采用C货舱的LNG运输船货物系统危险区域划分研究

谢小波，何金平，高秋玲

(1. 中海油能源发展采油服务公司 天津300452；2. 天津大港油田集团工程建设有限责任公司 天津300272)

0 引 言

随着世界能源结构的调整，各国对天然气的需求量与日俱增，因此LNG 运输船在造船工业中的份额不断加大。近年来，LNG 运输船队迅速增多，远洋运输的大型 LNG 运输船体积越来越庞大，新一代Qmax 级LNG 运输船已投入营运，各国用于LNG 各港口间调配运输的中小型LNG 运输船队伍也日渐壮大。

目前在全球运营的中小型LNG 运输船大都采用独立C 型货舱，该货舱是一种半冷半压式的压力容器，其主要形式有单圆筒、双圆筒和三圆筒型，货舱温度设计为-163 ℃。该类型货物维护系统设计中，针对以货舱、货舱外处所、货物管系、透气系统等的布置，开展危险区域划分设计。本文根据相关规范要求，阐述危险区域划分的要点，对船舶电气设备的防爆等级选型等关键技术要求进行分析，为该类型船舶设计建造提供参考。

1 危险区域划分概述

1.1 危险区域的概念

危险区域是指通常可能聚集易燃或易爆气体、蒸气、粉尘或爆炸物的区域[1]。LNG 运输船船舶，主要涉及液化天然气的存储与运输，其货物系统主要是可燃性和爆炸性极强的甲烷气体。在LNG 运输船设计建造中，对危险区域进行识别和划分，合理地选择防爆电气设备、电缆和机械装置，可以最大程度地消除潜在引爆源以避免发生安全事故。

1.2 危险区域的分类

对于危险区域的划分，世界各国对其划分不同，但大致可以分为两大派系：我国和大多数欧洲国家采用国际电工委员会(IEC)的分类方法，而以美国和加拿大为代表的其他国家则采用北美分类方法。我国根据拟使用防爆电气设备的选择，依据爆炸性气体存在的可能性及存在的时间长短，将危险区域等级划分为3 类[2](表1)。

表1 危险区域等级划分表Tab.1 Classification of hazardous areas

1.3 针对危险区域的安全性设计

对于LNG 运输船这种高科技特种船舶，需要从船舶总体设计中危险区域划分、设备选型、总体布置、监测报警各方面采取有效措施，开展危险区域针对性设计。LNG 运输船危险区域的危险品主要是甲烷气体，为防止可燃气体扩散，对危险区域实行边界化控制，在设计中对船舶船体结构、门、舱盖、电缆穿舱件等进行气密分隔。在总体布置中，危险区域的布置应尽量远离易发生火灾的场所，如机舱等处所[3]。在可能容易产生危险气体聚集的区域，应当设计可燃气体检测报警装置，也可以增加相应的防爆型通风装置等，以减少危险气体的聚集或降低危险气体浓度。危险区域内的机械装置、电气设备、管系等设备应通过焊接、栓接、导线同电位跨接等手段可靠连接，避免静电产生[4]。

2 LNG运输船危险区域划分设计

2.1 某LNG运输船危险区域划分实例

某LNG 运输船，货物系统采用独立的C 型货舱，货舱设计为-163 ℃压力储罐。在货物系统设计中，根据其介质以及危险气体存在的环境，依据危险区域等级划分定义，对货舱内部、管线、透气桅、气穹等区域进行危险区域划分，制定危险区域划分图，如图1 为某LNG 运输船危险区域划分图(局部)。

2.2 电气设备选型

危险区域的电力装置设计应使设备和线路布置满足规范要求，特别是将正常运行时能产生火花的设备布置在爆炸性环境以外。当需要设置在危险区域内时，应布置在爆炸危险较小的位置，并采用防爆型设备。

图1 某LNG船危险区域划分局部图Fig.1 Hazardous area division of LNG carrier

设计中，在满足生产工艺及安全的前提下，应减少防爆电气设备的使用数量。爆炸性环境内的电气设备及线路应符合该环境条件对该设备的要求。爆炸性环境内所用防爆电气设备应符合现行国家标准GB 3836.1《爆炸性环境第1 部分：设备通用要求》的规定[5]。

防爆电气设备应根据爆炸性危险区域的等级和爆炸危险物质的类别、级别和组别进行选型，并符合安全可靠、经济合理的原则。防爆电气设备分为2 类：Ⅰ类为煤矿井下用电气设备，Ⅱ类除矿井以外的场所使用的电气设备。Ⅱ类电气设备，按其适用于爆炸性气体混合物最大试验安全间隙或最小点燃电流比，细分为ⅡA、ⅡB、ⅡC 3 类，并按其最高表面温度分为T1～T6 共6 组[6]。

LNG 运输船货物系统设备的选型，依据危险区域划分图，开展设备选型。设备选型参照表2。types in hazardous areas

表2 气体爆炸危险场所用电气设备防爆类型选型表Tab.2 Selection of explosion-proof electrical equipment

3 结 语

LNG 运输船的设计和建造过程中，危险区域的设计与划分直接关系着船舶本身的安全及日后的运营安全。LNG 船舶货物系统是船舶的核心内容，针对货物系统开展危险区域的分类与划分，明确船舶危险区域的范围和等级，并有针对性地开展危险区域管理，指导船舶整体布置与危险区域内的电气设备选型至关重要。

本文以对某C 型货舱LNG 运输船危险区域划分为实例，阐述该类型船舶危险区域划分的依据和电气设备选型依据，旨在为该类型船舶设计中危险区域划分提供参考。