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油轮安全知识 油轮安全知识 目 录 第一章 石油安全知识 第二章 油轮静电知识 第三章 油轮防火防爆 第四章 惰气系统和原油洗舱 中远船务工程集团有限公司 安监部 1 2005年7月8日凌晨2时，停靠在秦皇岛港内的 一艘宁波油轮突然起火爆炸。事故发生后，当地消 防部门出动数十台消防车和几百名消防官兵到现场 扑救，3艘消防艇同时进行海上扑救。爆炸造成多人 受伤，其中一人伤势严重。 2 爆炸油轮灭火现场 3 俄罗斯油轮爆炸现场 4 2004年1月1日，巴哈马籍油轮在意大利卸货时爆炸 5 2004年7月日晚点半，中海集团大庆号万吨 级油轮在上海立新船厂船坞修理时，驾驶舱二 层甲板气割时 发生火灾，上海市消防局共派出了消防车辆、指挥车 辆、消防船台参与灭火工作。失火船只损失惨重，导致 人死亡，人烧伤，驾驶舱等主要部位基本被毁。 6 大庆256油轮灭火现场 7 第一章 石油安全知识 第一节 石油的特性 1、挥发性 在常温（20C）、常压（大气条件下） 石油液体表面的分子不断地脱离其表面而转变为气 态，石油的这一特性称为挥发性。 2、可燃性（可爆性） 石油蒸发的油气与空气混合 后，遇火即可燃烧。但油气在空气中浓度过高或过 低，均不能持续燃烧。若在封闭空间油气燃烧，气 体膨胀，压力升高，便会发生爆炸。 3、扩散性 石油挥发出的油气比空气略重，在无气 流情况下，不会扩散。在气流作用下，油气便产生 扩散。 8 4、膨胀性 石油及其产品，均具有热胀冷缩的特性 。石油的膨胀系数较之水要大的多。 5、流动性 石油的流动性与其粘度、温度有直接关 系。通常，石油的粘度小、温度高，则流动性好。 6、毒 性 石油液体和石油气，均能危害人的生命 ，少量吸入后使人的反应和感觉迟钝、意识减弱而 晕眩，大量吸入可伤害生命。对人的毒害途径是： 吸入油气；皮肤接触油液；误吞油液。 7、带电性 石油在装运过程中很容易产生静电荷， 这就是石油的带电性。 9 第二节 与石油有关的术语和概念 1、烃（hydrocarbon） 又称碳氢化合物，是碳 和氢原子组成的烃化合物分子。原油是烃的最大 来源。 2、自燃（spontaneous combustion） 借助物 质本身的化学反应（发热）或在高温环境里，而 无外界火源就可引起自我燃烧的现象。 3、爆炸极限 石油气与空气以一定的比例混合后 ，还必须在一定的浓度范围内才能着火燃烧。这 种混合气体叫做可燃油气。这个浓度范围叫做爆 炸极限。它的最低值和最高值分别叫做爆炸下限 （L.F.L）和爆炸上限(U.F.L). 10 4、闪点（Flash Point） 石油液体挥发出的蒸气形 成可燃混合气，遇明火点燃一闪即灭的最低温度被 称之为该液体的闪点。 5、燃点（ignition point） 当石油温度在闪点以上 继续受热，其油气与空气的混合气体在试验明火掠 过后，发生的火焰能维持燃烧不少于5秒时的油的温 度，称为该油品的燃点（又称着火点）。 6、自燃点（auto- ignition point） 当石油温度在 燃点以上继续受热，其油气与空气的混合气体虽不 接触火焰，也能自行燃烧，这就是油品的自燃现象 。某油品发生自行燃烧的最低温度，称该油品的自 燃点。 11 第三节 常见油类的毒性和预防 一、石油及石油产品对人身健康所造成的危害，主 要是石油及石油气中有毒成分造成的。其接触的形 式有三种： 油气的吸入。 各种油类吞入 与皮肤直接接触。 1. 石油气 石油气对人体的主要中毒反应是恶心，头痛，眼 睛发炎，头晕目眩。严重的可导致瘫痪、丧失知觉 甚至死亡。 石油混合气的气味差异较大，有些情况下，石油 气可使人的嗅觉钝化，因此，不能以嗅觉判断石油 气的浓度，否则后果将可能非常危险。石油气的中 毒临界为300ppm。 12 2. 苯和其它芳香烃芳香烃包括苯、甲苯、二甲苯， 在原油、汽油、石脑油等产品中，程度不同的含有 这些成分。芳香烃的中毒临界值比石油气要小，只 有10ppm，人员工作环境绝对不可超过这个值。吸 入较高浓度的苯气会破坏造血器官，血液和骨髓发 生病变。 3. 硫化氢 很多种原油都含有硫化氢。硫化氢是一种无色有 臭鸡蛋气味的有毒气体，经呼吸道吸入人体引起中 毒。中毒临界值为10ppm，轻度接触会出现眼、呼 吸道刺激症状，急性重度中毒会损伤脑和肾，导致 昏迷和停止呼吸。 13 4. 惰气中的有毒气体 惰气的主要危险性是含氧量低。锅炉燃烧及油轮 惰气系统产生的惰气，均含有诸如氧化氮、二氧化 硫、一氧化碳等有毒气体。以上三种惰气超过中毒 临界值时，会使人窒息死亡。 5. 缺氧 船舶还存在一种不算为毒性的缺氧危害也是造成 人员伤亡的重要原因。在封闭舱室中，因金属锈蚀 、舱壁涂层老化等化学反应，粮食等货物的自然呼 吸作用消耗氧分，长时间空气不流通，造成缺氧。 当空气中氧气含量降到18%-20%以下时，人的呼 吸会加快、加深；降到10%以下时，则会失去知觉 ，意识丧失，时间过长则会因缺氧而导致死亡。 14 二、中毒和窒息的预防 进入油舱、泵房及封闭等场所，应预先做好预防 中毒工作： 用可燃气体检测仪检测，并确认在1%的可燃 下限。 在人员入舱的整个时间内保持连续通风，并进 行定期的气体测试。 当进行冷、热加工作业前，应将作业环境周围 的油垢和沉积物清扫干净。 在作业场所内建立防火值守程序。 人员入舱后，应有专人在舱外值守并做好增援 准备。 准备好救生索、吊带、呼吸器，以便应急救援 。 15 第二章 油轮静电知识 第一节 静电基本知识 一、什么是静电 “静电”就是人类最早认识的磨擦起电现象所产生的 电荷。其特点是有运动、有磨擦就会产生静电反映， 电位有时可高达几千伏或几万伏，放电后迅速消失， 不能输送和分配。 二、摩擦产生静电的原因 当两种不同的物体，不论固体、液体、气体以及它 们之间，发生相互摩擦时，一种物体中的一些电子得 到能量，转移到另一种物体上去。这样，前一种物体 因缺乏电子而带正电，后一种物体因电子过剩而带负 电。若发生机械分离，即产生电荷分离，使两种物体 带上数量相等极性相反的静电。 16 三、静电的积聚和放电 1、如果给物体上所产生的静电荷提供适当的导电通道，电 荷就可通过该通道而离开物体，不具备电荷积聚的条件，从 而也就不会造成危险。 2、假若带电的物体没有适当的导电电路，电荷就会不断地 补充而积聚，电位随之增高，电位增大，积聚的电荷能建立 起很强的电场。当电场强度超过某个数值时，带电物体周围 的介质就会被击穿，静电很快以电火花的形式进行放电，释 放静电能。静电放电的电极材料可能是导体，也可能是绝缘 体。 3、导电物体的形状是影响静电放电的重要因素之一，有尖 状锐角或有明显曲率的导电物体的地方，其电场要比其它地 方密集的多，电场强度明显增加，产生尖端放电现象。避雷 针放电就是这种现象的典型应用。 17 第二节 油轮静电灾害的形成 一、油轮静电的形成过程 1、电荷分离（带电） 油轮上产生电荷分离的场所主要有： （1）石油在管路中流动 （2）石油和水作相对运动 （3）油品散泼 （4）水从洗舱机喷咀高速喷出 （5）油舱未装満，舱内的货油或压载水摇晃 （6）固体间的摩擦，如尼龙化纤材料与舱壁、甲板，对 货油舱测量、取样时，人体与绳索、测量用具与船体间摩擦 或接触。 （7）气体经喷咀高速喷射 （8）油品流经滤器 （9）人体带电 18 2、电荷积聚 在油轮上，分离的电荷常在下列物体上得以积聚。 （1）绝缘导体 油轮上可能形成绝缘导体的物件主要有： 1）从甲板上吊入舱内的洗舱机及喷咀、取样品、量尺等。 2）货油、水、气体流经的管路和喷出的喷咀。 3）带电油面上的漂浮物，如遗忘或失落在舱内的木屑、废 纸、抹布等。 4）带电油中的水或金属物件，如石油中混入的水、金属物件 和杂物等。 5）处于绝缘状态的人体 （2）油舱和污油水舱内带电的油气和水蒸气。 （3）带电固体绝缘物 非导电性输油软管及测量与取样器和尼龙绳等。 （4）输入舱内的油品。 19 二、油轮静电造成灾害的条件 1、物体处于容易产生电荷分离的状态。 2、分离的电荷得以积聚，电荷积聚产生的电 位或电场足以引起静电放电。 3、静电放电时的火花有一定的大小，其能量 超过可燃油气的最小引燃能量。 碳氢化合物及其衍生物的最小引燃能量是 0.2mJ数量级，这个能量能使1mm的水温升 高0.05C。 4、静电放电周围混合油气浓度和含氧量处于 可燃状态。 20 第三节 油轮静电灾害预防 一、静电引起燃烧或爆炸必须同时具备两个条件： 第一，必须要有足够大的静电放电能量； 第二，静电放电空间必须要有达到爆炸范围 的可燃性混合气体。 二、静电危险必须通过以下三个阶段才能形成： 静电的产生（电荷分离）、 静电积聚 静电放电 这是构成静电危险的不可分隔的三个要素。 只要破坏以上三个要素中的任何一个，也就破坏 了静电引起燃烧或爆炸所必须具备的条件。 21 三、油轮静电灾害预防措施 1、控制流速 用大管径、低流速、大流量方式装卸货油是较好 的办法。 2、避免水、空气与油品以及不同油品的混合。实 践证明，油品内含水量达5%,会使起电效应增加10- 50倍。 3、控制舱内油面上方空间的混合气体。目前最好 的办法就是将油舱惰气化，使舱内含氧量降到8%以 下。无论在何种情况下，只要舱内混合气体中含氧 量低于8%，进行任何操作通常不会有燃烧、爆炸的 危险。 22 4、静置时间。 静置时间是指油舱装油完毕后，需要停止 一段舱内作业（例如测量、采样等），以等 待油品中静电电荷通过舱壁消除。根据不同 国家的规定，静置时间为30分钟至2小时。 5、良好接地。 油轮上产生静电是不可避免的，因此，需 要将某些与船体不连接的设备在操作使用中 接地，使其在使用中产生的静电消除。如固 定洗舱机应使其与船体有良好的接触。活动 洗舱机必须在良好接地后方可送入油舱。 23 6、防止人体带电。 人体带电对油轮的危害非常大。油轮上消除人体 带电的方法有： （1）在油轮舷梯扶栏、甲板通向上层建筑的舷门 等处，设置一块与船体接地良好、标识为“消除静电 ”的裸露金属板，使上船人员在此触摸时消散电荷。 （2）油轮工作人员穿着防静电鞋、防静电工作服 、载防静电手套，舱室内采用导电性地板，以此可 减少人体产生的静电。 24 7、油舱内任何突出物的曲率半径不得小于 10mm。 8、船岸接地电缆截面应不小于16mm, 并保 持正常、良好。 （注：目前有研究机构和船东不主张在装 卸中使用船岸连接电缆，而选用绝缘法兰。 此主张已得到IMO认定） 9、洗舱时及洗舱后一段时间内，均不得将任 何金属物品吊入舱内，若一定要这样做，则 必须事先将其可靠接地。 25 第三章 油轮防火防爆 国际海事组织发表 的“1968年1980年期 间油轮重大事故分析”一 文中，各类重大事故统 计情况如图。 从以上长达13年的 事故统计来看，油轮火 灾与爆炸在所有海难事 故中所占的比例最高， 占事故总量的26.47%。 所以防火防爆是油轮安 全管理的重要内容之一 。 油轮重大事故统计 火灾或爆炸 265起 搁 浅 239起 故障、失控 212起 碰 撞 165起 机 舱 进 水 26起 其 它 94起 26 第一节 油气浓度分析 在油轮装卸、运输和修理作业的各个阶段，都 可能会有油气存在。因此，分析油气浓度含量对油 轮安全十分必要。 一、油气与空气的混合气 1、当油气与空气的混合气处于可燃下限（LFL） 和可燃上限（UFL）之间，即在1%-10%之间时， 就处于可燃爆炸范围。在这种情况下，一旦遇到火 源就会发生燃烧或爆炸。超出这个范围就是过稀或 过浓状态，即处于安全状态。 27 应当明确，无论过稀或过浓状态，都不能把它 们看成是绝对安全状态。因为当空气进入原为过浓 状态的舱室时，空气就会稀释原来处于过浓状态下 的混合气，有可能使混合气达到可燃范围。同样， 当由于某种原因使温度升高时，因油品受热挥发， 使得原处于过稀状态的混合气因油气浓度增加而达 到可燃范围。 2、氧气含量的变化，对可燃范围的影响也是很大的 。当油气与空气的混合气中氧的含量减少时，可燃 范围会随之减小。当氧气含量低于8%-10%时，则 不会再燃烧。 28 3、油气与空气混合气 的可燃极限图 图中显示，当油 气体积含量约在1%- 10%之间，氧气体积 含量约在11%以上时 ，油气和空气的混合 气才是可燃可爆的。 应当注意，不同的油 气，其可燃极限是有 所不同的，且受温度 和压力的影响。 当油轮的惰气系统向 货油舱充填惰性气体 时，由于惰性气体中 氧气的体积含量不超过5%，因此就 会使整个货油舱混合气中氧气的体 积含量不断减少，直至将舱内混合 气体稀释到氧气的体积含量小于8% 时为止，并保持在这个含量以下， 从而达到防火防爆的目的。 29 第二节 油轮燃烧和爆炸 一、石油气燃烧的三要素 在油轮上同时具备以上三个要素，便有燃烧的可能。 若缺少其中任何一个要素，就不可能燃烧。 可燃油气 火源氧气 点燃石油气的火 花 、电火花、静 电火花热加工等 油轮及其 周围的空气 油轮货油挥发出的石油气 30 二、石油的燃烧性质 石油的燃烧不是燃烧其石油液体，而是燃烧石油 挥发出的气体（烃气）。这个概念必须清楚，即石 油本身并不燃烧，燃烧的是其挥发出的可燃性气体 。 石油挥发出的烃气与适量的空气混合燃烧，可促 使石油液体的温度不断升高，由于温度升高而使石 油蒸发加剧，不断地向石油液面以上提供石油气， 石油气与空气混合，使燃烧不断延续下去。 若要点燃石油气，则点火的火焰、火花或静电火 花必须要具备足够的能量或热量。 31 三、油轮爆炸 1、油轮爆炸的一般机理 如果可燃油气被点燃，火焰会很快扩展到整个混 合气，将出现迅速膨胀，导致压力局部升高。在敞 开的场所，膨胀的气体很容易消散。 在封闭的空间里，如货油舱，膨胀的气体被限 制住，致使压力急剧升高，直至油舱的围壁崩裂， 导致爆炸。 油轮的爆炸往往是先有初始的爆炸，若防救措施 不当，大量空气进入舱内或是舱内油气在破裂处得 到了大量空气，便有可能再发生更剧烈的爆炸。爆 炸的舱室发出的光和热可能成为附近油舱的火源， 导致相邻油舱连续发生爆炸。 32 2、爆炸的预兆 油轮的爆炸一般是没有什么预兆的。但是如果 从甲板开口可以看到火焰，可以从下面两点估计可 能发生的爆炸： 如果从油舱开口冒出来的火焰呈橙黄色并伴随 着黑烟，这表示舱内处于过浓状态。火焰将不会倒 回入舱，因而不大可能立即发生爆炸。 如果从油舱开口冒出来的是燃烧着带有劈啪声 的兰红色火焰，且几乎没有黑烟，这是表明舱内处 于可燃状态。火焰可能倒回入舱，即将产生爆炸。 33 第三节 油轮火灾的预防 油轮在各种情况下都可能有油气和空气的混合 气存在。当这种混合气一旦遇到火源就有潜在的火 灾危险。因此，有效清除油气、控制火源是油轮防 火防爆的重要措施。 一、清除可燃油气 1、油轮进行卸货过程中，使用隋气系统向货油舱内 注入惰性气体；或当某个货油舱需进行修理，其余 货油舱和管系使用惰气进行安全防护。 34 2、油轮进厂修理 货油舱已进行了充分有效的洗舱、清除油 泥污垢和除气； 满足冷、热加工所需的条件，并取得作业 许可证； 作业前和作业中，测量氧气含量和烃气浓 度。油舱内氧气含量应不低于18%，烃气浓 度不得超过爆炸下限的1%； 作业油舱加强通风； 35 3、对可能有油气的处所，应高度警惕。 虽然货油舱已经过清洗、掏舱、除气、检测氧气 含量和测爆，并已达到安全作业标准，但没有彻底 洗净、清除的残油和油渣还会挥发出油气，因此不 能保证油舱会始终无油气。 由于环境温度上升，比如阴天转晴、早晚温差、 相邻舱室热工作业等原因，都可使油气浓度增大。 因设备老化、变形等原因，货油可能漏进加热盘 管、压载水管等管系。对其进行测试、修理时，应 预先预料到管系内可能存有油气。 36 二、控制油轮火源 引起油轮火灾的火源主要有以下几种：明火和 暗火、机械火花、化学能、电器火花、静电火花和 雷击等。 1、明火主要是指有火焰的火，如焊接、切割、火柴 等。暗火是指无火焰的火，如吸烟、蚊香等。必须 注意的是，有些设备如加热管、货油泵、货油管路 、排气管路及其它货油设备，内部往往含有残存的 油或油气，这常常是容易被人们忽视的。对这些设 备进行焊接或切割时，易引起这些场所以外的其它 部位发生火灾或爆炸。 2、机械火花 机械火花主要是由一个硬的物体在另一个物体上 撞击或摩擦而产生的。如打火机、金属工具、重物 等。 37 3、化学能 因化学能而形成的火源主要有：金属涂 料、自燃和自燃硫化铁等。 镁、铝及其合金类轻金属在受到锋利的重 物撞击时，会产生强烈的火花。这一方面是 机械能产生的，另一方面则是由化学能所致 。因此，在货油舱及附近、隔离空舱、货油 泵舱等处，禁止用银粉漆、船用底漆等铝质 油漆涂装。油轮消防水龙带不得使用铝质喷 头和接口。禁止使用铝和铝合金制作的工具 。 38 自燃有两种情况： .蓄热自燃，是因为自身发生的缓慢氧化反应并 聚热导致燃烧的现象。 .受热自燃，是指可燃物在受到外界高温影响下 ，温度不断升高，直至最终发生燃烧的现象。 因此，禁止在电器设备、蒸气管、排气管、机 炉舱内烘晾衣物、放置油污棉纱。潮湿、浸油的衣 物、棉纱等不得贮于闷热处所。及时清除机舱货油 泵舱污水沟的污油水和油垢。 39 自燃硫化铁 油轮在连续多次装运含有较高硫化氢成 份的酸性原油后，货油舱壁、管路等处所的 内壁就可能会形成一种硫化氢物垢层。这种 垢层就是自燃硫化铁。在干燥且温度足够高 的情况下，自燃硫化铁易变成红色并起火源 作用，这是十分危险的。清除方法是，先用 水将自燃硫化铁垢层润湿，然后再刮铲，垢 物集中铁筒内并用水浸泡，尽快处理。 40 4、电器火花 电器火花主要是因电路的开启、切断、短路、电 器故障等引起的电火花或电弧，导线超负荷及电器 接触不良引起的高热，其强度足以点燃可燃性气体 。 5、雷击 雷击所产生的电弧是一种很强的火源。油轮装卸 作业中因雷电发生火灾爆炸的事故已发生多起。因 此油轮应安装有效的避雷装置，避雷针禁止涂刷油 漆。 6、静电火花 静电火花是油轮最危险火源之一。详见第三章内 容。 41 第四章 原油洗舱和惰气系统 第一节 惰气系统 1、惰性气体系统，是油轮的一种安全装置。该系 统将燃油在锅炉内燃烧产生的废气，经冷却、除尘 、除水蒸汽后，送入货油舱，使舱内氧气含量低于 8%，在这种状态下，任何烃和空气的混合气体都不 会发生燃烧和爆炸。油轮惰气系统惰气含量控制在 5%以下。 2、惰气系统工作流程概述（见图） 截取锅炉排出的高热烟气； 送洗涤塔、除湿器进行洗涤、冷却、除湿； 由风机加压后经甲板水封等安全装置、甲板主