罐式集装箱作为船用可移式LNG燃料罐安全性分析

金家坤，程　康，田宇忠，曹蛟龙

(中国船级社 武汉规范研究所，武汉 430022)

罐式集装箱作为船用可移式LNG燃料罐安全性分析

金家坤，程康，田宇忠，曹蛟龙

(中国船级社 武汉规范研究所，武汉 430022)

摘要：为了满足船用可移式LNG燃料罐的市场需求，基于综合安全评估方法识别罐式集装箱作为船用可移式LNG燃料罐循环使用的主要危险源，通过事件影响和原因分析,提出罐式集装箱在码头吊装、船上布置、供气连接各环节的风险控制措施和建议。

关键词：罐式集装箱；可移式LNG燃料罐；风险识别；风险控制

随着国际海事组织对船舶废气排放要求的日益严格，越来越多的船东已经使用或考虑将LNG作为船舶的清洁燃料。船用LNG燃料罐分为固定式和可移式两类[1]，目前绝大多数LNG动力船使用固定式燃料罐，由于现投入使用的LNG水上加注站点数量有限且分布不均，导致LNG动力船的大规模应用受到严重制约[2]。可移式LNG燃料罐在陆上液化站完成充装后，再通过吊装或滚装固定到船上，其“加注”作业可在现有大部分港口码头完成，不受水上加注站点的制约，因而可移式LNG燃料罐在船舶上应用逐渐得到重视。罐式集装箱(以下简称“罐箱”)兼具压力容器的高可靠性和集装箱的陆海联运优势，并已有水路运输LNG的先例[3-4]，是船用可移式LNG燃料罐的理想选择。目前国外已有企业开展罐箱作为船用可移式LNG燃料罐的设计和可行性研究[5-6]，但仅限于罐箱及相关附件的功能安全研究，未考虑码头及船上作业等潜在的风险。本文围绕罐箱作为船用可移式LNG燃料罐的特点及循环使用过程开展风险分析，提出相应的风险控制措施和建议，以期为实船应用提供参考。

1特点分析

与大部分LNG动力船使用的固定式燃料罐相比，罐箱作为船用可移式LNG燃料罐有着下列显著不同的特点。

1) “加注”操作频繁。罐箱在陆上完成LNG充装后，通过公路或铁路运输至码头再吊装上船完成“加注”作业，其尺寸和重量分别受到道路桥隧通行能力和车辆岸吊的承载能力限制，因此单个罐箱充装的LNG有效容积非常有限，一般不超过50 m3。为了保证船舶正常供气，其“加注”操作相比固定式LNG燃料罐更加频繁。

2) 与船舶供气系统软管连接。与固定式燃料罐不同，罐箱作为可移式燃料罐在船上的位置经常有所变化，因此采用软管与船舶供气系统连接，并且每次“加注”前后软管接头都要断开和重新连接。

3) 船上可堆码布置。2个及以上的固定式燃料罐在甲板上布置时，一般采用单层并排方式，其上部往往留很大空间[7]。而罐箱作为可移式燃料罐可以相互之间堆码或者与其他货物集装箱堆码，能够充分利用甲板高度方向上的空间。

尤其是符合国际标准组织系列1标准的 20或40 ft罐箱，其尺寸刚好对应集装箱船上的1或2个标准箱位，可以使得集装箱船的箱位利用率最大。

2危险识别

罐箱作为船用可移式LNG燃料罐要经历“装船—供气—卸船”的循环使用过程，专家小组采用“头脑风暴”和“假设分析技术”相结合的危险识别方法，共识别出4种主要危险源，包括吊装失效、隔离失效、供气连接失效和堆码失效。

各危险源事件后果和主要原因见表1～4。

表1　吊装失效危险源

表2　隔离失效危险源

表3　供气连接失效危险源

表4　堆码失效危险源

罐箱作为船用可移式LNG燃料罐的应用尚处于起步阶段，无法获得详细的事故资料。根据文献[8]并参考集装箱船和LNG动力船等历史事故统计，对上述事件的发生频率和后果严重性进行分级，最终建立相关风险矩阵，见表5。

表5　风险矩阵

通过风险度量得出，上述各危险源的事件风险指数处于不可接受的高风险区和可接受的低风险区之间的临界区域，但必须进一步采取合理有效的风险控制措施，以避免潜在事故的发生或事故发生后使事故危害降到最低。

3风险控制措施

1) 罐箱的检验、维护与吊装作业满足管理规定和操作指南的要求。对罐箱结构特别是结构敏感部件进行定期检验和维护保养[9]，避免罐箱“带病”运输和上船。对于罐箱吊装作业，必须满足主管机关和港口码头管理方的相关规定[10-11]，严格按照吊装程序进行操作。

2) 罐箱在船上布置时应保证足够的安全间距，必要时应对罐箱及其附件、连接管路等进行有效防护，以防止货箱跌落等事故对罐箱及供气系统造成机械损伤。任何情况下，应确保罐箱及附件有足够的通风，以防止可燃气体积聚。

3) 罐箱与船舶供气系统连接的软管及接头应定期检验和维修保养，并采取有效的泄漏防护措施。软管每次连接前应进行气密试验，确保不会有可燃气体泄漏。另外在接头下方应设置耐低温集液盘，防止LNG泄漏对甲板或罐箱结构产生低温损伤。

4) 罐箱在船上堆码应保证所有透气管出口通往露天的安全位置以防止接触潜在的火源。采用共管透气，并按照相关标准[12]进行有效系固。共管透气应满足首先考虑共管透气能力，满足所有共管的安全阀同时排放的安全指标(容量、速率)；另外考虑接头良好密封性能，避免BOG在接头泄漏；其次考虑共管接头柔性要求，以防止堆码时角件偏置导致共管不对中；最后考虑共管连接易拆卸，最大程度降低对罐箱装卸影响。罐箱系固应能承受船舶可能产生的最大运动载荷，以防止罐箱在恶劣海况发生跌落事故，造成LNG泄漏等重大事故。

5) 建立多级风险防控应急预案。罐箱作为船用可移式LNG燃料罐，与船舶供气系统的连接管路要经常拆装，使得LNG泄漏的风险增加。因此需要对罐箱与上述连接管路中存在较大泄漏风险的区域，建立多级风险防控应急预案(见图1)，以保证船舶人员安全。

图1　多级风险防控应急预案

4建议

1) 罐箱作为船用可移式LNG燃料罐的主要危险源包括吊装失效、隔离失效、供气连接失效和堆码失效，应建立多级风险防控应急预案将风险控制在最低水平。

2) 港口监管机构应加强罐箱的称重和保养检查，吊装作业严格遵守港口危险品相关管理规定要求。

3) 罐箱在船上布置时应保证足够的安全间距和良好的通风条件。

4) 罐箱应通过软管与船舶供气系统连接，连接前进行气密试验，采取有效的泄漏防护措施。

5) 罐箱在船上堆码应进行有效系固，所有透气管出口应通往露天的安全位置。

对于大量罐箱在船上作为可移式LNG燃料罐使用，建议考虑使用共管透气方案，并保证每个罐箱与供气管路之间有效隔离，且不会对其他罐箱的有效性造成影响。

参考文献

[1] IMO. Draftinternational code of safety for ships using gases or other low-flashpoint fuels [S].2014.

[2] LR.LNG-fuelled deep sea shipping[R].2012．

[3] 彭建华.液化天然气罐式集装箱水路运输试验及分析[J].中国航海,2007(2):52-54.

[4] Facts Global Energy. Liquefied natural gas for hawaii: policy, economic, and technical questions[R].2012.

[5] Marine Service GMBH. LNG as fuel for conventional ships[R].2013.

[6] SAMI J. ANTEROINEN. Pushing LNG technology boundaries [J]. Twentyfour7,2013(4):66-70．

[7] 石国政,张晖,范洪军.天然气燃料动力船燃料加注模式研究[J].船海工程,2013(6):57-60.

[8] 中国船级社.船舶综合安全评估应用指南[M].北京：人民交通出版社，2015.

[9] IMO. International convention for safe containers, 1972[S]. IMO, 2014.

[10] 交通运输部.水路危险货物运输管理规定(征求意见稿)[S].北京：交通运输部，2014.

[11] 危险货物集装箱港口作业安全规程：JT 397—2007[S].北京：中华人民共和国交通部，2007.

[12] 中国船级社.货物系固手册编制指南[S].北京：人民交通出版社，2014.

Safety Research of Portable Marine LNG Fuel Tank by Using the Tank Containers

JIN Jia-kun, CHENG Kang, TIAN Yu-zhong, CAO Jiao-long

(Wuhan Rule and Regulation Research Institute, China Classification Society, Wuhan 430022, China)

Abstract:In order to satisfy the market application requirements of portable LNG fuel tank on ships, the main dangerous sources are presented in the cycle using process of portable LNG fuel tank by using tank containers based on the formal safety assessment. By means of accidents' effect and reason analysis, some risk control measures and suggestions are proposed about the tank containers, including lifting on port, arrangement on ship and connection of gas supply pipes.

Key words:tank containers; portable LNG fuel tank; risk identification; risk control

DOI:10.3963/j.issn.1671-7953.2016.03.004

收稿日期：2015-08-24

基金项目：工业与信息化部高技术船舶科研项目

第一作者简介：金家坤(1983—)，男，硕士，工程师 E-mail:jkjin@ccs.org.cn

中图分类号：U674.13

文献标志码：A

文章编号：1671-7953(2016)03-0018-03

修回日期：2016-01-12

研究方向:LNG水上安全应用