柴油—LNG内河散货船风险识别研究

摘 要：本文在介绍危险识别的方法基础上，经过对柴油-LNG双燃料发动机改装船舶的系统综合分析，识别出各类潜在危险可能对船舶因改装为柴油-LNG双燃料船舶后所构成的安全威胁，运用故障树和事件树方法分别分析LNG储气罐和机舱火灾的风险后果，得出减少事故发生的措施。

关键词：LNG 内河 风险 识别

柴油-LNG船舶是利用柴油作为发动燃料，而后运行过程中使用天然气作为燃料的双燃料船舶。现有船舶均以柴油发动机为主，船舶应用双燃料后，在保持原有柴油机结构和燃烧方式不变的前提下，只需增加一套LNG供气系统和柴油—LNG双燃料电控喷射系统，通过电子转换开关，即可实现单纯柴油燃料状态下和天然气双燃料状态下两种运行模式，技术先进、经济可靠、节能环保、市场潜力巨大，具有广阔的开发价值。

改装后的船舶甲板上安放了LNG储气罐，其主要成分为甲烷，当浓度达到5%~15%时，存在火灾爆炸的风险。所谓风险，是指在一定的时间内，由于系统行为的不确定性(主要指发生了意料之外的事故)给人类带来危害的可能性。这里所指的危害包括经济损失、人员伤亡和环境破坏三个方面。据统计，1987 ~1992年期间，所有在船舶上死亡的人数，有超过三分之一是由于火灾造成的，因此，对船舶进行泄漏后火灾事故的风险分析是很有必要的。

油改气阶段性成果

2011年7月，柴油—LNG双动力实船改造再传喜讯，由芜湖市港航管理局与中油嘉润公司合作承担的交通运输部海事局LNG船舶改造项目试航成功。近一年来，我国政府主管部门和船舶相关企业在该领域频频试水，取得诸多成果。

据统计，目前，我国已经实现了拖轮、散货船、游船、渔政船等船型的LNG改装试验。正如一位业内专家所说：“国内已经掌握发动机改装的成熟技术。”

风险识别方法

风险评估是建立在大量的考察工作之上的，在收集丰富的现场数据并加以分析之后，风险评估工作才能开展。危险识别是风险评估工作的第一步，可以定性的给出需要改进风险的建议，也可以在此基础上深入的分析，最终将风险的结果量化。分险识别的方法有很多种，以下主要介绍两种方法：

1、故障树分析法（Fault Tree Analysis，FTA）

FTA是安全系统工程与风险分析中最重要的分析方法之一。FTA选择一个最不希望发生的事件作为顶事件，把它作为第一级并找出导致顶事件发生的诸多直接因素，把它作为第二级，并列的画在顶事件的下面，并且用恰当的逻辑门联结，采用同样的方法，对第二级的各个因素进行建树，直到把底事件画到树的最下一行，这样就形成了一棵自上而下倒立的树形图。

2、事件树分析方法（(Event Tree Analysis，ETA)

ETA是一种逻辑演绎法，它在一个初因事件的情况下，分析此初因事件可能导致的各种序列的结果，从而定性或定量的评价系统的特性。

事件树分析方法的优点是：(1)可以用简单图示方法给出危险发生的全过程，简单明了；(2)能对潜在的危险给出一定程度的估计，能明确危险扩大的原因及危险发生概率的大小关系；(3)事件树分析可进行事故序列发生概率的计算等定量分析。

柴油-LNG内河散货船危险识别

1、柴油-LNG内河散货船有害因素识别

柴油-LNG内河散货船与普通内河散货船相比，使用了柴油-LNG的双燃料发动机，由于LNG易燃、易爆的特性，因此本文着重对柴油-LNG动力系统进行危险识别。

2、柴油-LNG内河散货船风险分析

2.1燃气泄露风险分析

LNG发生泄漏主要有两类模式：一类是LNG管路的泄漏，包括软管、各种阀门、压力表、法兰、管路等；另一类则是罐体或罐体上的设备，包括泄压阀、安全阀等的泄漏。

发生泄漏事故后，周围就会产生大量的蒸发气并和空气形成混合蒸发气，该混合蒸发气对人员的危害程度取决于蒸发气的浓度和人员与蒸发气接触的时间长短等因素，当蒸发气浓度大于1000 mg/m3 时，人员就受到轻度危害；当蒸发气浓度大于17990 mg/m3 时，人员就会受到中度危害(头晕、头痛、兴奋或嗜睡，恶心、呕吐、脉缓，严重时麻醉、记忆丧失)。当气体泄漏后浓度达到5%~15%范围且遇到明火时，即发生爆炸。

2.2火灾和爆炸风险分析

在LNG特性中，一个固有的安全因素是天然气气态时密度小，如果局部泄漏，由于自然浮力和快速扩散，将从泄漏处上升飘走，积存可燃混合气体的可能性很小，不易造成严重后果。若LNG泄漏量较大，在罐区周围形成天然气蒸气云，将达到爆炸极限。由于其最小点火能为0.28 mJ，在大于此能量的点火源存在的条件下就会发生爆燃、轰燃，即蒸气云团爆炸。此种加压储存的可燃液化气体突然瞬间泄漏时，遇到火源发生剧烈的燃烧，产生巨大的火球，造成人员伤亡和财产损失，称为沸腾液体扩展蒸气爆炸。

火源出现的形式主要有明火、电火花、雷击放电、静电。

LNG储气罐火灾爆炸事故树法风险识别

由于LNG储气罐中储存的可燃气体属于易燃易爆品，密度小、爆炸范围宽，一旦发生燃烧爆炸事故，就会造成人财两伤的严重损失。所以，如何预防储气罐发生火灾爆炸事故是安全管理的重点。对其进行安全评价，控制事故的发生，有着积极的意义。

1、LNG储气罐火灾爆炸事故树

事故树分析又称故障树分析，是一种演绎的系统安全分析方法。它从要分析的特定事故或故障(顶事件)开始，通过对既定的生产系统或作业中可能出现的事故条件及可能导致的灾害后果，按照工艺流程、先后次序和因果关系绘制事故树图，表示出导致灾害、伤害事故的各种因素间的逻辑关系，层层分析其发生的原因，进行结构重要度的计算，找出事故的基本原因，即故障树的底事件为止，并确定各个基本事件在导致事故发生过程中的重要程度。

事故树分析法最突出的优点是可以评价出事故发生的概率和找出事故的直接原因事件，并可以分析出事故的潜在原因事件。

2、结构重要度分析

结构重要度分析是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度，即在不考虑各基本事件的发生概率，或者说假定各基本事件的发生概率都相等的情况下，分析各基本事件的发生对顶上事件的发生所产生的影响程度。

机舱火灾与爆炸事件树法

船舶火灾事故主要是由明火、烟火、摩擦火、自然火、电器漏电或接触不良、静电释放、化学作用等原因引起的。而船舶机舱发生火灾主要有以下几种类型：LNG可燃气体泄漏或油舱（柜）、油管内的油类物质泄漏遇热或遇明火引起火灾；曲轴箱油物浓度过高引起火灾甚至爆炸；机舱内维修用的破布、棉纱等可燃废弃物处置不当诱发的火灾；机舱内其他易燃物管理不当导致的火灾；电气设备损坏（例如线路老化、绝缘差、接头处理不当、漏电等）以及电器设备操作不当等原因引起的火灾。因此，基于以上造成机舱火灾事故主要原因的分析，可编制一些造成机舱火灾的事件树。

通过事件树图，我们可以进行事故链的分析，分别得到不同的事故链。只要在工作中使所有引起爆炸、火灾的事故链不能形成或将事故链断开，就将避免爆炸与火灾的发生。

(作者单位：浙江省海盐县港航管理处）