油轮的用途是什么(油轮是什么用途)

历史上油轮燃烧、爆炸的事故不胜枚举，曾造成多起重大的人员伤亡、财产损失及严重的海洋环境污染事故。如今，油轮的火灾爆炸事件已鲜有听闻，究其原因，惰气系统的保护起着至关重要的作用。

SOLAS公约Chapter II-2/Reg.4.5.5.1.1规定：20000吨及以上载重，建造于2002年7月1日或之后但在2016年1月1日之前的油轮,应根据《消防安全系统规则》(FSS Code)、MSC.98(73)决议案的要求为货舱提供由固定式惰性气体或如5.5.4所述，经主管当局批准的等效系统或布置进行保护。

4.5.5.1.2规定：2016年1月1日或之后建造的载重8,000吨及以上的油轮，载运条例1.6.1或1.6.2所述的货物时，应按照FSS Code要求，为货舱提供由固定式惰性气体或如5.5.4所述，经主管当局批准的等效系统或布置进行保护。

SOLAS、IBC规则、BCH规则对液货船均提出了配备惰气系统保护的要求，足以证明惰气系统在确保液货装卸、货物管理、洗舱等操作安全中举足轻重的作用。

惰性气体，在油轮上有两种产生方式，通过对锅炉运行中产生的废气进行除尘、脱硫处理后获取。或惰气发生器(IGG)，同样通过处理燃烧产生的废气获取氧含量满足要求的惰气。惰气的主要成分为氮气、二氧化碳等惰性气体。氮气作为惰气通常用于化学品船，适用于货物对即便微量的氧气或其他杂质非常敏感的货物。

1. 可燃极限因惰气缩减，甚至消失

含烃油品载运于货舱之中，因某些油品特有的高挥发性，导致舱内油品表面聚集着不同浓度的含烃混合油气，而这些混合油气俨然就是随时可能触发的炸弹(危险源)、或潜在炸弹。

1.1 为什么说混合油气不一定是炸弹，可能只是潜在炸弹

烃气和氧气只有在合适的配比下，混合油气才能达到爆炸区间，才能成为一点即爆的炸弹。换言之，混合油气能否被点燃、引爆，关键在于烃气浓度是否在可燃极限之内，可燃极限却又因为惰气系统的存在与否而不尽相同。

图1

船舶未配备惰气系统：当船舶未配备惰气系统时，因无法对货舱进行惰化，货舱舱气常常处于富氧状态，舱内烃气和氧气关系如射线AB所示。随着舱内烃气浓度的升高，此消彼长的关系，舱内空气含量降低，氧气含量随之小幅下降，因而AB线稍稍向内侧倾斜。而此时左侧逐渐缩减的可燃区(图中阴影区)尚未生成(图1)。烃气可燃区间反而最广(线段CD)，分别对应于Y轴上C、D点数值对应区间(约1%-10%)。

实际应用中，通常情况下，原油和石油产品的可燃极限分别取1%(LFL)和10%(UFL)的体积比。

船舶配备惰气系统：然而，如果船舶配备了切实可用的惰气系统，向舱内注入惰气之后，可促进舱气渐入缺氧状态，可燃极限不再是一个固定线段(线段CD)。可燃极限随氧气含量降低而缩减，逐渐递减成图 1所示的不规则图形(扇形阴影区CED)。

惰气效能：在充惰或置换舱气过程中，随着混合气体中惰气含量的不断注入、置换，氧气含量逐渐下降，烃气的可燃极限由C点和D点同时向E点移动，导致可燃区(图中阴影区)逐渐缩减，如图2所示。

图2

惰气充注、置换到一定程度后，C、D两点在E点重合(约11%)，可燃区随后消亡，如图3所示。

图3

ISGOTT将避免燃烧、爆炸的氧气的安全值设定为8%(远离11%，可燃极限起始数值)，因而也为安全留有了足够富裕的余地。

由此可知，惰气系统缩减、甚至消亡可燃区的方法是控制混合气体中的氧气含量。

1.2 仅从防火防爆角度出发，是否所有船舶必须安装惰气系统？

如载运燃料油、柴油等油品：就算在富氧状态，烃气含量也不太可能达到可燃下限(体积比1%，图中C点)。也就是说，是否装设惰气系统，仅从防火防爆角度出发，显得没那么重要。

如载运原油及汽油、石脑油等石油产品：此类货物挥发性强、烃气含量在可燃下限之上。如船舶未装设惰气系统，混合气体中烃气浓度常常就在可燃区(炸弹成品)；或高于可燃上限(UFL)，在舱气挥发、或是除气过程中，烃气浓度下降，将经过可燃区(所以称之为：潜在炸弹)，也就必然潜在着巨大的燃烧、爆炸危险。

2. 惰气系统于油轮的三个重要作用

混合气体被注入惰气并置换后，将由原先只有油气和空气的状态，转变成为油气、空气及惰气的混合物状态，此过程或状态被称之为“惰化”。

此外，油轮更换货种时常常需要清舱，甚至是下舱作业，除气过程不可避免。除气过程中，氧气浓度不断增加，当氧气浓度抵达E点(约11%)后，可燃区再次生成，且逐渐增大。如果除气前的混合气体中烃气浓度较高，其经过可燃区的可能性也就较大，此时，燃烧、爆炸危险滋生。

高浓度烃气除气过程如此危险！可这种危险却能够被惰气系统轻易地消除，惰气系统消除这种危险的方法叫做驱气。

综上所述，惰气系统在油轮防火、防爆方面，重要作用主要体现在两个方面:惰化、驱气。此外，备舱工作中，惰气系统还可起到另一重要作用，配合水力风机或单独对货舱进行除气操作。

2.1 惰化

由此可见，如果船舶配备了正常可用的惰气系统，即可促成货舱氧气含量始终在8%以下，可保证货舱无燃烧、爆炸可能。

混合气体因惰气的注入，烃气、氧气关系将离开AB线，移动到AB线的左侧，例如图4中的F、H、K、N、M点，具体位置由烃气、氧气、惰气混合比例而定。

因而，船舶在装卸货、载运、洗舱过程中，面对烃气含量高的货物，做好货舱惰化就可以为安全增添一道坚固的屏障，也正是惰气系统构建了这道屏障。

2.2 除气

在解释驱气(purging)之前，我们先了解什么是除气(gas free)，也就是混合气体被空气稀释的各种情形。

图4

如上图所示，原图中F点、K点、N点(高浓度烃气、低浓度氧气混合气体)，此时，虽然烃气浓度很高，但因惰气的存在，混合气体中的氧气含量很低，混合油气不可燃烧、爆炸。

当混合油气中被注入空气，并不断进行稀释时。线段GA上方任何一点(危险区左侧)，如F、N、K等点，经空气稀释后，与A点的连线必然与危险区相交，最为典型的情况就是货舱除气(在船舶上还体现为未经惰化的空舱装货，运输过程中的自然吸气或舱气泄漏，卸货过程中的空气吸入等情况)。

由图5可见，线段KA、FA、NA经空气稀释后必然经过危险区，且线段KA切得可燃区面积更大。由此可知，混合气体中烃气浓度越高、氧气含量越高，经空气稀释后，易燃易爆的可能性越大。

线段GA表示可燃气体经空气稀释，可能与危险区相切的临界线。而当线段GA与危险区相切的点P，对应X轴上的点在12%-13%左右，而对应Y轴上点约为2%左右。

图5

2.3 驱气

由除气过程可知，当混合气体的烃氧关系在线段GA上方时，船舶不得进行除气操作。除气之前，必须先进行驱气操作。

如线段FH所示：当烃氧关系在线段GA上方时，例如F点。首先，必须使用惰气对混合气体进行置换，随着惰气的注入、置换，混合气体中烃气、氧气含量均会得到进一步降低。

当烃氧关系下降到线段GA下方，譬如H点时，即可进行除气操作了。

由图5可见，H点进行除气操作后，线段HA与可燃极限相离，可确保混合气体无燃烧、爆炸可能。

3. 设定烃气浓度上限为2%，进行除气操作是否合理？

很多船公司管理体系规定，船舶进行除气的必要条件是控制舱内烃气含量在2%以下。

当然，使用2%这一数值有个必要条件，即船舶必须严格遵守相关规定，控制舱气中氧气含量在8%以下。

当舱内含氧量在8%时，如下图绿色箭头所示，临界线(GA)上点Q的纵坐标大于2%(图6)。

图6

因此，当烃气浓度为2%，氧气浓度在8%以下时。除气操作过程中，随着空气含量的注入、置换。氧气含量渐渐增加，烃气含量逐渐减少，烃氧关系始终游离在可燃下限之下，因而，除气安全。

由此可推，如船舶装载燃料油、柴油。船舶进行洗舱作业后，大多数情况下，可直接进行除气操作，因为舱内烃气浓度超过2%可能性并不大。当然，除气操作的前提是经过测量，确保舱气中的烃气含量在2%以下。

如装载原油、汽油、石脑油等石油产品。洗舱后、除气操作之前，绝大多数情况下要进行驱气操作，并在舱内烃气浓度被驱逐至2%以下后，才能进行除气操作。