与溢油回收储存、输送设备相关的危险区域划分及管系布置的设计研究

冼 悦

引 言

对于低闪点（＜60℃）溢油回收管系的设计布置，以及溢油回收储存舱周围舱室的服务性管系的设计布置（如压载舱压载管系、水密隔舱舱底管系、溢油货泵舱内的其他服务性管系），都应充分考虑由于船舶溢油回收储存、输送设备的布置位置所产生的危险区域格局， 来进行合理的管系设计和放样。与溢油回收有关的舱室布置和相关的管系布置设计，应防止危险区域与非危险区域、不同级别危险区域之间的联通，从而导致危险气体自高危险区域向低危险区域流动扩散，使低危险区域变为高危险区域，以及危险气体流入机舱，遇失火源导致火灾发生。本文将具体阐述满足以上准则的设计要点，并针对常规设计，提出优化方案。

1 溢油回收管系与溢油回收储存舱的布置

根据国际电工委员会标准对于危险区域的定义可知，持续并且长期存在可燃性气体的区域为0类危险区域（Zone 0），如溢油回收储存舱本身应被划分为0类危险区域；由于操作性原因，如管系及附件泄漏使得存在可燃性气体的区域为1类危险区域（Zone 1），装有回收油输送设备（泵组）或管系等有可燃性气体泄漏源的区域，这类区域应被划分为1类危险区域；在正常操作的情形下，无可燃性气体存在，或极少数情形下短期存在可燃性气体的区域为2类危险区域（Zone 2），如与溢油回收储存舱被空舱隔离的压载水舱，应被划分为2类危险区域。根据上述对于危险区域划分的规则，在任何空间坐标方向上，与低闪点（＜60℃）溢油储存舱相邻的封闭处所，并且在这些区域中不存在溢油回收管系的法兰接头、管系阀件以及其他存在可燃性气体泄漏可能的释放源，基于国际电工委员会标准，根据ABS船级社关于建造平台守护船的规范中对于溢油回收操作危险区域划分的要求，此类处所被定义为2类危险区域。因此，此类危险区域在设计原则上不允许毗邻含有危险火源的机械处所。［1-2］

根据ABS船级社关于建造平台守护船的规范中5-6-4/5.9的要求，机械处所内的溢油回收管系应采用全焊接式加强钢管，且在机械处所外设置可应急关闭的阀件，此阀件可在开敞甲板处易于接近的位置进行切断操作，使机械处所在失火的情况下，可紧急切断可燃性释放源，从而降低事故危害并在一定程度上控制事故态势，保障船舶上的人员安全。

针对以上情形进行分析，严格按照国际电工委员会的标准定义来考量，对于含有大量危险低闪点溢油的回收油储存舱，毗邻具有失火源的机舱且被水密隔舱壁分隔，这样的布置切不可行。 因此，在常规设计中，回收油储存舱与机舱应被具有合理气密性的空舱或其他舱室分隔。根据ABS船级社对于国际电工委员会标准的解释以及规范要求，对于与具有失火源的机舱只有一道钢质全焊接管壁分隔的溢油回收管系，由于在设计上的可控性（这种可控性通常由上述阀件的应急切断操作来实现）允许溢油回收管系穿过机舱。

图1 溢油回收管系的典型布置

如图1所示的溢油回收管系的典型布置，机舱与低闪点溢油回收储存舱之间设置燃油舱进行分隔。根据上述溢油回收管系允许穿过机舱的情形来对照，作为隔离舱的燃油舱，且穿过燃油舱的溢油回收管系为全焊接式加强钢管，不存在危险气体泄漏源。根据上文中对于危险区域的定义，隔离燃油舱应被看作2类危险区域。机舱与燃油舱之间由于设置水密分割，且认为在机舱内存在持续的正压通风，因此根据国际电工委员会标准，机舱可不作为危险区域来考虑。对于溢油回收管系，在作为隔离舱的燃油舱舱壁位置上设置快关阀（快关阀控制位于开敞甲板上易于接近处），在有危险气体或可燃性溢油泄漏的情况发生时，能及时快速地予以切断，防止事故扩大。

2 压载管系布置

根据国际电工委员会标准定义，由于溢油回收储存舱与相临的压载水舱之间设置有水密分割，并且在压载舱中不设有回收油输送的管系接头和阀件，不存在危险气体泄漏源，因此认为压载舱中存在可燃性气体的可能性极小，即使存在也是偶然和短暂的。并且根据规范规则要求，对于具有低闪点溢油回收能力的船舶应配备便携式可燃气体探测装置，一旦有危险气体泄漏，很容易被船员检测出，并依照溢油回收操作手册上的规定，采取相应的处置。由此再结合上述规范规则要求，压载舱应被看作2类危险区域（Zone 2）。这些作为2类危险区域的压载舱中的压载水，被认为是含有危险气体泄漏源的介质（压载舱与溢油储存舱之间的舱壁破损），这些含有危险气体泄漏源的压载管系穿过机舱，机舱则被视为危险区域的延伸部分，在原则上是不可行的。但在常规设计中，基于以下几种情形，机舱可不被视为延伸危险区域。

（1）国际电工委员会标准以及各个船级社规范中，并没有明确不允许可能带有危险气体释放源的压载水经过机舱。如果在压载管系中存在危险气体泄漏源，则首先考虑压载舱与溢油回收储存舱之间的舱壁破损，并且压载管穿过机舱部分的管件，如阀门或法兰接头存在危险气体泄漏，这种双重泄漏在设计上应不予考虑。因此，认为含有危险气体泄漏源的压载水管穿过机舱，机舱可不被视为延伸危险区域。

（2）机舱具备持续的正压通风，可以在机舱和危险区域之间形成固定的压差，气流方向由机舱流向危险区域，因此不会有危险气体进入机舱。

（3）单独压载舱的阀门设置在机舱以外，一旦在公共舱壁处发生危险源泄漏，可以通过关闭阀门以降低事故影响。这样的操作会在设计时增设警告牌提醒船员，并体现在最终的溢油回收操作手册中。［3］

如图2所示，与危险区域相关的压载管系的典型布置中，溢油回收储存舱按照国际电工委员会标准划分为0类危险区域（Zone 0）， 相邻的干货区域和货泵舱由于与溢油回收储存舱相邻，且有溢油回收输送管系通过，管系设置可拆接头及阀件，存在危险气体泄漏源，依照规范规则应划分为1类危险区域（Zone 1），压载舱根据以上对于规范规则的阐述划分为2类危险区域（Zone 2）。根据ABS船级社关于建造平台守护船规范中5-6-4/11.3典型示例2的布置（见图3），［1］机舱处于持续正压通风环境，且穿过机舱的压载管系中存在危险气体的可能性极小，机舱不会由于带有危险气体释放源的压载管系穿过而变成延伸危险区域。［4］

图2 压载管系的典型布置

图3 ABS规范中典型安全区域与ZONE 2危险区域的布置

3 其他服务性管系的隔离设计

在船舶溢油操作过程中，与溢油回收系统存在公共管路的其它系统布置，如果设计不当，将由于低闪点溢油操作而造成危险区域扩大与延伸。与溢油回收系统存在公共管路的系统包括:货物管系（如泥浆、盐水管系），以及针对溢油管路或泥浆、盐水管路所设置的冲洗系统等。因此，根据国际电工委员会标准，结合各个船级社的规范规定，在布置其它与溢油操作无关，且存在公共管路的服务性管系时，应在设计中考虑合理性隔离。这种隔离装置一般为盲板法兰及短管形式（见图4），且安装于靠近舱壁最近的可拆卸管路接口附近，以便在发生危险源泄漏事故时，可以及时进行切断操作。

图4 典型的隔离短管布置

通常具有溢油回收能力的海洋工作船，会设置兼做泥浆、盐水［5］以及溢油存储的公共货舱。当船舶在某一航次要进行溢油操作时，泥浆、盐水等其他公共货物管路应当设置隔离，但由于船型空间限制，在设计上采取双联盲板法兰加一个截止阀的布置，来隔离回收油存储舱和其他货物管系（见图5）。该设计布置，应考虑在双联盲板法兰与截止阀之间设置泄放阀，在双联盲板法兰阀位变为接通前，将可能存在的危险液体泄放掉，且在溢油操作时，该泄放阀也能起到测试作用。这样的设置充分隔离及有效控制了危险泄漏事故的发生，将危险区域的延伸限制在可控范围内。［1］

图5 公共管系泄放阀的布置

4 结 论

本文基于分析在海洋工程船多功能用途设计上存在的矛盾，如何合理地优化舱室布置与管路布置。例如在具备溢油回收操作功能的同时，还要具备装载钻井水、泥浆以及少量液态毒性物质的能力。［5］这就要求在设计中充分考虑文中所述的隔离措施，以及防止危险区域扩大的管路与舱室布置。按照国际电工委员会标准，在必要区域提供合理的通风，并在危险介质管路上设计应急切断方式，合理划分危险区域，将危险源泄漏事故产生的危害控制在最小范围内，以保障人员安全与船舶的正常营运。

［1］ABS. Part 5，Oil Spill Recovery，ABS Rules for Class and Building Offshore Support Vessels［S］. ABS，2013.

［2］IEC 60092-502，Electric Installations in Ships-Part 502 :Tankers-Special Features［S］. 1999.

［3］任旭颖.海上溢油回收检测系统的研究 ［D］. 山东科技大学， 2012:3-4.

［4］刘菲菲.载运危险货物船舶的危险区域划分及其电气设备配备的关键要求解析 ［C］// 2011船舶电气及通讯导航技术发展论坛论文集，2011:3-6.

［5］IMO. Guidelines for the transport and handling of limited amounts of hazardous and noxious liquid substances in bulk on offshore support vessel，IMO Resolution A.673（16），as amended by IMO Resolutions MSC.236（82） and MEPC.158（55）［S］. IMO，2006.

［6］周晓光，董彩常，宋伟伟，等.某型舰主机海水管路的模拟冲刷腐蚀研究 ［J］.船舶， 2013（6）:65-68.