大型集装箱船舶LNG燃料港内加注同步作业安全管理建议

摘 要：随着大量LNG燃料船舶投入营运，全世界各港口LNG燃料加注作业都遇到了新的挑战。由于 LNG 燃料的低温易燃特性，导致港内水上加注作业风险极大。本文以上海洋山港15 000TEU集装箱船LNG燃料加注作业为例，分析加注作业船、港口和通航环境。通过分析和评估标识港内LNG燃料同步加注作业中存在的主要风险，并提出风险防控措施和安全管理建议。

关键词：大型集装箱船舶；LNG燃料；加注作业；管理建议

0 引 言

2023年7月，国际海事组织（IMO）通过船舶温室气体减排战略修正案，要求在2030年前实现温室气体排放总量与2008年相比减排20%，并争取减排幅度达到30%；到2040年实现相比减排70%，并争取减排幅度达到80%；到2050年前后实现温室气体的净零排放。为了实现这些减排目标，航运业需要积极探索各种减排技术和手段。其中，使用可替代燃料是降低NOx、SOx、CO2等温室气体排放的途径之一，是航运界实现温室气体至2050年达到净零排放目标的重要手段之一，可以满足中国珠三角、长三角和环渤海三大排放控制区和IMO排放控制区的要求。

作为低闪点燃料的代表，LNG全称Liquefied Natural Gas，中文名为液化天然气，是一种优秀的可替代燃料。LNG基本不含硫，其主要成分为CH4，碳原子含量少，同时在加工过程中进行了脱杂质处理。因此，LNG在降低硫氧化物（SOx）、二氧化碳（CO2）和颗粒物（PM）的排放方面，具有天然优势。设计先进的天然气燃料发动机可以将氮氧化物（NOx）的排放量降低10%～20％。

目前，以LNG为动力的船舶应用范围广泛，截至2022年底，全球海上LNG船舶数量已增至713艘。客船、油轮、集装箱船、海工船及散货船等多种类型船舶开始采用LNG作为推进动力燃料，LNG船舶市场需求量持续增加。随着大量LNG燃料船舶投入营运，全世界各港口LNG燃料加注作业都遇到了新的挑战。2022年3月15日，全球最大的LNG加注船“海港未来”轮，在大型集装箱船“CMA CGM SYMI”轮在洋山港区完成了进出口装卸共计2 301 TEU的同时，为集装箱轮顺利加注了约7 000 m3的LNG，实现了在进行LNG燃料加注作业的同时进行集装箱船装卸货作业。这是上海港首次，也是中国港口首次为大型LNG双燃料动力集装箱船舶提供LNG燃料同步加注作业。这标志着上海港继荷兰鹿特丹港和新加坡港后，成为又一个全球范围内少数拥有LNG燃料同步加注服务能力的港口。

1 加注船及港口情况

1.1加注船情况

“海港未来”轮是国内第一艘国际航行的 LNG 加注船，同时也是目前全球最大的 LNG 加注船。该船使用3个 C 型圆柱型（Cylinderical）独立液货舱装载LNG，其货物围护系统设计温度为-163℃，舱顶设计压力为 4.5 bar。其中两个独立液货舱的单罐舱容为7 230 m3，另外一個独立液货舱的单罐舱容为 5 540 m3，总舱容约为 20 000 m3。该船最大 LNG 加注能力约为 2 100 m3/h，采用软管+软管吊的加注方式，配备 GCU 等 BOG 处理装置。该船采用垂直艏设计，使用双燃料动力推进系统，船舶电站使用双燃料发电机组。

1.2 港口情况

洋山深水港一、二期码头合计共有9个集装箱泊位，岸线总长3 000 m，水深-16 m，可以容纳目前世界上最大的集装箱船；洋山深水港三期码头拥有7个7万～15万吨级集装箱泊位，岸线全长2 600 m，码头前沿水深-17.5 m，码头年设计吞吐能力500万TEU。港区陆域纵深913m，陆域面积达238.13万m2。码头作业区总宽度为98 m；洋山深水港四期自动化码头岸线总长2 350 m，设有7个深水集装箱泊位，是目前全球规模最大、智能化程度最高的全自动化集装箱码头，装卸运输均采用国产的智能系统，拥有完全自主知识产权。港区主航道大部分为水深大于20 m的自然水深航道，航道全长约26.4 n mile，航道底宽 450～550 m，经疏浚拓宽，现已实现完全双向通航。

2 通航环境

2.1气象情况

洋山深水港区所在地区全年以东南风为主，强风向为东北风。出现6级及以上大风最多的月份在1月，月平均大风日数达10.2天，其次在3月、4月和11月，月平均为8.1～8.7天，6月最少，仅3.1天。冬季大风为冷空气活动造成，秋季大风基本受台风影响。

每年3、4月份是洋山港区雾多发季节，冷空气影响加上湿雨天气，虎啸蛇岛与小岩礁航段能见度不良概率较大。进出口时发现能见度变差，可能该航段能见度会更差，应提前减速。

2.2水文情况

洋山深水港区潮汐属非正规半日潮，据短期同步验潮资料和邻近长期潮位站资料分析，最高高潮位 5.7 m，平均高潮位 3.8 m，平均潮位 2.5 m，平均低潮位 1.1 m，最低低潮位-0.1 m，平均潮差 2.7 m。

港区水域东部流速小于西部，大、中潮汛期间涨潮流速大于落潮流速（小潮汛期间相反），流速一般随深度减小而增大。洋山主航道疏浚段涨潮流速最大为2.47 m/s，落潮流速最大为2.76 m/s。

3 加注作业主要风险

根据风险评估结果，LNG 燃料同步加注作业存在的风险因素如下：

1）掉箱。集装箱装卸过程存在集装箱掉落砸中作业人员或 LNG 加注管路的风险，可能导致 LNG 泄漏、人员伤害等事故。

2）碰撞。因恶劣自然条件如海上雾霾、涌浪、风等因素造成其他船舶与加注船/集装箱船发生碰撞，或由于人员操作不当等原因造成的设备误操作引起船舶间碰撞。

3）失稳。当加注船为集装箱船加注 LNG 时，由于 LNG 出液顺序有误，导致船舶失稳的情况。

4）低温冻伤。由于LNG 具有深冷低温特性，储存温度为-162℃，可能导致皮肤和眼睛严重冻伤，冻伤和烧灼伤很类似。需要注意的是，接触管件等设备或者直接接触 LNG 将会造成更加严重的冻伤。

5）窒息。天然气为窒息性气体，当人处在天然气浓度过高的空气中时，可能导致因缺氧引起的头疼、呼吸困难等危险情况，严重时会导致昏迷、窒息甚至死亡。

6）海损事故。若水域面积不够或航道狭窄，同步作业将会产生不安全因素，有可能造成船只的碰撞海损事故。

7）火灾。LNG 具有易燃易爆特性，具有甲类火灾危险性。LNG 在同步作业中一旦从管道及阀门泄漏，一小部分LNG会急剧气化，其余部分会沸腾气化，并与空气混合成冷蒸气雾，再经过稀释受热后，与空气进一步混合，形成爆炸性混合物。该爆炸性混合物与氧气充分结合后易燃易爆，在明火情况下极易引发火灾及爆炸。

8）电击伤害。若船用大型机械电气设备在操作过程中发生过电压，即异常电压升高的现象，导致击穿设备、损坏绝缘等情况，极易造成人员触电事故。同时船用电气设备和线路的老化现象，以及液货管道、电气设备和其构件，均存在静电积聚的可能性，也都会造成触电事故。

9）坠落事故。同步作业人员在操作过程中有可能发生落水淹溺事故。

10）翻滚。由于不同密度的 LNG 装载到 LNG 舱，在储罐内发生分层现象，产生大量BOG，极易导致储罐内液体翻滚，严重威胁全船的安全。

11）其他风险。作业场所存在的机械伤害和物体打击等风险。

通过对上述风险因素的研究和分析，在 LNG 加注作业前，应确认货物同步装卸操作计划满足经认可的 LNG 加注与货物装卸同时加注作业手册，确保参与各方达成一致并遵守经认可的操作手册中同步操作安全规程和减灾措施。

同步作业期间，应确认是否涉及明火作业、大量人员活动（10人及以上）、存在潜在物体坠落风险、涉及其他车辆和船舶活动、存在其他类型危险物质、存在较大噪声对公用系统存在影响、存在粉尘或气体扩散等情况，应明确响应防护措施是否到位，并完成同步作业安全检查表。

4 安全管理建议

在国内，LNG 燃料水上加注技术的应用还处于起步阶段，仅能从欧洲十多年的应用中学习到少量的使用经验。由于 LNG 燃料的低温易燃特性，在实际作业中为避免发生事故通常会采取较为完善的安全保护措施。综合危险源辨识分析结果，从船舶布置方案、操作过程、安全保护以及保障措施方面提出了以下安全管理建议。

4.1布置方案

根据以上分析结果，针对方案布置，提出以下安全管理建议：

（1）快抵达受注船时，加注船应提前布置碰垫；

（2）确认受注船在软管吊作业包络范围内，进行兼容性分析；

（3）建议加注前对两船的快速接头进行兼容性评估；

（4）确认加注作业中正确使用绝缘法兰，防止加注船和受注船之间产生电位差，以减小点燃风险。

4.2操作过程

针对操作方面，提出以下风险防控措施及管理建议：

（1）在船舶靠泊至系泊结束阶段，建议作业前对系泊方案进行校核；靠泊前进行充分准备，并按检查表进行逐一检核对；由于加注船靠泊受注船时会产生一定冲击力，为防止掉箱，建议加注船靠泊作业期间，暂停装卸货作业；建议关注装卸货、加注作业对船舶浮态的影响，适时调整系泊缆绳；作业期间安排人员对缆绳状态和两船干舷差进行实时监控；时刻保持对当地的气象监测，在风速小于等于 15 m/s，横浪小于等于 0.8  m/s，顺浪小于等于 1m/s，能见度大于等于 1 000 m，横流小于 0.5 m/s，顺流小于 2 m/s 时才能进行靠泊作业。

（2）在加注系统连接及准备阶段，建议确认软管配有保护套且与软管吊具之间连接良好；确认两船间的间距符合软管最小弯曲半径要求；确认加注期间关闭雷达或雷达处于 Stand by 状态；管路系统预冷速率控制在每分钟 3℃以内；测试管路和设备的接地状态是否良好。

（3）在加注与装卸货同步作业阶段，建议作业前进行泄漏检测及 ESD 冷态、热态测试；控制加注速率，防止产生过多 BOG；操作人员和值守人员应密切关注两船浮态和系泊状态是否发生变化；加注传输前确认加注船和受注船燃料舱之间不存在较大温差，防止产生过多BOG；调节 LNG 深井泵和 BOG 压缩机的排量，保持燃料舱压力平衡；为避免产生静电增加点燃风险，同时限制由于管道内摩擦产生的热传导，严格控制液相加注速率不超过 10 m/s；加注作业期间为防止因 GCU 排放的烟气温度过高点燃意外泄漏的 LNG，建议加注作业期间 GCU 的排烟温度低于250℃。

（4）在加注完成后拆管与离泊阶段，建议确认软管配有保护套，且与软管吊具之间连接良好。

4.3安全保护

针对安全保护（针对人员）方面，提出以下安全管理建议：

（1）作业前确定人员转运方式（外侧舷梯+交通艇或吊篮转运），保证转运人员安全，避免在两船内侧船舷进行人员转运；高空作业注意佩戴安全绳；加注船和受注船作业人员在作业时应正确佩戴个人防护装置，包括帽子、护目镜、防冻手套、防护服等。

（2）在存在危险的处所放置准确标识，例如低温设施、缆绳等。在人员易于跌落的地方（如半围蔽加注站等）设置警示牌。经常走动的地方设置防滑垫，并及时清理积水。

（3）加强参与同步作业的加注船、受注船和码头的作业人员的操作培训和语言培训，让作业人员对 LNG 性质有足够的认识和重视，并对人体在接触 LNG 后的应急处置措施有足够的了解。建议通过工前预备会的形式，向参与同步作业的加注船、受注船和码头人员宣讲事故风险、安全措施和应急预案，进一步明确作业过程中的注意事项。定期举行 LNG 泄漏/火灾等事故场景应急演练，结合同步作业实际情况，优化合理的逃生路线和应急通道。

4.4保障措施

针对保障（针对船舶）方面，提出以下安全管理建议：

（1）加注船、受注船和码头三方应共同制定加注方案；

（2）设置限制区域，并摆放警示牌，执行限制区域控制措施。密切关注过往船舶，设置警戒区域，并发布相关监管要求；

（3）开始作业前，加注船和受注船应在船舶船艏、船艉和对外侧船舷处悬挂独特的警示标志，该警示标志应能明确向其他船舶或人员表明当前船舶正在进行 LNG 加注作业；

（4）安排指定人员监视船上、岸上及两船情况，并在紧急情况下发出警报，在紧急情况下启动 ESD 系统，切断燃料加注系统，同时船舶视情况解缆，使两船分离。

5 结束语

风险评估是 LNG 燃料加注作业的有效风险控制手段，在满足现有监管规定、规范指南的基础上，落实风险评估提出的建议能有效保障LNG燃料水上加注作业安全。仅2023年，加注船“海港未来”轮在洋山港內已成功完成水上加注同步作业37艘次，总计加注LNG燃料22.8万m3。多次同步加注作业的成功证明了综上风险防控措施和安全管理建议的可靠性。此外，由于LNG燃料加注与装卸货进行同步作业，应尤其注意避免限制区域和集装箱装卸货区域发生冲突。

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作者简介：熊新明，工学学士，船长，（E-mail）174644591@qq.com，15800561591