1. 研究目的与意义(文献综述)
我国是一个能源消耗大国,随着我国经济实力的不断提高,能源结构和环境污染问题日益呈现出来。为响应国家可持续发展战略,节能减排的号召逐渐深入人心。2011年1月,国务院正式颁布《关于加快长江等内河水运发展的意见》,将内河水运发展上升为国家战略,提出了我国内河水运的发展目标,明确要求利用10年左右时间,建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。作为重要的交通运输工具,船舶广泛分布于我国各大河流、湖泊中。我国内河船舶目前仍面临着燃料能耗高、污染日益严重的困境,而lng凭借其经济性与环保性,目前已成为各国未来水运行业绿色可持续发展首选的清洁燃料。所以发展lng燃料动力船舶对于我国内河航运的节能减排具有十分重要的意义。
我国lng燃料动力船舶的研究和推广使用紧跟世界潮流,2010年8月,我国内河首艘lng-柴油双燃料动力船“武轮拖302号”成功试航,实现了中国内河lng燃料动力船舶“零”的突破;2013年12月,中海油珠海船舶服务有限公司投资建造的两艘全新lng双燃料港用拖轮“海洋石油521、海洋石油522”交付投产使用,开启了我国海上lng双燃料动力船专门设计、建造的新历程。截至2013年11月,交通运输部海事局已审批118艘lng双燃料船改造项目、2艘新造项目。
作为推进lng燃料动力船舶发展的重要前提,lng燃料动力船舶的安全保障是需要首先解决的重要问题。由于液化天然气(lng)的主要成份是可压缩、易燃气体甲烷,其可能产生燃烧、爆炸、冻伤、窒息等事故危害,将其作为船舶燃料,其所存在的安全风险仍然是需要解决的首要问题。
2. 研究的基本内容与方案
2.1研究目标
LNG凭借其经济性和环保性,目前已成为各国未来水运行业首选的清洁燃料。同时因为LNG的燃爆和低温特性,使LNG燃料动力船的安全风险也有别于传统船舶。本研究项目从保障LNG在内河船舶应用的安全性出发,通过对于LNG理化特性、内河LNG燃料动力船船舶布置特点、典型航段(闸坝区、桥群区、山区急流航段等)的风险特点等,针对LNG燃料动力船内河航行安全风险进行研究,并结合可接受风险程度,提出相应的航行安全风险控制对策及建议。
2.2 研究主要内容
本研究主要有以下几项基本内容
(1) LNG的理化特性
查阅资料,了解LNG的物理和化学特性,分析其燃爆和低温特性可能对船舶和船员带来的安全风险。LNG—液化天然气的主要成份是甲烷,是一种可压缩、易燃的气体,具有无色无味、无毒、无腐蚀等特性。液化天然气运输是在低温(约-163 ℃) 条件下以专用船舶进行的,属于危险品运输。
(2) 内河LNG燃料动力船船舶布置特点
ü LNG燃料动力船布置一般规定
ü 处所位置和分隔
气罐处所及气罐连接处所,充装站,机器处所,气体压缩机室和气泵室,含有气体设备的其他处所
ü 出入口和通道
ü 气闸
(3) LNG动力船安全风险分析
ü LNG燃料储存的风险
有别于传统油料,LNG需以一162℃的深冷状态储存在专用储罐中。而天然气本身具有易燃、易爆及室息的特性,深冷状态的LNG泄漏还会对船体结构产生冷脆破坏,泄漏接触常温达到一定数量时还将产生快速相变,汽化体积急剧膨胀为原来的600倍。另外,由于目前对船舶LNG泄漏、火灾等事故尚无有效地救助处置手段,一旦发生严重事故其控制、救助的成功几率非常小,这种因素使得LNG燃料动力船舶发生事故的严重后果变得更难以接受。
ü LNG燃料加注作业的风险
作为一种船舶燃料,LNG无可避免地要面临频繁加注作业的问题。LNG加注是燃料以液态深冷形式从加注站(或加注船舶、加注趸船)向船舶储罐的转移过程,其直接面临着深冷及蒸汽控制的问题,必须严格遵循系统检查、船岸(船)沟通、管系预冷、惰化、扫吹、加注、管系后扫吹、后惰化等作业流程,稍有不慎造成LNG泄漏都可能是灾难性的后果。
ü LNG燃料使船舶操纵性能变差的风险
目前国内改造的LNG燃料动力船舶均采用LNG一柴油混合燃烧方式,由此给船舶操纵性能带来的直接影响就是,船舶倒车、低速航行、高速航行及机动航行性能变差。
ü 船员误操作的风险
LNG动力船需要更加专业谨慎的操作和细致频繁的巡检来确保储罐中LNG的温度、压力的稳定及相关管系的有效密封。这些额外的操作对船员提出了更高的要求,尤其对于综合素质相对偏低的内河船员而言,这些方面都有可能出现误操作。
(4) 典型航段(闸坝区、桥群区、山区急流航段等)的风险特点
分析LNG动力船在典型航段(闸坝区、桥群区等)所面临的主要风险特点,提出相应的风险控制措施。
(5) 航行安全风险控制对策及建议
ü 制定严格的作业规程
保障LNG燃料动力船舶安全运行的一个重要方面是制定严格的操作规程,对船舶燃料加注、油气切换、轮机操作及维护等的流程和标准进行明确,每艘船舶应结合自身实际状况对此作进一步细化,以达到规范船员行为、避免误操作的目的。
ü 加强LNG动力船航行安全监管
健全内河LNG动力船相关法规规范,加强对内河LNG燃料动力船的航行监管,减少其发生碰撞、搁浅等事故的可能性。
ü 加强LNG动力船日常管理
船员是船舶运行安全最重要的保障,LNG船舶有别于传统船舶,需要船员加强船舶操作、设备维护保养、应急处置等,从而减少船舶发生危险的可能性。
2.3 技术方案及措施
研究主要综合运用文献研究法、统计分析、定量分析、定性分析、对比研究、专家咨询等方法来开展。研究初期,将采用文献研究法和统计分析法对LNG理化特性、LNG动力船风险因素进行研究,对各种风险控制与监管措施进行对比分析。随后总结LNG动力船面临的主要问题,并进行分析。然后结合已发生的LNG船舶安全事故,定量定性地的分析影响LNG燃料动力船安全的要素,主要包括LNG泄露、火灾、爆炸等。最后,结合国际上和国内的法律法规并咨询专家,对内河LNG燃料动力船规范的建设,内河航行管理控制和船员培训提出行之有效的对策及建议。
技术路线图如下所示:
路线图请参考附件
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3. 研究计划与安排
(1)2016.1.8-2016.1.13 论文选题;
4. 参考文献(12篇以上)
[1] 中国船级社.天然气燃料动力船规范.2013
[2] 陈家旺.柴油-lng内河散货船风险识别研究.中国海事,2013(2)
[3] 黄勇. lng燃料动力内河船舶时代的到来
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