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有统计表明,滚装船及集装箱船是火灾发生最为频繁的两种船型。过去10年里,大型集装箱船火灾更是平均每60天就会发生一次。当前,船舶大型化、智能化趋势日益明显,替代燃料应用步伐不断加快,而与之相适应的船舶消防设备及系统的研制和应用推广则显得较为滞后。如何推动船舶消防设备及系统研制跟上船舶发展趋势,从而减少船舶火灾隐患与事故的发生,是船舶业界亟须关注的问题。
近日,日本商船三井的汽车滚装船“Felicity Ace”号发生火灾,最终沉没,船上近4000辆汽车也毁于一旦,其损失之巨大令人痛惜,这一事件再次凸显出现代大型船舶火灾防范及火灾发生后救灾的困难。业内专家表示,当前,船舶大型化、智能化趋势日益明显,替代燃料应用步伐不断加快,而与之相适应的船舶消防设备及系统的研制和应用推广则显得较为滞后与迟缓。如何推动船舶消防设备及系统研制跟上船舶发展趋势,从而减少船舶火灾隐患与事故的发生,是船舶业界亟须关注的问题。
哪些船更易“引火烧身”
近年来,船舶的安全性稳步提升,然而,一些船型发生火灾的频率却不减反增。有统计表明,滚装船及集装箱船是火灾发生最为频繁的两种船型。此次发生火灾的“Felicity Ace”号就是一艘6400车位汽车滚装船。
中国船舶集团有限公司旗下中船九江海洋装备(集团)有限公司电子事业部消防系统副总师邱波以客滚船为例介绍说,与常规船舶相比,客滚船的功能区较多,设有住宿、餐饮、商场、娱乐和车辆停放区,结构复杂,封闭性强,火灾风险等级较高,火灾环境下定位起火位置更为困难。参照《自动喷水灭火系统设计规范》,载客区舱室等同于旅馆,火险等级为中级危险Ⅰ级,车辆滚装区等同于大型停车场,火险等级为中级危险Ⅱ级。
邱波表示,客滚船可燃物多,火灾原因较为复杂。运输过程中的碰撞是客滚船发生火灾的重要原因。据悉,为防止车辆在运输过程中滑动,通常要采用绑扎设备对车辆进行固定。如绑扎不牢固,船体受风浪影响倾摇过大,车辆就有可能脱开绑扎,相互撞击,导致火灾的发生。当然,如果车辆非法拖运违禁可燃物的话,火灾风险就更大。
按规范要求,客滚船通常需配备完善的消防系统,其中,在车辆滚装区配备烟雾及可燃气体探测系统、气体灭火系统和喷淋系统,在客舱区域设置喷淋或高压水雾灭火系统,以及通风系统。客滚船的火灾管控以预防为主。加强相关设备和系统的维护保养、维持其完好性和可用性十分关键,如确保车辆舱舱门的气密和水密性、确保消防火警探测和灭火设备的功能有效性、确保车辆绑扎设施充分紧固等。当然,其他措施也很重要,如对载运车辆和携带物品严格管控,针对可能出现的各种火情做好应急预案并经常演练等。
邱波介绍说,一旦客滚船发生火灾,扑救人员对应急流程的熟练度、指挥人员的决策准确性和舱室及灭火设备的有效性对控制火灾具有决定性影响。一般应先确认火灾位置和规模,然后采用灭火器或消火栓控制初期火灾;如难以控制,则采用气体封舱灭火方式控制火灾。车辆滚装区等高风险部位采用二氧化碳气体灭火系统封舱灭火,需要在人员全部撤离后,密闭舱室并关停风机。如舱门没有关闭或没有按规范要求密闭舱室12~24小时,则可能导致灭火剂泄漏及外部新鲜空气补充,致使火灾复燃失控,甚至燃爆。特别需要警惕的是,喷淋系统大量喷洒消防水进行设备冷却,有可能导致船体失稳倾斜。
除滚装船外,集装箱船也是发生火灾十分频繁的船型。有统计数据显示,过去10年里,大型集装箱船火灾平均每60天就会发生一次。那么,集装箱船为何也是火灾“大户”呢?
首要的原因是货主出于自身利益考虑谎报货物种类,致使货物积载不当,未按照国际海运危险货物规则(IMDG)隔离,或者产生过多热量导致货物自燃等。其次是集装箱系固不当。还有就是由于集装箱层层堆放,间距小,不仅难以快速探查发现火灾,而且火灾容易通过传导和辐射等方式快速蔓延至周边的集装箱。与此同时,由于火灾一般发生在集装箱内部,灭火剂很难进入,灭火效果不佳。此外,集装箱船缺乏起吊设施,无法将起火集装箱吊离,也使得火灾的控制难度大。
邱波表示,针对集装箱船火灾,有效的手段依然是预防,必须严格限制高火灾风险物资装载。如果需要装载该类物资,则应设置专门区域,并在周边设置空箱隔离,以防火灾蔓延。“集装箱船消防设备也有较大改进完善的空间,如可在集装箱内预制消防系统,采用超早期火灾探测设备,在确认火情后施放灭火剂到集装箱内,确保在火灾初期控制火情。目前,中船九江公司已完成集装箱预制式气体灭火装置样机研制,正处于认证阶段。”邱波介绍说。
消防亟须紧跟船舶发展趋势
据了解,近年来,船舶消防行业也进行了一些产品创新升级,如用洁净环保型气体灭火剂替代传统卤代烷灭火剂,采用人工智能(AI)图像识别技术提升火灾探测准确性,采用传统水炮结合光电定位技术提高火点目标锁定速度及火情控制能力,在车辆滚装区域研究采用30兆帕超高压IG541灭火系统避免人员窒息等,但总体来说,船舶消防系统的发展显得较为滞后。业内人士表示,当前,由于社会、科技发展及环保要求日益严格等因素,船舶的运营与建造都发生了很大变化,如滚装船运载汽车中的电动车占比越来越大、船舶特别是集装箱船大型化趋势明显、双燃料船舶越来越多、船舶智能化水平越来越高等,这些都对船舶消防提出了新的要求,船舶消防系统的创新研发亟待加快步伐。
此次汽车滚装船“Felicity Ace”号发生火灾的原因虽然还未最终确定,但有观点认为,船上搭载的电动汽车的锂电池可能是“罪魁祸首”。锂电池燃烧时的内部温度可快速升至1200摄氏度以上,远高于常温常压下汽油火焰的800摄氏度。同时,即便在明火扑灭的情况下,电池内部的反应可能并未终止,复燃可能性大。邱波表示,滚装船常规配套的灭火系统对动力锂电池扑灭效果不佳。针对船上锂电池电动汽车和混合动力汽车发生火险的情况,相关配套企业应加强技术攻关,着重对现有消防设施进行改进完善。如针对锂电池起火前产生大量烟雾的情况,提升现有烟雾火灾探测系统对锂电池烟气成分的探测灵敏度,引入新型智能火灾探测和定位系统;改进水冷却系统的喷洒方式和喷洒强度,采用泡沫喷淋系统,优化气体和喷淋灭火系统的协同工作流程等,提升消防系统对锂电池火灾的有效性等。
集装箱船越造越大也给消防带来了严峻挑战。邱波认为,针对集装箱船明显大型化趋势,未来消防系统研发单位可考虑研制设置在集装箱甲板区域的智能视频火灾探测系统、火灾巡视机器人等,以便快速准确发现和定位发生火灾的集装箱;同时,研制射程更大、覆盖面更广的消防水龙等,以便更有效、更快速地灭火。
此外,随着航运业减碳压力的加大与步伐的加快,未来双燃料船舶会越来越多,比燃油更易燃和更危险的船舶燃料将给船舶火灾防范带来哪些挑战?这需要消防设备研发企业重点关注。
根据相关数据,新船订单中的双燃料船舶占比正在迅速增加,去年高达35%,预计到2025年,这一数字将超过50%。而且,不仅液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)动力船等较常规替代燃料船舶快速增多,更为环保的氢燃料、氨燃料和电力驱动船舶也正在如火如荼地开发研制中。“不同燃料的火灾特性及危险性存在差异,火灾后的次生危险也有所不同,所需的火灾探测和灭火设备也将有所不同,需要根据各自特性有针对性地进行开发和验证。”邱波介绍说,LNG双燃料船舶的机舱会采用传统的气体灭火系统保护,LNG燃料储罐则采用化学干粉灭火系统,上述方法已得到快速普及;氨燃料较燃油在常规条件下更难燃烧,其引发的火灾采用常规的二氧化碳等气体灭火系统就能被有效控制,但氨燃料易溶于水,且水溶液有较强的腐蚀性,所以当前采用的船舶机舱水雾灭火系统是否继续适用,还有待研究;氢燃料有较高热值,易燃爆,危险性较高,其火灾的控制重在及时发现和报警,需要采用超早期可燃气体探测预警系统,及时通知并进行止漏和通风,对于传统的机舱气体和水雾灭火系统能否适用氢燃料船舶,还需要研究和验证。他透露,针对新燃料船舶的火灾特性,相关高校及研究机构已跟进研究。
此外,针对船舶的智能化发展趋势,船舶消防也需要进行创新升级。邱波认为,智能船舶的消防系统需要在传统的功能性基础上,加持基于大数据分析的健康管理能力、自适应火灾智能探测算法和消防系统驱动模型的数字孪生技术等。他介绍说,目前中船九江公司正积极开展智能型船舶消防系统研制,以满足船舶的智能化和无人化发展需求。“总而言之,船舶消防系统涉及人命安全保障,受船级社规范等相关因素严格约束,要跟上船舶发展新趋势,需要高校、企业和船级社等多方力量共同努力,协调推进。” 邱波表示。