LNG-柴油双燃料船舶危险防爆控制
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摘 要：随着国家提出加快建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系的战略目标，LNG作为柴油的替代能源在内河船舶上的应用正在逐步展开，并且初见成效。但LNG除低温破坏性外，其一旦泄露，就会立即挥发和空气混合形成爆炸性气体，遇明火即会爆炸。鉴于此，本文主要结合目前国内在建的lng-柴油双燃料动力内河散货船舶，分析其电气危险区域划分及防爆注意事项。
关键词：LNG 船舶电气 危险区域 防爆
引言
近两年来，LNG-柴油双燃料动力内河船舶的研发及应用开展得如火如荼。改建的双燃料船舶，像“轮渡302”，“长迅3号”等已经正式投入营运，目前运行良好并产生了较好的经济、环保及社会效益。各地的新建双燃料内河船舶也在紧锣密鼓中建造。但现行改建船舶受自身条件的限制且作为试验船，危险区域保护及危险区域中机电设备的安装都有待进一步完善。新建内河船舶则不同，是在按照CCS《气体燃料动力船检验指南》及相关规范、法规来建造的，从设计到制造是一个比较完善的过程。双燃料动力船不同于一般的危险品运输船舶，其危险区域的划分有其自身的特殊性，下面以正在建造的某3100吨级双燃料散货船为例介绍其危险区域划分及电气防爆。
LNG介绍
LNG即液化天然气，主要成分为甲烷，气化后比空气轻，一旦泄露扩散会很快。空气中天然气浓度达到15%以上时，可以正常燃烧；浓度为5%~15%时，遇到明火即可发生爆炸，这个浓度范围即为天然气的爆炸极限，爆炸瞬间产生高温、高压，其破坏力和危险性都很大。
双燃料散货船危险区域的划分
本双燃料散货船无气体燃料压缩机室、气体燃料泵舱，机舱为ESD型防护式机器处所，储气罐放在主甲板尾部。
0区，系为连续出现或长时间出现爆炸性气体环境的区域。对应于本双燃料散货船舶为LNG储气罐内部、用于储气罐压力释放或其他透气系统的任何管路、内含气体燃料的管路和设备。
1区，系为在正常情况下可能出现爆炸性气体环境的区域。在本双燃料船舶上则指：
气罐处所。
距离气罐处所出口、气体或蒸气出口、燃料总管阀门、其他气体阀、气体管法兰、气体燃料泵舱通风出口和为让温度变化产生少量气体或蒸气混合物流动而设置的储气罐压力释放口3m以内的开敞甲板上的区域或甲板上的半围蔽处所。
开敞甲板上的包括气体燃料总管阀的防溢挡板以内及挡板向外延伸3m、并不高于甲板以上2.4m的处所。
气体燃料管路所在的围蔽或半围蔽处所。
该船机舱为ESD型防护式机器处所，正常情况下视为非危险区域，但当出现气体泄漏时，该处所即变为1类区。
2区，系为在正常情况下不太可能出现爆炸性气体环境的区域，即使出现，出现的频率低并且存在时间短。具体到本船则指距离1类区的开敞或半围蔽处所1.5m以内的区域。
图1 主甲板尾部危险区域划分图
图1为该船主甲板尾部危险划分图，其中气罐内部为0类区域，此图未画气罐内部，主要区分了气罐外部的1类及2类危险区域，其中方格区为1类区域，斜线区为2类区域。
由于该船LNG储气罐为双层金属罐，与LNG接触的内层材质为低温钢，外层材质为碳钢，中间为绝热层，所以船舶设计时考虑罐体本身是安全的，危险区域以罐体上的扫舱进出液口、放散口及罐体旁边的气化撬为中心来确定危险区域。以它们为中心3m范围内的球面内是1类区域，3m范围外到1.5m范围内为2类区域。
该船为内河航运船舶，主甲板尾部区域较小，从图中可以看出，尾部信号灯桅杆、舵机舱及居住舱室的部分都在危险区域范围以内。尾部主甲板区域内不允许再布置其他的电力电气设备。
电气设备的选择及安装
LNG的主要成分为甲烷，甲烷允许电气设备的最高表面温度可达537℃，超过了爆炸性气体引燃温度设备的温度组别T1，防爆类别目前没有明确的指向，本船经各方面专家讨论，向石油产品靠拢，选择IIA，T3。这样本船的1类和2类危险区域电气设备选择IIA，T3以上的防爆设备就可以了。
目前本船0类危险区域像气罐内安装的是气罐厂家自带的本安型传感器，1、2类危险区域采用的是IIB，T3等级以上的防爆设备。危险区域的火警按钮采用的是ExibIIC,T6，感温和感烟探头选择ExIIB,T5，火焰探测器则高于ExIIB,T3。
由于LNG气体泄漏时，整个机舱变成1类危险区域，作为后备安全措施，机舱所有灯具、开关、风机、感烟感温探头、可燃气体探头、警铃、警灯都为满足要求的合格防爆型，并且机舱的任何位置都保证有两套相互独立的固定式气体探测器有效覆盖。当机舱出现可燃气体泄漏时，这些防爆设备还应继续工作，以保证基本的船舶安全。同时，机舱LNG气体管路3m范围内也应安装合格的防爆电气设备。
室外危险区域一律采用防爆电气设备，包括灯具和开关，安装时严格要求穿钢管敷设，室内像机舱、舵机舱则选用CEF82乙丙绝缘氯丁内套铜丝编织铠装船用电力电缆，要求电缆的铠装一定要在设备内部良好接地，且保证进线处的密封，设备的外壳亦良好接地。探火、防火和报警系统除本安型电缆外，选用CEF82/NA型的耐火电缆。
碰到的问题
见图1，由于该船尾部长度空间有限，尾部信号灯桅杆划在了2类危险区域内，那么尾部信号灯，包括尾灯、尾锚灯应为防爆灯具或无火花型设备，而实际市场中并无防爆型信号灯具卖，这个问题一度成为一个瓶颈问题。后来通过升高尾部信号灯桅杆解决了这个问题。如图，以储气罐扫舱进液口为中心划圆（3m的1类区域，1.5m的2类区域），进液口到尾信号灯桅杆的水平距离取3.5m，尾信号灯桅杆高度在进液口和其之间的水平连线之上取3.5m，则有如下公式：
(3.52+3.52=24.5)m>（3+1.5）2m=20.5m；
可见只要尾信号灯桅杆到储液罐扫舱进液口为中心的水平距离大于3.5m，尾信号灯桅杆高度在扫舱进液口和其之间的水平连线之上大于3.5m，就能保证尾部信号灯具处于危险区域之外，普通的船用信号灯具即满足相关要求了。
结束语
目前，双燃料船舶属于船舶行业的新生事物，还处于一个摸索完善的阶段，希望通过本文的介绍，能给后续其它双燃料船舶的电气设计、施工及现场检验提供一点可以借鉴的经验。
（作者单位：中国船级社武汉分社）