LNG燃料動力船通過三峽船閘的安全性評估及相關建議

焦芳芳 石國政

【摘 要】 為確保LNG燃料動力船安全通過三峽船閘，對LNG燃料動力船在錨地等待期間、由錨地航行至船閘期間、過閘期間等3個時間節點進行危險源識別、風險概率分析和事故后果模擬，認為LNG燃料動力船通過三峽船閘的風險水平可以接受。建議：針對碰撞、LNG燃料泄漏、火災等可能的風險制定相應應急預案，加強應急培訓和演練;確保LNG燃料動力船設備本質安全;船員應持有LNG燃料動力船特殊培訓證書;落實企業及船員主體責任;在船舷設立醒目標識;船舶在閘室期間應對LNG燃料儲存罐、供氣管路、閥件和接頭等動力系統進行認真檢查;按照船舶本身類型給予相應的過閘安排;LNG燃料動力船優先通過船閘。

【關鍵詞】 LNG燃料動力船;三峽船閘;風險;動力系統

當前，水運從業者對推動水運應用LNG清潔能源減少船舶污染物排放，以滿足全社會日益增長的美好生態環境需求達成共識。在交通運輸部積極推動下，長江干線已有200余艘LNG燃料動力船投入運營，其中長江上游80%的船舶都需過閘。LNG燃料動力船通過三峽船閘已試運行，這將進一步促進LNG燃料動力船的發展。識別LNG燃料動力船過三峽船閘的安全風險，評估船舶過閘的安全性，提出安全管理建議，對確保LNG燃料動力船安全通過三峽船閘意義重大。

1 三峽船閘的特殊性

LNG燃料動力船在京杭運河以及西江水域船閘可以正常過閘，但這兩個船閘的相關部門針對LNG燃料動力船均制定了相應的安全措施。三峽船閘較其他內河船閘具有以下特殊性：對國家十分重要且受關注程度高;為連續五級船閘;錨地待閘時間長;部分船舶進出閘室采取編組綁扎同時航行的方式;一旦船閘正常運行受影響，經濟損失重大，社會影響嚴重。

2 LNG燃料動力船動力系統 主要風險

LNG燃料動力船動力系統的主要風險是：LNG泄漏引起金屬“冷脆”而導致設備結構坍塌;LNG泄漏后揮發產生可燃氣體導致火災。針對LNG泄漏的危害性，LNG燃料動力船動力系統的相關設備已有充分防范，例如LNG燃料儲罐為雙殼雙體結構，供氣管系為雙層管，設有泄漏報警系統。我國《天然氣燃料動力船舶規范》和國際海事組織（IMO）《使用氣體或其他低閃點燃料船舶安全國際規則》制定的基本風險控制理念是LNG動力系統的安全性、可用性和可靠性應與以常規石油燃料為動力的主機和輔機相同，對LNG燃料動力船動力系統的燃料加注、燃料儲存、機器處所、供氣系統等提出了相應控制要求;因此LNG燃料動力船本身的風險水平與普通燃油動力船的風險水平是相同的。進一步對LNG燃料動力船通過三峽船閘進行安全性評估主要考慮了三峽船閘的重要性和環境特殊性。

3 LNG燃料動力船通過三峽 船閘的風險評估

3.1 危險源識別

按照船舶通過三峽船閘的流程評估重點考慮船舶在錨地等待期間、由錨地航行至船閘期間、過閘期間等3個時間節點，采用危險源辨識（HAZID）分析法分別進行危險源識別。

船舶在錨地等待期間可能發生的風險共11項，其中擱淺、走錨、沉船、雷擊、安全閥起跳、失電、機械設備失效、操作不當等8項為低風險，觸碰、火災、泄漏共3項為中風險。船舶從錨地航行到船閘期間可能發生的風險共11項，其中碰撞、擱淺、沉船、雷擊、安全閥起跳、失電、機械設備失效、操作不當等8項為低風險，火災、船舶失控、泄漏等3項為中風險。船舶在閘室期間可能發生的風險共9項，其中碰撞、火災、沉船、觸碰、安全閥起跳、失電、船舶失控等7項為低風險，操作不當這項為中風險，泄漏這項為高風險。針對以上風險，建議在船舶過閘期間船員應采取對LNG燃料動力系統進行巡檢、制定LNG泄漏事故應急預案并定期開展應急演練、加強船員培訓等風險防范措施。

從3個時間節點來看，錨地擁擠、低速航行等風險并不只是三峽船閘存在的風險，《天然氣燃料動力船舶規范》《內河液化天然氣燃料動力船舶安全監督管理規定》等法規均對相關風險的管控作出明確要求。HAZID分析法提出的錨地等待和錨地航行至船閘兩個時間節點的危險源均為中低風險，可通過相關管理措施加以控制，但對船舶過閘期間閘室內發生LNG泄漏的高風險事件，需進行定量評估，進一步確定事故的影響范圍。

3.2 風險概率分析

考慮到三峽船閘周邊無密集居民區，因此僅考慮個人風險。LNG燃料動力系統在閘室內可能會發生因各類管路、閥件、法蘭接頭破裂等而導致LNG泄漏的風險，計算97項個人風險值，其中僅1項“內徑25 mm的液相管路全截面斷裂，LNG泄漏擴散后點燃，在船上引起池火”的個人風險值小于“高敏感或特殊高密度場所”的年最大可容許風險概率（3？0-7）。

3.3 事故后果分析

事故后果分析通常是針對個人風險值超過3？10-7事件進行模擬的，但考慮到三峽船閘的特殊重要性、待閘時間長導致LNG蒸發汽化后的氣體（BOG氣體）不能完全消耗等因素，將模擬場景擴展為LNG燃料罐超壓后安全閥起跳、LNG管路發生泄漏后擴散、LNG管路泄漏后發生火災、LNG管路泄漏后發生爆炸等4個場景。具體情況如下：

（1） LNG燃料罐超壓后安全閥起跳場景模擬。假定LNG燃料動力船氣罐容積為20 m3，氣相與液相各占50%，閘內所有船舶（一閘4船或一閘6船）安全閥同時起跳，模擬結果為從安全閥起跳開始，在無風情況下大概10 s后所有可燃氣體云均已消散，有風時可燃氣體云消散速度更快，因而認為可燃氣體云存在時間短，風險概率較低。

（2） LNG管路泄漏后的擴散范圍模擬。管路破裂致使LNG泄漏到船上集液盤后發生擴散，蒸氣云擴散范圍模擬計算結果約為52.4 m，應嚴禁該范圍內出現點火源。

（3）LNG管路泄漏后發生火災事故后果模擬及風險值修正。管路破裂致使LNG泄漏到船上集液盤，發生擴散后遇到明火被點燃，火焰燒回集液池形成池火。模擬事故后果為集液盤發生池火對人員熱輻射的波及范圍約為31.3 m，認為集液盤發生池火后的波及范圍有限，人員撤離時間可控制在30 s內。據此可縮短因“內徑25 mm的液相管路全截面斷裂，LNG泄漏擴散后點燃，在船上引起池火”事件而引起風險后人員的撤離時間，修正后個人風險值達到可接受水平。

（4） LNG管路泄漏后發生爆炸事故后果模擬。管路破裂致使LNG泄漏到船上集液盤內，擴散后遇到明火發生爆炸。模擬事故后果為爆炸對閘室的沖擊波約為33 kPa，最大波及范圍約36.5 m，不會對閘室混凝土建筑及鋼結構設施造成損害。

4 評估結論及相關建議

評估結論為LNG燃料動力船通過三峽船閘的風險水平可以接受。但考慮到LNG燃料動力船尚處于試點推廣階段，船員、企業、管理部門經驗不足，為了在初期階段盡可能提高安全水平，建議對LNG燃料動力船通過三峽船閘按照“無禁止性限制，有區別性防范”的原則進行管理。

（1）針對碰撞、LNG燃料泄漏、火災等可能的風險制定相應的應急預案，加強應急培訓和演練。

（2）確保設備本質安全，建議通過三峽船閘的LNG燃料動力船由中國船級社檢驗發證。

（3）船員應持有LNG燃料動力船特殊培訓證書。

（4）落實企業及船員主體責任，過閘前應對LNG燃料儲存罐、供氣管路、閥件和接頭等動力系統進行認真檢查。

（5）建議LNG燃料動力船在船舷設置醒目標識，提高安全意識，且便于監管。

（6）船舶在閘室期間，船閘工作人員應加強巡視檢查、視頻監控，船閘消防設施應保持良好狀態。

（7）由于船舶采用LNG動力并不改變船舶本身屬性，建議對LNG燃料動力船仍按照船舶本身類型（指普通貨船、集裝箱船、危險船等）給予相應的過閘安排。

（8）為促進長江內河運輸綠色發展，建議LNG燃料動力船優先通過三峽船閘，政策引領LNG燃料動力船發展。