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液化天然气船舶操作的风险分析

Erik Vanem^a,*, Pedro Antatilde; o^b, Ivan Oslash;stvik^c,1, Francisco Del Castillo de Comas^d

DNV研究，挪威船级社，洛姆菲尤尔1322年，挪威

海洋科技与工程单位，葡萄牙里斯本理工大学，高级研究所分院，里斯本，葡萄牙

LMG马林（船厂名），卑尔根，挪威

Navantia（船厂名），马德里，西班牙

2007年1月15日接受修订，2007年7月30日接受

2007年8月17日可在线使用

摘 要

本文提出了一种通用的，高层次的全球海上液化天然气（LNG）船舶的全球运营操作的风险评估。该评估分析从几个不同资源收集并结合信息，如危险源识别分析，一个对历史LNG事故的全程回顾，以往研究的回顾，公布的损害统计和专家的判断，以及开发关典型的事故场景模块化风险模型。根据这些风险模型，就可为不同的一般的事故类别利用从不同的来源得到的已经结构化形式事故树信息。在这种方式中，关于高风险地区的液化天然气海运操作就可以被监督检查。液化天然气船舶运输风险被发现主要是由五个一般的事故类别造成的，例如，碰撞、搁浅、触碰、火灾和爆炸，以及发生在码头LNG的装卸的事故中。这些事故中，碰撞被认为是最高的风险。根据本文提出的风险分析，个人和社会风险水平两者同LNG运输操作都处于最低合理可行的范围内，这意味着更深一步的风险减少应只需要可用的具有成本效益风险控制的方案可以被监督。本文还包括一个关键的对风险模型的的各个成分的再回顾，因此确定了可改进的领域，并提出了进一步的研究课题。2007爱思维尔有限公司。全部权利保留。

关键词：液化天然气船；海上运输；风险分析；海上安全；液化气船；形式安全评价；液化天然气

目 录

摘 要 1

目 录 2

1引言和背景 3

1.1SAFEDOR项目 3

1.2液化天然气和液化天然气船舶运输 3

1.3 综合安全评估（FSA）的方法 4

2 界定研究范围 5

3风险接受标准 6

3.1 个人风险接受准则 6

3.2社会风险接受准则 6

4 事故场景类型 8

4.1液化天然气船舶的操作经验 8

4.2 一般事故类别 8

5 风险模型 10

5.1 频率评价 10

5.2 结果评价 11

5.2.1 构建事件树 11

5.2.2 量化事件树 13

6 风险的总和 18

6.1个体风险 18

6.2社会风险由FN曲线表示 19

7 不确定性和进一步研究的建议 20

8 结论和建议 21

1引言和背景

1.1SAFEDOR项目

本文研究的提出来自于SAFEDOR项目^[1]。SAFEDOR研究项目是欧洲委员会共同出资的与第六个框架方案为一体的综合性项目（知识产权）项目。该项目的目的之一是鼓励为更清洁和更安全的海上运输进行创新的船舶设计。为了促进这一点，以风险为基础的监管框架的概念将被开发，这将开放接受基于风险分析的新颖的设计理念。这些新颖的设计解决方案可能有相同或更好的安全性比传统的设计，即使他们可能违反现行规定的要求。

作为SAFEDOR项目的一部分，通用的综合安全评估（FSA）在不同船型的研究已经启动。对LNG船舶的风险评估代表一部分——步骤2——即这些安全评估中的一个。

1.2液化天然气和液化天然气船舶运输

液化天然气（LNG）的组成主要是甲烷并且是一种低温液体，温度约为-162℃。当其被蒸发，其可燃范围大约是5%至15%的体积之间的关系，例如与空气的混合物在这个浓度范围是可燃的。因此，除了由于它的低温可能造成的损害，液化天然气泄漏还有其它危险，如一滩火源和点燃漂流蒸汽云。在液化天然气的液体状态时，液化天然气不具备爆炸性，LNG蒸汽发生爆炸是在只有混有的空气在可燃范围并且处于封闭或半封闭的空间内被点燃。天然气也可能存在窒息的危险。液化天然气是无毒的，如果在海洋环境中泄漏，不会持久的。液化天然气的重量比水轻，因此液化天然气泄漏在水中会漂浮在水上。

在液化的形式下，液化天然气的体积小于在室温下相同数量的自然气体的600倍，。因此，长距离大量液化天然气运输是一种经济的方式。在常压下，液化天然气可以被运输和储存，液化天然气船建造的目的是用于海上运输液化天然气的容器。

目前液化天然气运输船的世界船队相对较小，截至2005年8月，它包含183艘船舶，但近年来稳步增加。预计未来几年将会进一步增加。图1所示的液化天然气船队的发展，包括一个预测，直到2010年。

在超过40年的液化天然气运输时间里，LNG船的造船厂的总数是2838（包括2005）。其中，1857是累计自1990年。

除了数量的增加，液化天然气的运输船的尺寸大小也在增加。目前船队的平均尺寸为120000立方米，而目前订单中船舶的平均尺寸为156000立方米。在不久的将来，可以预见到200000到250000立方米的液化天然气超级油轮。

所有类型的液化天然气船都是双层船，但有不同的货物装载系统的独立的或综合的货舱。目前的液化天然气船队主要是两种主要类型的船舶设计，即膜储罐设计及球形储罐设计。在膜储罐设计中，货物装卸系统由一个很薄的铁镍合金和不锈钢双壁以及由船体结构支撑的货物隔热层组成。球形储罐的运输船，也被称作是MOSS船，其拥有球形铝罐或者是靠船体支撑的棱柱形不锈钢罐。这些罐的外部都是绝缘的。这两种选择都有被设计，并且为了长距离运送液化天然气，储存在温度在-162℃，设计的船舶都建造和配备了精良的系统。液化天然气船设计的每一个主要类型构成约一半的船队（实际分布是50%个膜储罐船，45%个球形储罐和5%个其他类型的液化天然气储运罐），但膜罐液化天然气船在新建船舶中占主导地位。液化天然气船一般都设计得很好，并且拥有很好的维护和由良好训练的船员来操作因此，液化天然气运输到目前为止有良好的安全记录。液化天然气运输船的两种主要类型如图2所示。

1.3 综合安全评估（FSA）的方法

FSA是一个标准的风险评估，是以结构化和系统化的方法发展海上安全法规为目的的。对于特定船舶或船舶的安全事例，不应该被误认为是风险评估。FSA可以更好地被描述为对法规的一个安全事例。FSA可以用于新规定的评价和在现有的和可能提高的规范作出比较，其目的是平衡安全和环境保护水平与成本。技术和操作问题，包括人为的因素对船舶事故的影响，都可能被纳入一个FSA。FSA方法的各个方面和应用已经广泛地在不同的学术期刊被讨论和研究[3—9]。

国际海事组织制定了FSA的研究指南[10]。现在，根据这些指导意见，许多FSA的研究已被IMO执行和报告，并且基于这样的意见做出了决定[11—12]。该方法被描述为一个5步过程：

0.准备步骤

1.危险识别

2.风险分析

3.识别风险控制选项

4.成本效益评估

5.决策建议

本文的研究对应于一个正在进行FSA的LNG船舶的二阶段的风险分析。

2 界定研究范围

本文介绍了一种高层次，通用的液化天然气运输船的风险分析，研究的范围是整个船队的远洋液化天然气运输船舶。一个通用的液化天然气运输船是各种类型的液化天然气的代表船型。历史事故经验表明，主要类型的液化天然气运输船的风险水平是可比的，所以这一假设似乎是有效到一定水平程度的。据指出，膜罐已经经历了通过它的主要障碍的货物罐泄漏，也被认为是更容易受到冲击的液化天然气动载荷和晃动的液化天然气货物，但风险的贡献，这样的情况下假设比较，在这项研究中调查的主要事故情况。据表明，膜罐装载货物已经经历了通过它的主要屏障的货舱泄漏的过程，也被认为是更容易受到冲击的动态载荷效应和晃动的液化天然气货物，但是在本文中相比于主要的被调查过的事故中，来源于这样的风险被假设的其几率很小。因此，对于特定船舶和特定交易以及港口环境的定义超出了范围。

然而，一个特定的参考船舶将被使用在需要其的地方。为了这类分析，Navantia选择了138000立方米的膜罐LNG船，目前在建的。该参考船的货物容积是在液化天然气船的主要范围内，其速度是这种类型的船只的典型。它有一个可逆齿轮，复式蒸汽驱动的28000千瓦83转主汽轮机和5桨叶定距式螺旋桨。参考船舶的主要特点在表1中给出。

只有在液化天然气链的装运期被考虑，包括在输出端装载，实际航程和在接收端的卸载。有关的勘探，生产，液化天然气的风险，存储和再气化被认为超出范围。此外，只有作为参考的液化天然气船舶的操作阶段才被考虑，并且施工风险、在船坞例维修和液化天然气船舶的报废超出了范围。

安全问题被认为是不适用范围。与液化天然气运输的环境风险被认为是小的，因为液化天然气是无毒和非持久性的，并且因此与这项研究不相关。因此，这项研究的重点是关于安全和人类生命的风险。对人在岸上的第三方风险也被排除在研究外。有人认为，这种风险应该在有关特定的液化天然气码头或液化天然气交易等特定的风险分析中，这些问题是更相关的液化天然气码头的选址，而不是海事安全的海事组织规定。因此，这项研究只考虑对液化天然气船船员风险，以及船员和在其它船上的乘客。最后，重点研究了一个具有一定规模的事故群，对高频、小规模的工伤事故没有重点研究。

3风险接受标准

为了评估借助一个风险评估的风险，应优先建立适当的风险接受标准和独立的实际风险分析。在不同的安全原则中[13]，尽可能低而合理可行的原则将被采用，例如，风险可接受标准应被分成在三种风险水平之间：不能接受，尽可能低而合理可行的原则（ALARP）以及可忽略不计。在ALARP风险区内，成本效益的考虑也适用于用在减轻风险的资源。IMO的FSA指南[10]被认为是目前最好的做法，虽然发生过以ALARP原则的批评[14]。对于在液化天然气运输船舶的这一风险分析，个人和社会风险的风险接受标准，由船员以及乘客在其他船上可能会受到一个可能的液化天然气事故的影响的风险推导而出。

3.1 个人风险接受准则

替代风险接受准则进行彻底审查是史克容等人提出的[15]。基于这项审查，船员个人死亡风险的接受标准在表2中所提出的，被目前的研究锁采用。这对应于一个暴光的船员所经历的风险水平。

第三方（包括其他船只的乘客）的个人风险是直观地认为是微不足道的，所以只有标准的液化天然气的船员被认为是必要的。

3.2社会风险接受准则

根据挪威市的方法，为船员建立了社会风险接受标准[16]。根据这一方法，接受标准与液化天然气运输的经济重要性相关联，对每单位的经济生产的平均死亡率进行校对。根据每日汇率的合理估计，运营成本和初始投资的资本成本，对LNG运输的经济价值估计为160万美元每船年。根据这些估计得出的风险接受准则，如图3所示。应该指出的是，这些标准都比一般由挪威提出的标准稍微更严格[16]。

这些社会风险的接受标准可以认为接近在其他船上的船员的标准，但对其他船只上的乘客来说是更严格的标准可能是适当的。因此，对于这项研究的目的，乘客的社会风险接受标准的锚点是低于标准的船员一个数量级的标准将被使用。

3.3 成本有效性标准

本文提出的风险分析的结果，可以提出以支持新的成本效益评估，以及现有的安全措施。如果风险水平被发现在ALARP区，所有可用的有效风险控制的选择应根据FSA的理念实施。这里有成本效益的各种措施，由是通常与FSA的研究相结合的避免死亡的总成本（GCAF）和避免死亡的净成本（NCAF）两者的方程式定义。（1）及（2）。△C是成本，△R是风险降低值，△B是实施措施的经济效益，分别：

风险分析定义了基准风险水平，从而可能也降低了风险。对于一项前瞻性措施，例如，一个监管选项，本文开发的风险模型，可以用来研究预期的风险降低效果。还需要进一步的分析，以估计预期的成本，以及提出这项措施可导致的任何经济

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