料会损害皮肤，损害速度比暴露在LNG挥发气体中快得多。另外，当LNG浓度增加，达到最低可燃点后，起火燃烧风险将成为最大的威胁[5]。

为应对LNG外泄引起的火灾，LNG船舶必须依照国际海上人命安全公约（SOLAS）和国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则（IGC）的规定配置额外火灾防护设备与装置[6]。LNG船舶还应在主甲板上装备足够且性能达标的甲板型化学干粉喷洒装置，用以阻挡可能发生的火灾。LNG船舶依据规定应配备足够数量的人员安全防护器具，如防护服、保护面罩、橡皮手套、自封闭压缩空气呼吸器等，并保持随时可用的状态。

四、LNG船舶泄漏事故的应对

LNG船舶泄漏紧急事故以起火为节点，分可控事故和不可控事故，两类事故可以互相切换，处置得当的不可控事故会成为可控，到最终控制。处置不当，可控事故会变得不可控，甚至导致弃船，以及造成急速反式反应（RPT）爆炸类的灾难性后果[7]。

LNG船舶如果在港口发生泄漏，且甲板泄漏遇到火源起火，通常会造成高于一般油气火焰的温度，将对港口造成严重破坏，影响范围达直径数公里，其结果是灾难性的。不仅容易波及或引燃其他船舶和港口设备，而且可能发生沉船并造成港口航道堵塞，对港口或装卸泊位造成巨大损失。

因此LNG泄漏事故处置的重点是防止起火，必须将事故稳定在可控范围之内。可控和不可控事故的典型分类详见表1：

表1 可控紧急事故和不可控紧急事故

在正常工况下，储罐主次隔离空间连续用氮气充灌。少量的甲烷气体从隔膜泄漏出来会被探知。如果主要隔离区甲烷浓度突然升高，需要引起警觉，大多是因为甲烷气体通过隔离区焊接部位的孔隙进入主隔离空间。这种情况一般通过注入氮气保持甲烷含量在最低浓度。如果破裂发生在主隔膜舱的液面以下，甲烷浓度会缓慢增加；如果发生在主隔膜舱的液面以上，挥发气体会直接流入主隔离区，对罐体和船舶产生潜在危险。

需要防止泄漏气体窜到船上的生活区、动力区和工作区。避免使用可能引起火焰的点火设备，例如裸线、无保护的照明灯具、电动工具和磨具。尽量让泄漏的液化气体挥发。即使穿戴保护工服，也要尽量避免直接接触液化气体。此时的事故仍属可控。在船体不同位置发生的、可控的LNG泄漏事故处置方法和注意事项详见表2：

表2 可控事故（未起火或者火已扑灭）应对场景注意事项

无论LNG溢出多少，只要没有发生火灾或者火已扑灭且控制了泄漏源，经评估后满足表3各项要求，可宣布应急结束，经请示可恢复卸载作业。

表3 可控事故应对成功评估要件

LNG在液态时不会燃烧。要达到燃烧条件，天然气在空气中的浓度必须达到5%~15%之间，此时附近有引火源则会起火燃烧。因此首先要禁绝任何引火源，其次是封堵源头和控制LNG挥发气体的走向。如果做不好这两点，将面临不可控风险。应急策略必须动态调整。

如果不慎引发了火灾，如船在码头，管路轻微破裂，泄漏少量LNG引发的小型火灾，LNG船人员接警之后，应立即采取调整措施，详见表4：

表4 事故LNG船初始应对措施

LNG船利用汽笛信号通知其他船只与港口机构人员进入紧急状态，采取必要的应急准备。若码头吹着向岸风，致使船上火焰逐渐向岸方设施或附近靠泊的其他船舶蔓延，此时应急管理人员包括港口、消防、公安各方人员，应全力防止事故发展为不可控事故，推荐的应对步骤详见表5：

表5 可控事故朝不可控事故发展过程中（起火）应对方法和注意事项

如果火焰如期扑灭，经评估满足表3各项要求，可宣布应急结束，请示直接恢复卸载作业。如果火焰没有扑灭而且有所发展，并出现更糟糕的场景可能导致极速反式反应（RPT）闪爆可能，应急指挥人员应就现场形势和火势对驾驶舱人员做出说明，应在火场位置寻找救援失踪人员，开辟人员撤离通道。组织喷洒水雾冷却火场周边环境，主要应急力量在火场位置继续处置灭火事宜，技术小组为支持队伍。应对基本考虑事项详见表6：

表6 不可控事故应对应考虑事项

对应急管理者而言，应急现场事无巨细不容疏漏，全力以赴阻止事故发展成不可控是最主要的任务。

五、结语

与溢油应对相比，LNG 泄漏事故应对呈现出不一样的特征，应将防止起火作为应急策略的重点。影响此策略实施的因素繁多，对应急能力的要求更加严格，需要考虑：

（1） LNG 泄漏量的多少；

（2） 事故发生地点；

（3） 是在封闭、半封闭还是开放环境；

（4） 当地人口密度以及当时当地的气象条件和周边引火助火源等因素。

《中华人民共和国安全生产法》和《整船载运液化天然气可移动罐柜安全运输要求》等法律法规强调在LNG船舶上任职的船员，除接受LNG安全专项培训，掌握船舶载运危险货物的国际规则、相关法律法规外，还必须掌握LNG泄漏事故应急处置方法和流程。

天然气作为清洁能源已经成为我国大中城市燃气的主导气源。我国成为使用船舶运输LNG较多的国家，也是世界上少有的几个第四代LNG船舶生产国，这在给LNG海运行业带来机遇与繁荣的同时，也带来安全、环保方面的严峻挑战。对身处能源安全第一线的应急人员来说，应对挑战责无旁贷，也无上荣光。