液化天然气(LNG)船舶安全运输管理

22
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
Moss球型液货舱
23
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
Moss 型LNG船舶
24 交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
Moss 型LNG船舶
10
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
3、低温 （2）结冰 货物系统中的水分，如潮湿的气体和露点温度较高的 惰性气体中携带的水分以及溶解在货物中的水分，都会由 于液化气货物的低温而结冰。结冰的危害同水合物一样， 都会对货泵、阀门、传感器管路、喷淋管路和液位测量设 备等造成损坏或堵塞。 （3）对人体的危害 低温LNG与人员的身体相接触，会从皮肤上吸收显热， 并且由于汽化而吸收潜热，因此裸露的皮肤会被冻伤。并 且，当人体暴露在 0℃以下的环境中，持续工作一段时间 后，将造成永久性的伤害。
8 交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性 3、低温
LNG以低温常压方式储存，工作温度为-162℃。 如此低温物质一旦泄漏，如果接触到常温管材或设 备，就可能发生脆裂现象；如果接触到作业人员， 就会造成严重冻伤。 LNG低温引起的危险性主要即指由于LNG意外泄 漏等形成的低温从而造成的船舶构造、设备的损坏 和对人体造成的伤害。
1951年，第一个提出天然气液化运输的是美国实业家 威廉· 伍德，其理念是对天然气进行液化，并储存在陆地 上的罐中，然后用驳船进行运输。 1954 年，英国设计了14000吨圆柱型舱的甲烷运输船。 1959年1月25日，“甲烷先锋号”开始了第一次历史 性航行，并获得了成功。 1960年，英国与阿尔及利亚签订了为期15年的100万 SCF/d 的LNG 运输合同，同时开始建造商业船“甲烷公 主”和“甲烷进步”。 1961年，法国试验船开始改建，于1962年完工，经试 验成功。 1965年，法国建造了25500 m3的“朱丽沃”号，并签 订了为期15年 5000万SCF/d的LNG运输合同。
液wenku.baidu.com天然气（LNG）船舶安全运输管理 ——船舶靠离泊和装卸作业安全管理
交通运输部水运科学研究院
谢天生
液化天然气（LNG）船舶安全运输管理 ——船舶靠离泊和装卸作业安全管理
LNG危险有害特性
LNG船舶构造及危险源识别
LNG船舶靠离泊和船岸衔接过程中的危险源辨识
LNG装卸作业火灾爆炸事故模拟
7
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
2、易蒸发
LNG（按甲烷考虑）的沸点为-162℃，在常温下极易蒸发，极 易产生燃烧爆炸所需的蒸气量。LNG一旦从容器中泄漏出来，一 小部分立即急剧气化成蒸气（即天然气），剩下的泄漏到地面或海 上，沸腾气化后与周围空气混合生成冷蒸气雾，在空气中冷凝形成 白烟，再稀释受热后与空气形成爆炸性混合物（或称可燃性气云）。 爆炸性混合物若遇到点火源（最小点火能量为0.28mJ），将引发 闪火或蒸气云爆炸等事故。 LNG泄漏后形成的冷气体在初期比周围空气重，易形成云层或 层流。泄漏的LNG的气化（蒸发）量取决于地面和大气的热量供 给，刚泄漏时气化率很高，一段时间以后趋近于一个常数，如果泄 漏的LNG数量较大，这时余留在地面的LNG就会在地面上形成一 种液流。若无围护设施，则泄漏的LNG就会沿地面扩散，遇到点 火源可引发池火灾。
31 交通运输部水运科学研究院
29
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶靠离泊和船岸衔接过程中的危险源辨识
LNG船及接收站全球事故案例分析
自1985年以后，球 型LNG船的事故数 占全部事故数的比 例有较大下降，占 33%;对应的薄膜型 LNG船则占61%， 事故数比例有较大 的增加。
1985年以后不同LNG船型在事故中所占比例
LNG 船舶的结构设计
薄膜型液货舱
Gaz Transport和HTechnigazH薄膜型货舱内部
20 交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
薄膜型LNG船舶
21 交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
Moss球型液货舱 Moss 球型液货舱由 铝球罐、绝缘层、外 壳、支撑罐裙以及管 塔组成。 该型液货舱由于设计 良好，因此迄今具有 良好的安全纪录。船 舶从没有因为货舱系 统的不足或损伤而停 止运营。
14
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
6、压力特性及危害 （2）压力叠加与翻滚 对于LNG船舶或岸站储罐，在装货过程中，如果装入的 液货与舱内原液货的温度不同，则两种密度不同的液体在 混合过程中，由于温度差会导致货物翻滚，同时会有大量 蒸气剧烈释放并伴有压力上升现象。 （3）液货舱负压 正常情况下，无论载货与否，LNG船舶货舱内为低正压。 当在某些特殊情况下货舱内出现负压时，除可能会吸入空 气外，还可能会破坏货舱结构。对于屏蔽材料很薄的薄膜 式液货舱要尤为注意，因为较小的负压或压力差就极易损 坏货舱结构。
4.74
2.59 0.57 0.54 0.01 0.00 0.09
55.6 458 43.7 54.7
6
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
1、易燃易爆 LNG及其蒸发产生的天然气的最主要成分为甲烷。 对照《原油和天然气工程设计防火规范》（GB501832004），LNG属于液化烃，为甲A类火灾危险物质，甲 烷气体属于甲类可燃气体，它们均属于高度易燃易爆物 质。 LNG火灾的特点是：火焰传播速度较快；质量燃烧 速率大（地上和水上燃烧速率分别达到0.106kg/m2s和 0.258kg/m2s，约为汽油的2倍）；火焰温度高、辐射热 强；易形成大面积火灾；具有复燃、复爆性；难于扑灭。
18
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
薄膜型液货舱 薄膜型液货舱 主要有两种型式， 分别为Gaz Transport和 HTechnigazH。 两者较为相似， 均采用具有良好 弹性的薄钢“薄膜” 围护货舱。
19
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
30
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶靠离泊和船岸衔接过程中的危险源辨识
LNG船及接收站全球事故案例分析
根据事故的不同性质，可将LNG船事故案例划分为 八个大类: Col——碰撞:撞击或被别的船只撞击 Gul——触礁/搁浅:触到海底或搁浅 Cnt——与其他物体/船舶触碰:与其他物体或船只发生 触碰 FE——火灾/爆炸 EM——装备/机械失灵；引擎失灵，推力丧失，操舵 失灵等 HW——恶劣天气 L/U——装载/卸载事故：泄漏，溢出，翻转等 CCS——货物控制系统事故:货物损失，液货摇晃严重， 液氮泄漏等。
液化天然气（LNG），LNG是以甲烷为主要成分的混合物，其组 成如下图所示。
5
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
主要特性参数:
组成 C1
体积百分比 91.46
C2
C3 I-C4 n-C43 I-C5 n-C5 N2 物性参数 华白指数 密度（LNG） 热值（体积） 热值（质量） MJ/m3(n) kg/m3 MJ/m3(n) MJ/kg
17 交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
八十年代，LNG船舶货舱容积12.5万立方米为主流船 型； 九十年代，13.5～13.8 万立方米为主流船型； 21世纪初则以14.5万立方米为主流船型。 目前新造船舶已出现16万立方米以上的新船型，某些 主要从事LNG船舶建造的厂家正在设计和开发20万立方 米的超大型LNG船舶。 LNG船舶的货物围护系统主要有三种类型，分别为薄 膜型、球型和棱柱型（如图3.2所示）。
13 交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
6、压力特性及危害 （1）高压危害 LNG船舶在载货运输过程中，由于外界热量的传 递，处于封闭的液货系统温度会升高，货舱蒸气压力 变大，一旦压力高于设计许可值，就会对系统造成损 坏或形成危险。因此在操作时，如打开阀门、盲板等 设备前，应利用仪表等观察、判断系统内部是否存 在高压蒸气或液体，以免对人员、设备造成损害。
LNG船舶靠离泊和装卸作业安全管理
2
交通运输部水运科学研究院
二、制定目的
3
交通运输部水运科学研究院
一、定义
指港口经营企业（单位）在港口危险货物生 产活动中将危险因素、有害因素控制在安全 范围内以及预防、减少、消除危害所配备的 装置（设备）和采取的措施。
4
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
11 交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
4、快速相变特性
温度不同的两种液体在一定条件下接触时可产生爆 炸力，称为快速相变现象， LNG与水接触时，尽管不 发生燃烧，但具有爆炸的所有其他特征。
12
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
5、热膨胀性与热外溢 LNG具有较大的热膨胀系数，以液态的甲烷为例，假如 在-40℃时的体积为1，当温度上升至0℃时其体积即膨胀至 1.094，体积增大了9.4%；温升至40℃时其体积将膨胀至 1.236，体积增大了23.6%。对于一个装满液化气的密闭容 器来讲，它将难以承受这种由液体热膨胀而产生的压力。 另外，在新装LNG注入液货舱之后，如果与舱中残留的 密度不同的残留液化气没有很好的混合，即会导致冷而轻 的液化气在上层，热而重的在下层，热量以热波的形式自 下而上传递，从而导致上层的液化气体积膨胀并大量蒸发， 液货舱内压力迅速升高，最终造成大量液化气外排。这种 现象称为“热外溢”，也是造成液化气事故的一个重要原 因。
15 交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
7、LNG的毒理特性 天然气为无毒窒息性气体，但常因其成分中含有 一定的水等杂质，对设备和管道有一定的腐蚀性，空 气中LNG含量过高或氧含量不足时，对人体产生窒息 作用。
16
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的发展历史
25 交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
棱型液货舱 棱型液货舱货物 围护系统和球型 液货舱相似，但 在形状上不同， 货舱结构类似“B” 型。
26
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶的结构设计
棱型 LNG船舶
27 交通运输部水运科学研究院
LNG船舶构造及危险源识别
LNG 船舶系统安全 船员因素 船舶因素 航行与作业环境因素 营运管理因素
图 3-16： LNG 船舶系统安全影响因素
LNG 船舶LNG船舶在营运过程中安全影响因素
LNG 船舶系统安全
船员因素
船舶因素
航行与作业环境因素
营运管理因素
28
交通运输部水运科学研究院
LNG船舶靠离泊和船岸衔接过程中的危险源辨识
LNG船及接收站全球事故案例分析
根据LNG船船型的不 同，在158个LNG船 事故案例中，有58个 案例中的LNG船为薄 膜型，80个案例中的 LNG船为球型，18个 案例中的LNG船为其 它类型，另外2个案 例的船型未知。
球型LNG船发生事故的比例最高，薄膜型次之，其他类型LNG船最低。但 进一步分析可知，占目前全部LNG船只数量仅5%的其它类型LNG船的事故 却占了全部事故数量的11%，这意味着该类船型有相对较高的事故发生率。
9
交通运输部水运科学研究院
LNG危险有害特性
LNG危险有害特性
3、低温 （1）对船体、设备的破坏 由于LNG船舶液货系统在设计时已考虑了货物的低 温性，并采用了耐低温的材质与结构，因此低温LNG对 船体和设备的损害总是发生在LNG货物意外泄漏、外溢 时。当超低温的LNG和普通非耐低温的船体、设备接触 后，会使碳钢迅速减少韧性和伸延性，材料脆化，产生 龟裂、破碎。这主要是由于局部的冷却而产生了过度的 热应力，造成钢板严重丧失延展性，最终形成无法控制 的破裂从而危害了整个船体结构。