蔣烈文，于佳敏，戴數(shù)峰

（滬東中華造船（集團(tuán)）有限公司，上海 200129）

0 引言

作為以高技術(shù)和高附加值著稱的船舶，液化天然氣（Liquified Natural Gas，LNG）船被譽(yù)為“造船皇冠上的明珠”。由于裝載和燃燒LNG，LNG船的絕大部分貨艙區(qū)域?qū)儆谖ｋU(xiǎn)區(qū)域，故對其進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)時需格外謹(jǐn)慎，要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范和實(shí)際操作情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文基于大型LNG船，分別對上層建筑、貨艙區(qū)域和機(jī)艙區(qū)域的通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述，并對其與普通散貨船和集裝箱船的不同之處進(jìn)行分析。

1 LNG船各區(qū)域通風(fēng)設(shè)計(jì)

1.1 上層建筑

盡管 LNG船上層建筑的居住區(qū)域被定義為安全區(qū)域，但在實(shí)際裝卸貨物時，整個甲板均會彌漫天然氣，這些天然氣從通風(fēng)口飄進(jìn)房間后，仍會造成較大的安全隱患。因此，在進(jìn)行上層建筑的通風(fēng)設(shè)計(jì)時，要盡量少開通風(fēng)口，如百葉窗和菌形鵝頸通風(fēng)筒等。

一般情況下，LNG船上層建筑的通風(fēng)設(shè)計(jì)要求如下：

1）中央空調(diào)和廚房空調(diào)送風(fēng)設(shè)計(jì)。若中央空調(diào)和廚房空調(diào)布置在同一個房間，則中央空調(diào)和廚房空調(diào)可共用新風(fēng)口。除空調(diào)外，廚房不再設(shè)置單獨(dú)的送風(fēng)機(jī)，所有送風(fēng)任務(wù)均由空調(diào)完成。為安全起見，在新風(fēng)口處設(shè)置可燃?xì)怏w探測裝置，一旦進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)的可燃?xì)怏w含量超標(biāo)，立刻發(fā)出報(bào)警信號。LNG船主甲板空調(diào)系統(tǒng)布置情況見圖1。

圖1 LNG船主甲板空調(diào)系統(tǒng)布置情況

2）主抽風(fēng)機(jī)布置。一般情況下，上層建筑需設(shè)置1臺主抽風(fēng)機(jī)，負(fù)責(zé)將多余的空調(diào)送風(fēng)排至室外。居住艙室、走廊、船員更衣室、洗衣烘衣室和儲藏室等的排風(fēng)也由主抽風(fēng)機(jī)負(fù)責(zé)。排風(fēng)口一般為菌形通風(fēng)筒，布置于距主甲板最遠(yuǎn)的羅經(jīng)甲板處，以提高安全性。

3）浴室和廁所抽風(fēng)機(jī)布置。根據(jù)《國際海上人命安全公約》（International Convention for the Safety of Life at Sea，SOLAS）的要求，廁所必須設(shè)置單獨(dú)的抽風(fēng)機(jī)。一般情況下，設(shè)置1臺抽風(fēng)機(jī)來滿足上層建筑所有衛(wèi)生單元的排風(fēng)需求。排風(fēng)口一般為菌形通風(fēng)筒，布置于距主甲板最遠(yuǎn)的羅經(jīng)甲板處。

4）廚房抽風(fēng)系統(tǒng)布置。根據(jù)SOLAS公約，廚房抽風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)與其他處所的通風(fēng)系統(tǒng)分開布置，排風(fēng)口最好也布置于羅經(jīng)甲板上。

5）醫(yī)務(wù)室抽風(fēng)機(jī)布置。根據(jù)SOLAS公約，醫(yī)務(wù)室必須配備獨(dú)立的抽風(fēng)機(jī)。

6）吸煙室抽風(fēng)機(jī)布置。對于裝載易燃易爆物品的船舶，最好為船員提供單獨(dú)的吸煙處所，且吸煙室必須配備獨(dú)立的抽風(fēng)機(jī)。

7）電梯井抽風(fēng)系統(tǒng)布置。根據(jù)各船級社對吊裝設(shè)備的認(rèn)證規(guī)范，對裝有電梯的船舶，其電梯井必須設(shè)有獨(dú)立的通風(fēng)系統(tǒng)，且換氣次數(shù)為5次/時。

1.2 貨艙區(qū)域

1.2.1 換氣次數(shù)

整個 LNG船的貨艙區(qū)域均采用機(jī)械通風(fēng)，根據(jù)《國際散裝運(yùn)輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》（International Code of the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk，IGC Code）的要求，貨艙區(qū)域的換氣次數(shù)需分情況考慮：

1）對于正常貨物操作需出入的處所，一般包括馬達(dá)室和貨物機(jī)械室，換氣次數(shù)需滿足30次/時的要求，通風(fēng)機(jī)需滿足一備一用的要求。

2）對于不常出入的處所，一般包括管弄、邊走道、隔離艙、甲板貨物裝卸設(shè)備儲藏室，換氣次數(shù)需滿足8次/時的要求，無須備用通風(fēng)機(jī)。但若采用便攜式風(fēng)機(jī)，則換氣次數(shù)必須達(dá)到16次/時的要求。

1.2.2 抽風(fēng)機(jī)馬達(dá)的安裝要求

根據(jù)IGC Code的要求，若通風(fēng)管內(nèi)可能含有可燃?xì)怏w，則抽風(fēng)機(jī)的馬達(dá)必須安裝在風(fēng)管之外。由于貨物機(jī)械室為易產(chǎn)生天然氣聚集的處所，故其抽風(fēng)機(jī)的馬達(dá)必須安裝在風(fēng)管外，只有橄欖式或甲板式抽風(fēng)機(jī)可滿足這一要求（見圖 2）。對于管弄、邊走道和隔離艙的抽風(fēng)機(jī)，需根據(jù)風(fēng)機(jī)的實(shí)際布置及各船級社的具體要求來判斷是否需要將馬達(dá)安裝在風(fēng)管之外。

圖2 橄欖式和甲板式抽風(fēng)機(jī)

1.2.3 危險(xiǎn)區(qū)域劃分

IGC Code將貨物機(jī)械室、管弄、邊走道和隔離艙劃分為1類危險(xiǎn)區(qū)域，將整個穹頂甲板劃分為2類危險(xiǎn)區(qū)域，上述處所均需采用防爆風(fēng)機(jī)。馬達(dá)室雖被劃分為非危險(xiǎn)區(qū)域，但需具備3個前提條件：1）馬達(dá)室進(jìn)風(fēng)口的菌形通風(fēng)筒相距貨物機(jī)械室的排風(fēng)口不超過6 m；2）馬達(dá)室進(jìn)風(fēng)口的菌形通風(fēng)筒相距自然進(jìn)風(fēng)口不小于4.5 m；3）馬達(dá)室的機(jī)械送風(fēng)機(jī)一直處于運(yùn)行狀態(tài)。在馬達(dá)室的機(jī)械送風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行后，天然氣可能會進(jìn)入馬達(dá)室，在機(jī)械送風(fēng)機(jī)再次運(yùn)行時可能產(chǎn)生危險(xiǎn)。因此，馬達(dá)室的機(jī)械送風(fēng)機(jī)需采用防爆風(fēng)機(jī)，馬達(dá)室的其他電氣設(shè)備也要滿足防爆要求。

1.2.4 通風(fēng)口布置

通風(fēng)口的布置需要滿足 IGC Code以及 IEC 60092-502規(guī)范的要求，在設(shè)計(jì)時需特別注意。

根據(jù)IGC Code的相關(guān)規(guī)定，居住處所、服務(wù)處所和控制站的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口與貨物壓力釋放閥透氣口之間的距離不得小于船寬或25 m；居住處所、服務(wù)處所、控制站及其他非危險(xiǎn)區(qū)域的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口與連接至貨物維護(hù)系統(tǒng)的其他排風(fēng)口之間的距離不得小于10 m。

IEC 60092-502的相關(guān)規(guī)定：危險(xiǎn)區(qū)域的進(jìn)風(fēng)口必須布置在非危險(xiǎn)區(qū)域；非危險(xiǎn)區(qū)域的進(jìn)風(fēng)口必須布置在非危險(xiǎn)區(qū)域，且與危險(xiǎn)區(qū)域的邊界保持最少1.5 m的距離；非危險(xiǎn)區(qū)域的排風(fēng)口必須布置在非危險(xiǎn)開敞區(qū)域。

根據(jù)上述要求，對馬達(dá)室及貨物機(jī)械室頂部的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口進(jìn)行布置，見圖 3。貨物機(jī)械室的進(jìn)風(fēng)口與其排風(fēng)口之間的距離不得小于 4.5 m；管弄、邊走道和隔離艙的進(jìn)風(fēng)口需高于穹頂甲板2.4 m以上；馬達(dá)室的進(jìn)風(fēng)口需與貨物機(jī)械室的排風(fēng)口保持6 m以上的距離、與貨物機(jī)械室的進(jìn)風(fēng)口保持4.5 m以上的距離；馬達(dá)室的排風(fēng)口需與貨物機(jī)械室的排風(fēng)口保持4.5 m以上的距離、與貨物機(jī)械室的進(jìn)風(fēng)口保持3 m以上的距離。

圖3 馬達(dá)室及貨物機(jī)械室頂部的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口布置情況

1.2.5 氣閘布置

根據(jù)IGC Code的相關(guān)規(guī)定，進(jìn)入馬達(dá)室的通道必須布置氣閘，氣閘需采用機(jī)械送風(fēng)以保持房間正壓。氣閘壓力應(yīng)介于室外大氣壓和馬達(dá)室內(nèi)氣壓之間，以起到緩沖的作用。此外，氣閘需設(shè)置可燃?xì)怏w探測裝置。

1.2.6 隔離艙機(jī)械送風(fēng)管

由于隔離艙緊挨低溫貨艙，兩者間溫差太大，極易產(chǎn)生冷凝水，需要干燥空氣對隔離艙除濕。此外，隔離艙屬于危險(xiǎn)區(qū)域，出于安全考慮，需適時用惰性氣體置換其內(nèi)部的危險(xiǎn)氣體。在進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計(jì)時，將隔離艙機(jī)械送風(fēng)管兼作干燥空氣和惰性氣體的注入管（見圖4），既能減少管路所占空間，又可節(jié)省建造材料。

圖4 隔離艙機(jī)械送風(fēng)管結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 機(jī)艙區(qū)域

1.3.1 機(jī)艙空氣消耗量

LNG船進(jìn)行裝卸貨時，需對貨艙進(jìn)行干燥和惰化處理，這會消耗大量的干燥空氣和惰性氣體。干燥空氣和惰性氣體由安裝在機(jī)艙內(nèi)的惰性氣體發(fā)生器產(chǎn)生。因此，在進(jìn)行機(jī)艙空氣消耗量計(jì)算時，除主機(jī)、發(fā)電機(jī)和鍋爐等傳統(tǒng)設(shè)備外，還需著重考慮惰性氣體發(fā)生器的空氣消耗量。

1.3.2 機(jī)艙棚通風(fēng)

氣體燃燒裝置（Gas Combustion Unit，GCU）用于處理惰化操作時從液貨艙內(nèi)排放出來的氣體。如圖5所示，GCU布置在機(jī)艙棚，機(jī)艙棚一般分為3層：第一層為GCU燃?xì)忾y組（Gas Valve Train，GVT）室；第二層為GCU風(fēng)機(jī)室，為GCU提供燃燒所需要的空氣；第三層為GCU排氣室。

圖5 GCU布置情況示意圖

根據(jù)IGC Code的相關(guān)規(guī)定，GCU GVT室需布置機(jī)械抽風(fēng)機(jī)，通風(fēng)要求與貨物機(jī)械室保持一致。此外，GCU GVT室還需保持負(fù)壓。GCU風(fēng)機(jī)室的艙壁上布置有許多百葉窗，作為自然進(jìn)風(fēng)口。GCU裝置自帶燃燒風(fēng)機(jī)和稀釋風(fēng)機(jī)，均為一用一備。GCU排氣室布置于機(jī)艙棚頂層，直接與室外相通。

2 LNG船通風(fēng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

LNG船的通風(fēng)設(shè)計(jì)需遵循以下要點(diǎn)：1）要將危險(xiǎn)區(qū)域的危險(xiǎn)系數(shù)降至最低；2）要將危險(xiǎn)區(qū)域和非危險(xiǎn)區(qū)域分開。LNG通風(fēng)設(shè)計(jì)與普通散貨船和集裝箱船相比有諸多不同之處，這是由于 LNG船的通風(fēng)設(shè)計(jì)必須滿足船舶裝載和燃燒 LNG的相關(guān)要求，在設(shè)計(jì)時需嚴(yán)格遵守IGC Code、IEC 60092-502以及相關(guān)的船級社規(guī)范的規(guī)定。

3 結(jié)論

由于LNG船需裝載和燃燒LNG，故其通風(fēng)設(shè)計(jì)有別于普通散貨船和集裝箱船。本文闡述了大型LNG船上層建筑、貨艙區(qū)域和機(jī)艙區(qū)域的通風(fēng)設(shè)計(jì)，并分析了 LNG船通風(fēng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，希望能為類似項(xiàng)目的通風(fēng)設(shè)計(jì)提供參考。