石蘊玉，劉 浩，佟國志

（大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，大連 116113）

成品油船危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計

石蘊玉，劉 浩，佟國志

（大連中遠(yuǎn)船務(wù)工程有限公司，大連 116113）

本文以我司承建的22000DWT自航油船貨油泵艙為例，分析了危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)合理設(shè)計與布置需要的多方面的影響因素，如船舶的用途及裝載貨品的種類、危險區(qū)域的等級、船級社的規(guī)范要求、區(qū)域內(nèi)相關(guān)設(shè)備要求、進排風(fēng)口的布置等因素作用情況下的系統(tǒng)設(shè)計流程。為危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計提供了一個參考范例。

油船；危險區(qū)域；通風(fēng)系統(tǒng)

0 引言

近年來隨著海洋工程的發(fā)展，以及對原油、成品油、LNG的開采運輸需求的增加，相應(yīng)地對鉆井船、自升式鉆井平臺、FPSO、油船、LNG運輸船等船型的需求也愈來愈多。然而船東在利用此類高附加值海工船舶創(chuàng)造高利潤的同時，對船舶的安全性可靠性的要求也逐漸變高，因此對關(guān)系到船舶及船員安全的危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)的要求也逐漸重視并嚴(yán)格起來。

船舶的用途及裝載貨品的種類、危險區(qū)域的危險等級、船級社規(guī)范要求、區(qū)域內(nèi)的設(shè)備情況、進排風(fēng)口的布置位置、風(fēng)機的選型等均是合理設(shè)計危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)需要充分考慮的因素。本文以我司承建的22000DWT自航油船的貨油泵艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計為依托，分析研究了影響成品油船危險區(qū)域通風(fēng)設(shè)計的因素，以及實現(xiàn)滿足要求的設(shè)計方法。

1 22000DWT自航油船的貨油泵艙通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計分析

1.1 危險區(qū)域的定義及劃分

本船型所裝載的貨物為閃點 60℃以下的散裝重燃油和柴油等成品油。參照IEC60092-502[1]中的要求，對于載運閃點不超過60℃的成品油船，本船的下列區(qū)域應(yīng)視為危險區(qū)域，對應(yīng)的等級如下。示意圖見圖1和圖2。

0級危險區(qū)域（ZONE 0）：液貨艙、污油艙、任何液貨艙及污油艙的釋壓或其他透氣系統(tǒng)管組，含液貨或產(chǎn)生可燃?xì)怏w或蒸汽的管子或設(shè)備；

1級危險區(qū)域（ZONE 1）：毗鄰液貨艙的隔離空艙及固定壓載艙、液貨泵艙。離任何液貨艙出口、氣體或蒸汽出口、液貨總管閥、液貨閥、液貨管道法蘭、液貨泵艙通風(fēng)出口，以及讓由溫度變化產(chǎn)生的少量氣體或蒸汽混合物流出的液貨艙卸壓開口3m以內(nèi)的露天甲板區(qū)域或露天甲板上半圍蔽處所。在裝卸液貨或壓載時通過大量氣體或蒸汽混合物的液貨艙氣體出口上，以出口半徑為中心，6m半徑，無限高度的垂直圓柱內(nèi)，以及在出口以下6m半徑的半球的露天甲板區(qū)域或露天甲板上的半圍蔽處所。在離液貨泵艙進口、液貨泵艙通風(fēng)進口、隔離空艙或其他1類危險區(qū)域處所開口1.5m以內(nèi)的露天甲板區(qū)域或露天甲板上的半圍蔽處所。在液貨總管閥周圍的溢流擋板之內(nèi)及外面3m范圍內(nèi)，甲板上高度2.4m以下的露天甲板區(qū)域。油管倉庫、氧氣間、乙炔間、油漆間、蓄電池室等；

2級危險區(qū)域（ZONE 2）：危險區(qū)域1以外的露天或半圍蔽處所1.5m的周圍區(qū)域，但圓柱和半球區(qū)域外的4m范圍。從圍擋任何溢出物的圍板延伸，與住艙或操作處所分離，在圍板外3m以內(nèi)，至甲板上2.4m高度范圍內(nèi)的露天甲板區(qū)域。如能保證自然通風(fēng)不受限制，在全部上方（包括液貨艙區(qū)的全部壓載艙）、船的全寬、從最前和最后的液貨艙壁分別向前和向后延伸3m，甲板上高度2.4m之內(nèi)，包圍1類危險區(qū)域的露天或半圍蔽處所的露天甲板區(qū)域。氧氣間、乙炔間、油漆間、蓄電池室、化學(xué)品庫的開口1m半徑以內(nèi)的露天區(qū)域。

圖1 危險區(qū)域劃分圖（1）

1.2 貨油泵艙的設(shè)備布置情況及通風(fēng)需求

按照危險區(qū)域劃分情況，本船的貨油泵艙為 1級危險區(qū)域。艙內(nèi)設(shè)備布置情況為（見圖3）：洗艙加熱器一臺（100m3/h，20℃至90℃）、氣動隔膜泵一臺（10m3/h，0.35MPa）、壓載水處理單元兩臺（650m3/h）、貨油泵兩臺（1500m3/h，1.0MPa）、專用壓載泵兩臺（650m3/h，30MLC）、掃艙泵一臺（200m3/h，1.0MPa）。本船的規(guī)格書中要求貨油泵艙的通風(fēng)換氣次數(shù)為20次/h。

圖3 貨油泵艙布置圖

1.3 貨油泵艙的通風(fēng)量計算

本船貨油泵艙所需通風(fēng)量的確定是通過對設(shè)備散熱量、環(huán)境輻射散熱所需的風(fēng)量與貨油泵艙換氣次數(shù)所需的風(fēng)量進行比較，取兩者之間的較大值作為本船貨油泵艙的所需風(fēng)量，具體計算如下：

1）設(shè)備散熱量、環(huán)境輻射散熱所需風(fēng)量的計算

本船的夏季外界最高氣溫為 35℃，根據(jù) ISO 8861[2]艙室內(nèi)的溫升選取 10K，散熱所需的風(fēng)量計算公式為：

式中，q為貨油泵艙散熱計算所需風(fēng)量m3/s；Qc為貨油泵艙內(nèi)設(shè)備總散熱量～21kW；Qh為貨油泵艙內(nèi)吸收輻射熱量～35kW；ρ為空氣密度值1.13kg/m3（外屆溫度35℃，相對濕度70%，氣壓101.3kPa）；c為空氣比熱值1.01kJ/kg.K；ΔT為溫升10K。

經(jīng)計算：

2）換氣次數(shù)所需風(fēng)量計算：

本船貨油泵艙容積約為1800m3，規(guī)格書中換氣次數(shù)要求為20次/h，則所需的風(fēng)量大小為：

3）貨油泵艙通風(fēng)量的最終確定

通過對換氣風(fēng)量q與qv的比較，選取qv作為貨油泵艙的理論通風(fēng)量。

然而，由于壓載水處理裝置位于貨油泵艙內(nèi)，且該壓載水處理裝置的電氣部分為非本安型，為此本船的貨油泵艙通風(fēng)需要滿足日本船級社2013規(guī)范中第R部分中的要求[3]：非本安型元器件在貨油泵艙內(nèi)布置時，貨油泵艙的換氣次數(shù)需提高到 30次/h。據(jù)此本船貨油泵艙的最終通風(fēng)量確定為54000m3/h。

1.4 貨油泵艙風(fēng)機選型及風(fēng)管布置

1.4.1 風(fēng)機選型

貨油泵艙的防爆等級為1級，風(fēng)機需采用防爆型?？紤]為防止危險氣體隨意擴散，貨油泵艙的通風(fēng)型式確定為機械排風(fēng)、自然進風(fēng)（負(fù)壓的通風(fēng)形式）。

根據(jù)本文1.1節(jié)中對本船危險區(qū)域的劃分定義，貨油泵艙排風(fēng)口3m為半徑的球狀區(qū)域內(nèi)屬于1類危險區(qū)域，4.5m為半徑的球狀區(qū)域內(nèi)屬于2類危險區(qū)域，考慮本船的泵艙毗鄰生活區(qū)，為避免從貨油泵艙排出的危險氣體蔓延至生活區(qū)，貨油泵艙的防爆風(fēng)機的排風(fēng)口盡可能布置在泵艙的前壁處，且泵艙的風(fēng)機排風(fēng)形式采用了向上排風(fēng)的形式。

貨油泵艙所需通風(fēng)量為 54000m3/h，考慮單臺風(fēng)機的風(fēng)量參數(shù)及布置的方便性，風(fēng)機最終的數(shù)量和型號根據(jù)以上輸入條件確定選用兩臺CBZ-90IV型，風(fēng)量27000m3/h，460Pa(Ps)防爆等級為dII BT 4。

1.4.2 風(fēng)管布置

貨油泵艙風(fēng)管的布置要充分考慮泵艙內(nèi)的空氣流場情況，為保證艙內(nèi)的危險氣體能夠順利有效地排出艙外避免危險氣體富集情況的發(fā)生，風(fēng)管的布置要點如下，布置圖如圖4所示。

1）貨油泵艙的新風(fēng)進口設(shè)置在泵艙頂部的泵艙棚上，以便新風(fēng)在排風(fēng)機造成的負(fù)壓作用下自上而下充滿整個泵艙。為確保進氣量，泵艙棚的左右兩側(cè)分別加裝百葉窗；

2）為保證貨油泵艙的艙內(nèi)的危險氣體可以更有效地排出艙外，吸風(fēng)口的位置應(yīng)盡可能布置在泵艙的A平臺下，并且在泵艙底部格柵下設(shè)置吸風(fēng)口以提升排氣效果；

3）根據(jù)日本船級社規(guī)范中第R部分的要求[3]，在距離泵艙底部格柵以上2m處設(shè)置氣動應(yīng)急排風(fēng)口，當(dāng)貨油泵艙內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的危險氣體富集的情況時，打開此應(yīng)急排風(fēng)口以加快危險氣體的排出速度。氣動應(yīng)急排風(fēng)口需在貨油泵艙底部，以及泵艙入口處分別設(shè)置操作按鈕；

4）在泵艙底部格柵下的通風(fēng)吸口處設(shè)置氣體探頭，以便隨時監(jiān)控泵艙內(nèi)的危險氣體含量；

5）由于泵艙毗鄰生活區(qū)，根據(jù)本文1.1節(jié)中的要求，泵艙的排風(fēng)口設(shè)置在泵艙的前壁處，排風(fēng)口中心點距離生活區(qū)4.5m以上的同時，還需要保證排風(fēng)口距離主甲板面超過4.5m，以避免危險氣體蔓延到生活區(qū)和在主甲板面富集的情況發(fā)生。

圖4 泵艙通風(fēng)布置圖

2 結(jié)束語

依托我司22000DWT自航油船項目，以其貨油泵艙通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計過程為范例，對成品油船危險區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計流程進行了系統(tǒng)的研究分析。船舶的使用目的、危險區(qū)域的劃分、規(guī)范要求，以及特殊設(shè)備的特殊要求都是約束通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計的重要因素，在系統(tǒng)設(shè)計中必須予以充分考慮。

隨著海洋石油工程的不斷開拓發(fā)展，與船舶及船員生命財產(chǎn)安全密切相關(guān)的危險區(qū)域的防護措施和手段將會越來越受到船東和船級社的關(guān)注，作為危險區(qū)域內(nèi)必不可少的通風(fēng)系統(tǒng)也勢必將會受到船東和船級社的高度關(guān)注。希望本文可以為危險區(qū)域內(nèi)的通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計提供參考。

[1]IEC60092-502[S].1999.

[2]ISO 8861 Shipbuilding-Engine-room ventilation in diesel-engine ships-Design requirements and basis of calculations[S].1998.

[3]NK RULES FOR THE SURVEY AND CONSTRUCTION OF STEEL SHIP-Part R FIRE PROTECTION,DETECTION AND EXTINCTION[S].2013.

Ventilation System Design of Hazardous Area on Product Oil Ship

Shi Yun-yu,Liu Hao,Tong Guo-zhi

(Dalian COSCO Shipyard Co.,Ltd.,Dalian 116113,China)

Taking the 22000DWT self-propelled oil ship as an example,the paper analyzes the suitable design and arrangement for the hazardous areas ventilation system under the consideration of various influencing factors,such as the purpose and the cargo category of the ship,the class of the hazardous area,the rules of the classification society,the especial requirements of the equipment and the arrangements of the inlet and outlet.The paper offers an example of ventilation system design of the hazardous areas for reference.

oil ship; hazardous; ventilation system

U662

A

10.14141/j.31-1981.2015.06.001

石蘊玉（1987-），男，初級工程師，研究方向：常規(guī)船舶及海工項目的設(shè)計與建造技術(shù)。