39000DWT散貨船貨艙CO2分級(jí)釋放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

黃榮杰

摘 要：本文淺析貨艙CO2分級(jí)釋放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，以增強(qiáng)系統(tǒng)實(shí)用性。同時(shí)，注重控制系統(tǒng)安全性能，確保船上固定式CO2滅火系統(tǒng)起到應(yīng)有的保護(hù)作用。

關(guān)鍵詞：FSS規(guī)則；CO2；分級(jí)釋放；安全

中圖分類號(hào)：U664.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract： This paper expounds the analysis on the rules of FSS and analyzes the design of CO2 hierarchical release control system for cargo hold of solid cargo carrier to enhance the practical performance of the system and to verify the safety performance of the control so that the fixed CO2 fire extinguishing system on board could play the role of protection.

Key words： FSS Rules； CO2； Hierarchical Release； Safety

1 前言

固定式CO2滅火系統(tǒng)作為船舶的主要滅火方法之一，其設(shè)置占據(jù)優(yōu)先的地位，特別是對(duì)于大型的固體散貨船的貨艙尤為重要。因?yàn)镃O2氣體進(jìn)入著火區(qū)域的空間時(shí)，能引起空間壓力的升高，使CO2能在燃燒空間內(nèi)大致均勻地分布開來，將氧氣含量降低到占總體積的14%～15%，使空氣中氧氣含量被稀釋，達(dá)到滅火的目的。

2012年11月30日國(guó)際海事組織海上安全委員會(huì)第91次會(huì)議上，通過了第339號(hào)關(guān)于FSS規(guī)則第3、5、7、8、9、12、14章修正案的決議，修正案決議針對(duì)第5章固定式氣體滅火系統(tǒng)，要求對(duì)于固體散貨處所，固定管系應(yīng)可使至少三分之二的氣體在20分鐘內(nèi)被注入該處所。該系統(tǒng)控制裝置應(yīng)布置成根據(jù)貨艙的裝載狀況允許釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部。針對(duì)該規(guī)則，以往的單級(jí)貨艙CO2釋放系統(tǒng)已不能滿足要求，因此需設(shè)計(jì)貨艙CO2分級(jí)釋放系統(tǒng)，以滿足船舶營(yíng)運(yùn)時(shí)的安全。

2 貨艙分級(jí)釋放控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 CO2容量及氣瓶數(shù)量計(jì)算

以39 000 DWT散貨船為例（以下稱本船），共設(shè)置五個(gè)貨艙，裝載的貨物依據(jù)《國(guó)際海運(yùn)固體散貨（IMSBC）規(guī)則》所列的所有A和C組貨物，以及4.1，4.2，4.3，5.1，6.1，7，9，MHB所列的部分B組貨物，這些貨物一旦失火，均可采用CO2滅火劑進(jìn)行滅火，故采用高壓CO2滅火系統(tǒng)作為貨艙滅火方法。

通過《鋼質(zhì)海船入級(jí)與建造規(guī)范》及《FSS規(guī)則》第5章節(jié)中滅火劑數(shù)量計(jì)算要求，CO2自由氣體的容積以0.56 m3/kg計(jì)算。通過貨物處所所需的CO2用量，除特殊規(guī)定外，應(yīng)按足以釋放出體積至少等于該船受保護(hù)的最大貨物處所總?cè)莘e30%的自由氣體進(jìn)行計(jì)算。考慮到CO2室的空間限制，在不違背船級(jí)社規(guī)范的要求下，單個(gè)CO2氣瓶的充裝容積量選取為53.6 kg。依據(jù)本船各貨艙艙容容積，計(jì)算得出各貨艙CO2滅火劑用量，再根據(jù)所選氣瓶充裝容積量，得出各貨艙CO2氣瓶數(shù)量。

本船要求固定式氣體滅火系統(tǒng)能保護(hù)一個(gè)以上處所，根據(jù)FSS規(guī)則要求，可供使用的滅火劑量不必大于被保護(hù)的任一處所中所需的最大數(shù)量，全船配置的CO2滅火劑量以氣瓶數(shù)統(tǒng)計(jì)最大需求量為101瓶。

2.2 CO2分級(jí)釋放量

根據(jù)各貨艙所需的具體氣瓶數(shù)量，可以確定各個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制系統(tǒng)中以各貨艙裝載狀況允許釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部的首啟氣瓶。

對(duì)各貨艙的首啟氣瓶對(duì)應(yīng)有開瓶管路序號(hào)，例如NO.1貨艙中：當(dāng)釋放CO2氣體總量的三分之一時(shí)，首啟氣瓶為第29瓶，對(duì)應(yīng)的開瓶管路序號(hào)為C2；當(dāng)釋放CO2氣體總量的三分之二時(shí)，首啟氣瓶為第58瓶，對(duì)應(yīng)的開瓶管路序號(hào)為C3；當(dāng)釋放CO2氣體總量為全部時(shí)，首啟氣瓶為第86瓶，對(duì)應(yīng)的開瓶管路序號(hào)為C4。其它貨艙類似標(biāo)示，方便系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)。

2.3 系統(tǒng)原理圖

根據(jù)各貨艙所需CO2滅火劑用量，確定各貨艙總CO2氣瓶數(shù)及各貨艙裝載狀況允許釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部CO2氣瓶數(shù)，通過這些數(shù)據(jù)以及相關(guān)規(guī)范要求，確定CO2系統(tǒng)原理如圖1所示。

2.4 分級(jí)釋放控制箱及管路

本船設(shè)置五個(gè)貨艙，相應(yīng)配置五個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制箱，每個(gè)控制箱設(shè)置五路管路。其中，一路管與控制氣源箱管路連接，一路管與氣控釋放閥組連接，另外三路管則分別連接允許釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部的首啟瓶數(shù)的開啟端。為方便區(qū)分，在每個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制箱上的分級(jí)管路中分別用數(shù)字標(biāo)識(shí)，“1”代表釋放氣體總量的三分之一，“2”代表釋放氣體總量的三分之二，“3”代表釋放氣體總量的全部，方便船員理解及實(shí)際操作。

另外，每個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制箱內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置“a”，“b”，“c”，“d”，“e”字母標(biāo)識(shí)，分別對(duì)應(yīng)連接五個(gè)貨艙氣控釋放閥組。五路管路中，由于有四路是用于控制閥門或開啟氣瓶，為了確保船員操作得當(dāng)，分級(jí)釋放控制箱內(nèi)部設(shè)置順序開啟裝置，當(dāng)操作任何一個(gè)分級(jí)釋控制箱釋放CO2滅火劑時(shí)，必須先將連接貨艙氣控釋放閥組的閥門打開，方可進(jìn)行釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部的首啟氣瓶，通過首啟氣瓶?jī)?nèi)的CO2滅火劑逐個(gè)開啟后續(xù)CO2氣瓶的程序。 若無此順序設(shè)置，一旦實(shí)際操作過程中船員首先開啟CO2氣瓶，再開啟釋放控制閥組的操作順序，則可能造成高壓的CO2氣體在釋放控制閥組開啟前便到達(dá)閥組的進(jìn)氣端，導(dǎo)致釋放閥組無法開啟的情況。

2.5 報(bào)警信號(hào)裝置

根據(jù)規(guī)范要求，本船設(shè)置泄漏報(bào)警信號(hào)、預(yù)釋放報(bào)警信號(hào)、釋放報(bào)警信號(hào)。當(dāng)CO2氣瓶發(fā)生非人為操作的自動(dòng)釋放滅火劑時(shí)，CO2壓力開關(guān)將發(fā)出泄漏報(bào)警信號(hào)；預(yù)釋放報(bào)警接觸器安裝在每個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制箱內(nèi)，當(dāng)開啟任何一個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制箱時(shí)，觸發(fā)預(yù)報(bào)警接觸器，預(yù)釋放信號(hào)傳遞到繼電器箱及機(jī)艙集控室內(nèi)發(fā)出預(yù)報(bào)警信號(hào)；釋放信號(hào)接觸器安裝在每個(gè)貨艙氣控釋放控制閥組端，當(dāng)貨艙氣控釋放閥組被開啟時(shí)，釋放信號(hào)相應(yīng)的傳遞到繼電器箱，在CO2室內(nèi)及機(jī)艙集控室內(nèi)發(fā)出釋放報(bào)警信號(hào)。

2.6 其它

（1）本船的N0.2，3，4貨艙裝載容積相同，該三個(gè)貨艙所需CO2滅火劑量是一致的?？紤]系統(tǒng)布置及操作性能，該三個(gè)貨艙的開瓶氣源控制管路設(shè)計(jì)成并聯(lián)型式。為了防止開瓶氣源的相互干擾，分別在三個(gè)貨艙分級(jí)釋放控制箱下端的控制管路上設(shè)置單向止回閥。

（2）各貨艙分級(jí)釋放控制箱開瓶管路與CO2首啟氣瓶的管路連接設(shè)計(jì)上，必須要保證操作釋放各貨艙釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部的首啟瓶數(shù)滅火劑時(shí)互不干擾，以確保釋放出的CO2滅火劑能達(dá)到預(yù)定的劑量。

分級(jí)連接示意圖，如圖2所示。

（3）當(dāng)設(shè)備調(diào)試或?qū)嶋H操作CO2滅火系統(tǒng)后，此時(shí)氣瓶的瓶頭閥及貨艙氣控釋放閥組處于開啟狀態(tài)，控制氣源聚集在開瓶管路內(nèi)部，氣瓶瓶頭閥及貨艙氣控釋放閥組將無法復(fù)位到關(guān)閉狀態(tài)，為了解決該問題，需要在開瓶管路中設(shè)置泄放閥。

（4） 本船貨艙設(shè)置持續(xù)機(jī)械通風(fēng)，每一個(gè)貨艙設(shè)置兩臺(tái)可逆轉(zhuǎn)防爆軸流風(fēng)機(jī)，并且在桅房?jī)?nèi)設(shè)置通風(fēng)風(fēng)道。按規(guī)范要求，需要在每個(gè)貨艙風(fēng)機(jī)出風(fēng)口處設(shè)置抽煙探測(cè)聚集口，為了防止釋放的CO2滅火劑排至貨艙風(fēng)機(jī)上端的風(fēng)道中，在抽煙探測(cè)管路上設(shè)置自閉式單向止回閥，這樣能保證在操作分級(jí)釋放控制的釋放氣體總量的三分之一、三分之二或全部時(shí)，CO2滅火劑首先定量釋放在貨艙內(nèi)，確保滅火劑不通過風(fēng)機(jī)上端的風(fēng)道外溢至室外。

4 結(jié)語

船舶CO2滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)涉及眾多的要求，并且CO2滅火系統(tǒng)不局限于貨艙使用。本文僅淺析了貨艙分級(jí)釋放控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，以滿足MSC.339（91）決議針對(duì)FSS規(guī)則中第5章固定式氣體滅火系統(tǒng)的修正要求，其余的設(shè)計(jì)需按照規(guī)范及設(shè)計(jì)手冊(cè)等進(jìn)行。如釋放管路的通徑要求，需要按照規(guī)范要求的釋放時(shí)間進(jìn)行計(jì)算或按規(guī)范推薦的通徑進(jìn)行設(shè)計(jì)布置；貨艙煙霧檢測(cè)系統(tǒng)，需要按規(guī)范要求在300秒內(nèi)檢測(cè)到貨艙著火區(qū)域內(nèi)的煙霧；按規(guī)范要求設(shè)置吹通接頭等。

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