成品油船危险区域通风系统设计

石蕴玉，刘 浩，佟国志

（大连中远船务工程有限公司，大连 116113）

成品油船危险区域通风系统设计

石蕴玉，刘 浩，佟国志

（大连中远船务工程有限公司，大连 116113）

本文以我司承建的22000DWT自航油船货油泵舱为例，分析了危险区域通风系统合理设计与布置需要的多方面的影响因素，如船舶的用途及装载货品的种类、危险区域的等级、船级社的规范要求、区域内相关设备要求、进排风口的布置等因素作用情况下的系统设计流程。为危险区域通风系统的设计提供了一个参考范例。

油船；危险区域；通风系统

0 引言

近年来随着海洋工程的发展，以及对原油、成品油、LNG的开采运输需求的增加，相应地对钻井船、自升式钻井平台、FPSO、油船、LNG运输船等船型的需求也愈来愈多。然而船东在利用此类高附加值海工船舶创造高利润的同时，对船舶的安全性可靠性的要求也逐渐变高，因此对关系到船舶及船员安全的危险区域通风系统的要求也逐渐重视并严格起来。

船舶的用途及装载货品的种类、危险区域的危险等级、船级社规范要求、区域内的设备情况、进排风口的布置位置、风机的选型等均是合理设计危险区域通风系统需要充分考虑的因素。本文以我司承建的22000DWT自航油船的货油泵舱通风系统设计为依托，分析研究了影响成品油船危险区域通风设计的因素，以及实现满足要求的设计方法。

1 22000DWT自航油船的货油泵舱通风系统设计分析

1.1 危险区域的定义及划分

本船型所装载的货物为闪点 60℃以下的散装重燃油和柴油等成品油。参照IEC60092-502[1]中的要求，对于载运闪点不超过60℃的成品油船，本船的下列区域应视为危险区域，对应的等级如下。示意图见图1和图2。

0级危险区域（ZONE 0）：液货舱、污油舱、任何液货舱及污油舱的释压或其他透气系统管组，含液货或产生可燃气体或蒸汽的管子或设备；

1级危险区域（ZONE 1）：毗邻液货舱的隔离空舱及固定压载舱、液货泵舱。离任何液货舱出口、气体或蒸汽出口、液货总管阀、液货阀、液货管道法兰、液货泵舱通风出口，以及让由温度变化产生的少量气体或蒸汽混合物流出的液货舱卸压开口3m以内的露天甲板区域或露天甲板上半围蔽处所。在装卸液货或压载时通过大量气体或蒸汽混合物的液货舱气体出口上，以出口半径为中心，6m半径，无限高度的垂直圆柱内，以及在出口以下6m半径的半球的露天甲板区域或露天甲板上的半围蔽处所。在离液货泵舱进口、液货泵舱通风进口、隔离空舱或其他1类危险区域处所开口1.5m以内的露天甲板区域或露天甲板上的半围蔽处所。在液货总管阀周围的溢流挡板之内及外面3m范围内，甲板上高度2.4m以下的露天甲板区域。油管仓库、氧气间、乙炔间、油漆间、蓄电池室等；

2级危险区域（ZONE 2）：危险区域1以外的露天或半围蔽处所1.5m的周围区域，但圆柱和半球区域外的4m范围。从围挡任何溢出物的围板延伸，与住舱或操作处所分离，在围板外3m以内，至甲板上2.4m高度范围内的露天甲板区域。如能保证自然通风不受限制，在全部上方（包括液货舱区的全部压载舱）、船的全宽、从最前和最后的液货舱壁分别向前和向后延伸3m，甲板上高度2.4m之内，包围1类危险区域的露天或半围蔽处所的露天甲板区域。氧气间、乙炔间、油漆间、蓄电池室、化学品库的开口1m半径以内的露天区域。

图1 危险区域划分图（1）

1.2 货油泵舱的设备布置情况及通风需求

按照危险区域划分情况，本船的货油泵舱为 1级危险区域。舱内设备布置情况为（见图3）：洗舱加热器一台（100m3/h，20℃至90℃）、气动隔膜泵一台（10m3/h，0.35MPa）、压载水处理单元两台（650m3/h）、货油泵两台（1500m3/h，1.0MPa）、专用压载泵两台（650m3/h，30MLC）、扫舱泵一台（200m3/h，1.0MPa）。本船的规格书中要求货油泵舱的通风换气次数为20次/h。

图3 货油泵舱布置图

1.3 货油泵舱的通风量计算

本船货油泵舱所需通风量的确定是通过对设备散热量、环境辐射散热所需的风量与货油泵舱换气次数所需的风量进行比较，取两者之间的较大值作为本船货油泵舱的所需风量，具体计算如下：

1）设备散热量、环境辐射散热所需风量的计算

本船的夏季外界最高气温为 35℃，根据 ISO 8861[2]舱室内的温升选取 10K，散热所需的风量计算公式为：

式中，q为货油泵舱散热计算所需风量m3/s；Qc为货油泵舱内设备总散热量～21kW；Qh为货油泵舱内吸收辐射热量～35kW；ρ为空气密度值1.13kg/m3（外届温度35℃，相对湿度70%，气压101.3kPa）；c为空气比热值1.01kJ/kg.K；ΔT为温升10K。

经计算：

2）换气次数所需风量计算：

本船货油泵舱容积约为1800m3，规格书中换气次数要求为20次/h，则所需的风量大小为：

3）货油泵舱通风量的最终确定

通过对换气风量q与qv的比较，选取qv作为货油泵舱的理论通风量。

然而，由于压载水处理装置位于货油泵舱内，且该压载水处理装置的电气部分为非本安型，为此本船的货油泵舱通风需要满足日本船级社2013规范中第R部分中的要求[3]：非本安型元器件在货油泵舱内布置时，货油泵舱的换气次数需提高到 30次/h。据此本船货油泵舱的最终通风量确定为54000m3/h。

1.4 货油泵舱风机选型及风管布置

1.4.1 风机选型

货油泵舱的防爆等级为1级，风机需采用防爆型。考虑为防止危险气体随意扩散，货油泵舱的通风型式确定为机械排风、自然进风（负压的通风形式）。

根据本文1.1节中对本船危险区域的划分定义，货油泵舱排风口3m为半径的球状区域内属于1类危险区域，4.5m为半径的球状区域内属于2类危险区域，考虑本船的泵舱毗邻生活区，为避免从货油泵舱排出的危险气体蔓延至生活区，货油泵舱的防爆风机的排风口尽可能布置在泵舱的前壁处，且泵舱的风机排风形式采用了向上排风的形式。

货油泵舱所需通风量为 54000m3/h，考虑单台风机的风量参数及布置的方便性，风机最终的数量和型号根据以上输入条件确定选用两台CBZ-90IV型，风量27000m3/h，460Pa(Ps)防爆等级为dII BT 4。

1.4.2 风管布置

货油泵舱风管的布置要充分考虑泵舱内的空气流场情况，为保证舱内的危险气体能够顺利有效地排出舱外避免危险气体富集情况的发生，风管的布置要点如下，布置图如图4所示。

1）货油泵舱的新风进口设置在泵舱顶部的泵舱棚上，以便新风在排风机造成的负压作用下自上而下充满整个泵舱。为确保进气量，泵舱棚的左右两侧分别加装百叶窗；

2）为保证货油泵舱的舱内的危险气体可以更有效地排出舱外，吸风口的位置应尽可能布置在泵舱的A平台下，并且在泵舱底部格栅下设置吸风口以提升排气效果；

3）根据日本船级社规范中第R部分的要求[3]，在距离泵舱底部格栅以上2m处设置气动应急排风口，当货油泵舱内出现严重的危险气体富集的情况时，打开此应急排风口以加快危险气体的排出速度。气动应急排风口需在货油泵舱底部，以及泵舱入口处分别设置操作按钮；

4）在泵舱底部格栅下的通风吸口处设置气体探头，以便随时监控泵舱内的危险气体含量；

5）由于泵舱毗邻生活区，根据本文1.1节中的要求，泵舱的排风口设置在泵舱的前壁处，排风口中心点距离生活区4.5m以上的同时，还需要保证排风口距离主甲板面超过4.5m，以避免危险气体蔓延到生活区和在主甲板面富集的情况发生。

图4 泵舱通风布置图

2 结束语

依托我司22000DWT自航油船项目，以其货油泵舱通风系统的设计过程为范例，对成品油船危险区域通风系统的设计流程进行了系统的研究分析。船舶的使用目的、危险区域的划分、规范要求，以及特殊设备的特殊要求都是约束通风系统设计的重要因素，在系统设计中必须予以充分考虑。

随着海洋石油工程的不断开拓发展，与船舶及船员生命财产安全密切相关的危险区域的防护措施和手段将会越来越受到船东和船级社的关注，作为危险区域内必不可少的通风系统也势必将会受到船东和船级社的高度关注。希望本文可以为危险区域内的通风系统设计提供参考。

[1]IEC60092-502[S].1999.

[2]ISO 8861 Shipbuilding-Engine-room ventilation in diesel-engine ships-Design requirements and basis of calculations[S].1998.

[3]NK RULES FOR THE SURVEY AND CONSTRUCTION OF STEEL SHIP-Part R FIRE PROTECTION,DETECTION AND EXTINCTION[S].2013.

Ventilation System Design of Hazardous Area on Product Oil Ship

Shi Yun-yu,Liu Hao,Tong Guo-zhi

(Dalian COSCO Shipyard Co.,Ltd.,Dalian 116113,China)

Taking the 22000DWT self-propelled oil ship as an example,the paper analyzes the suitable design and arrangement for the hazardous areas ventilation system under the consideration of various influencing factors,such as the purpose and the cargo category of the ship,the class of the hazardous area,the rules of the classification society,the especial requirements of the equipment and the arrangements of the inlet and outlet.The paper offers an example of ventilation system design of the hazardous areas for reference.

oil ship; hazardous; ventilation system

U662

A

10.14141/j.31-1981.2015.06.001

石蕴玉（1987-），男，初级工程师，研究方向：常规船舶及海工项目的设计与建造技术。