0 引　言

船舶废气作为仅次于汽车尾气及工业企业废气的第三大大气污染源，是大气污染治理的重要突破口^{[1 − 2]}。近年来，大气污染治理备受关注，我国及国际组织对低碳化航运提出更高要求。国际海事组织（IMO）规定，自2020年1月1日起，在全球范围内实施船用燃油硫含量不得超过0.5%；2021年国务院《2030年碳达峰行动方案》中明确交通运输绿色低碳行动为“碳达峰十大行动”之一；2023年7月7日，IMO在MEPC80会议上通过了未来30年航运业碳减排目标^{[3 − 4]}。《欧盟海运燃料条例》从2025年1月1日正式实施，要求温室气体强度每5年降幅依次增加，至2050年下降80%，没有达到减排目标的船舶将受到处罚^[5]。为应对船舶废气治理的挑战，船舶燃料动力需逐步向低碳化、清洁化转型^[6]。

目前，国内外航运企业正在探索应用的船用替代 低碳、清洁燃料主要包括液化天然气（LNG）、甲 醇、电、氢、氨等。综合考虑不同替代能源供应的可靠性、经济性、技术成熟度、减排贡献度等各方面要素，LNG成为当前航运业主流的替代燃料^{[7 − 8]}。根据挪威船级社（DNV）最新数据，按照总吨计算，2024年新造船订单中LNG燃料动力船舶占替代燃料船舶的74%；截至2025年2月底，全球在运营LNG燃料动力船舶685艘，订单634艘，总计1319艘，如图1所示。

在LNG燃料动力船建造完成后，按照船级社取证要求，需对船舶LNG燃料供应系统管路及LNG储罐进行干燥惰化、预冷、置换，并加注一定量的LNG，保障LNG燃料动力船能够完成一次试航，该过程即为LNG燃料动力船气试。气试是LNG燃料动力船投入运行的重要步骤，对于检验LNG船舶的动力系统具有重要意义。

LNG动力船舶气试方法可分为槽车-船加注、船-船加注、趸船-船加注、岸站-船加注，其中槽车-船加注可在造船码头直接对完成建造或改造的LNG燃料动力船进行加注，具有成本相对较低、加注地点灵活的特点，可在船舶出厂前直接在船厂开展，是一种现阶段较为常用的气试方法^[9]。本文介绍了LNG燃料动力船槽车-船加注，明确气试过程实施要点，结合东南沿海某船厂7500 CEU汽车滚装船气试实例，分析了气试作业基本流程并提出优化建议，同时结合作业经验梳理应急处置方案，对采用槽车-船加注方式的船舶气试方案制定提供借鉴。

1 槽车-船加注及气试作业基本流程 1.1 槽车-船加注介绍

槽车-船加注是LNG通过加注设备，从槽车储罐流入船舶储罐的工艺流程。当前，槽车-船加注主要分为泵加注和压差加注，其中泵加注是主要方式。泵加注是指槽车储罐内LNG通过潜液泵作用流入燃料动力船储罐的工艺流程。压差加注是指槽车内LNG经过加注橇的卸车增压气化器气化后回到槽车储罐，使LNG槽车储罐压力迅速上升，并与燃料动力船储罐形成压差，推动LNG流入燃料动力船储罐的工艺流程。

槽车-船加注橇是将槽车储罐LNG注入到燃料动力船储罐的专用设备，图2展示了泵式车船加注橇，设备包括LNG潜液泵、流量计、加注控制系统、控制柜、动力拖动柜、可燃气体探测器等。槽车-船加注橇上所有的工艺设备、管线需连接成连续的导电体并接地，管道阀门、法兰、管箍弯头等连接处设置静电跨接，设备接地汇总至接地母线，接地母线需与船厂接地系统做可靠连接，可避免加注橇能量聚集。

1.2 气试作业基本流程

气试作业主要包含4个核心作业流程：首先进行氮气干燥惰化，将液氮气化后形成的低温氮气注入LNG燃料罐，置换罐内空气与水分，确保燃料罐内干燥环境；然后液氮预冷，完成干燥、惰化后，通过控制卸车橇阀门控制液氮流速，从而实现对储罐温度的控制，逐步降低进入LNG燃料罐氮气温度；其次天然气吹扫置换，利用槽车气相天然气吹扫管线设备，将LNG气化后以天然气形式注入LNG燃料罐，置换残留氮气；最后实施加注，利用LNG槽车与燃料罐压力差，将液态LNG直接注入燃料罐。气试作业基本流程如图3所示。

2 气试作业实施要点 2.1 人员准备及作业监护

气体作业前，各相关方应明确专职人员，确保气试人员持证上岗，保障气试工作安全开展。为确保气试工作的连续性，可实行倒班制。鉴于船厂环境复杂，动火、吊装作业较多，建议安排专人进行作业监护，及时发现和制止现场人员的“三违”行为，当周边环境影响到气试作业时有权随时终止气试作业。

2.2 环境要点

由于天然气为可燃性气体，需对气试作业现场区域进行划分，如图4所示。根据与加注设备不同距离，气试作业现场可划分为危险区、限制区及警戒区，不同区域设置不同管控要求，其中加注作业时应设置限制区域和警戒区域，非加注期间区域不作为强制要求。

通过划分气试作业现场有助于降低LNG燃料泄漏和着火的可能性，进一步保护生命和财产安全。此外，气试作业现场应利用码头上现有的场地、道路、照明及给排水系统，在设备区设置夜间反光警示标示。夜间在保证照明的情况下可开展作业。受注船加注时风力大于6级以及雷雨天气不允许作业。

2.3 应急准备及演练

气试开始前，应多方联合编制气试工作应急处置方案，熟悉船厂风险、执行船厂生产安全事故应急预案和疏散路线，明确外来人员应知应会及应急职责。气试前需组织对应急处置方案逐一演练，可通过桌面推演形式开展，但燃气泄露演练必须现场进行，由船厂总指挥及协调组负责相应协调工作。首次燃气泄露演练，各相关方需派代表及技术人员观摩，发现问题记录并在演练总结过程中提出，由各方共同商讨整改措施。

3 气试作业实例分析及优化

本文以东南沿海某船厂7500 CEU汽车滚装船气试为例，分析干燥惰化、预冷、置换、加注4个核心作业流程，并提出气试过程中关键控制点优化方案，旨在把控风险、缩短周期、提升效率、降低成本。

3.1 干燥惰化流程

船厂下达指令对该LNG动力汽车滚装船进行干燥惰化。将液氮槽车的增压液相口、气相口、液相口与设备橇卸车口增压液相口、气相口、液相口对应连接后，利用液氮槽车的自增压功能，打开相应阀门，液氮流经增压器，气化后回到液氮槽车，实现对液氮槽车的自增压。形成压差后，打开卸车液相阀门，液氮流经气化器后以氮气形式注入LNG燃料罐，并通过船上透气桅排放。采用露点仪、气体浓度检测仪测量，当透气桅杆结霜30 min，且最高露点达到−40 ℃，氧含量低于2%，可视为干燥惰化程序完成。此过程需消耗大量氮气。

3.2 预冷流程

完成干燥、惰化后，根据船厂指令控制卸车橇阀门开启幅度，控制液氮流速，逐步降低进入船用LNG燃料罐的氮气温度，直至LNG燃料罐温度达到预冷要求后（一般应低于−130 ℃）断开液氮槽车连接。在预冷初始阶段，控制较小进液量从燃料罐顶部进液，当液位计显示液位达到200 mm后停止顶部进液，切换至燃料罐底部进液口继续加液预冷，同时打开透气阀、溢流阀进行排放。当液位计显示液位达到450 mm后，关闭进液切断阀，燃料罐静置24 h待压力稳定时标志预冷完成（即每小时升压不大于0.05 MPa）。

3.3 置换流程

根据船厂指令将LNG槽车与加注站卸车口各管道对应连接，开启槽车气相阀门，利用槽罐内气态天然气重复对设备及管线吹扫。完成吹扫流程后，让LNG经卸车增压器气化后返回LNG槽车，实现增压，形成压差后，开启槽车液相阀，LNG经空温式气化器气化后以气态形式注入滚装船LNG燃料罐开始置换，同时打开透气阀、溢流阀进行排放。重复置换流程直至检测口天然气浓度合格，结束置换。合格标准：在放散管取样口测量可燃气体浓度大于95%，露点低于−40 ℃。

3.4 加注流程

完成置换流程后，根据船厂指令开启槽车增压液相阀门，保持槽罐压力在0.7 MPa以下。检查确认燃料罐压力在0.3 MPa以下，开启槽车液相阀门，槽罐内的LNG在压差作用下进入滚装船燃料罐。通过船用燃料罐顶、底部进液阀调整罐内压力，始终与槽车保持压差，直至达到计划的加注量。整个LNG加注作业流程，船岸双方密切配合，控制温度、压力、流速等，并准确记录LNG槽车、船用燃料罐温度、压力、液位等相关数据。

3.5 控制要点优化

通过对现有气试的全面分析，发现以下关键控制点存在优化潜力，能有效降低安全风险、缩短整个气试周期、提升操作效率、降低液氮等资源消耗成本。

1）安全风险管理。当前，气试作业前尚未建立系统性风险评估机制，缺乏气试前关键步骤风险把控。鉴于不同船厂所处地域环境、选用设备及具体气试船舶的差异性，建议在气试作业前开展HAZOP分析，聚焦气试过程惰化、预冷、置换、加注4个关键环节，评估降温速率对金属管道及罐体产生的应力影响，及放散的氮气与天然气扩散效果等风险。提前识别这些环节潜在偏差与风险，从而有效规避安全风险，确保气试过程安全可控。

2）优化安全区。当前，气试方案中设定的安全区（陆上距离车船加注橇3 m的危险区和25 m的限制区），普遍存在未依据现场环境动态测算调节，且未明确界定水上安全范围问题。建议结合气试船舶大小，明确设定半径3 m的防爆危险区，以及半径不小于25 m的限制区，此范围须同时覆盖陆域与邻近水域，并设置物理隔离和警戒标识，从而构建严密的防护体系，确保气试过程免受外界影响，有效隔离潜在风险。如环境风速较小、气体扩散条件不佳时，可结合现场环境适当扩大限制区范围。

3）优化液氮操作流程。当前干燥惰化阶段需独立执行“透气桅杆结霜30 min”验证步骤，而后续预冷流程同样采用液氮气体作为工艺介质，二者分步操作将造成冷能资源浪费与周期冗余。建议通过时序重构，将透气桅杆结霜验证步骤嵌入预冷流程初始阶段，利用预冷初期注入的低温液氮气体，同步完成或加速透气桅杆的结霜验证要求。

4）优化燃料罐静置时间。当前预冷阶段在燃料罐液位达标后，按照“24 h静置”要求执行，尚未差异化考量燃料罐体结构类型、材料特性等因素，导致静置周期存在显著冗余。建议针对不同燃料罐体的结构类型、温度场分布、材料低温收缩等特性，优化“24 h静置”时间要求，在确保安全与质量的前提下，实现静置时间的动态调整或最小化。

4 应急处置方案

为确保气试全程安全可控，必须充分预判气试各环节潜在风险，基于此风险识别，需提前编制系统、可操作的应急处置预案，明确不同风险场景下的响应流程、职责、措施及资源保障。在突发状况下，现场人员可以依据预案，实时现场情况准确、有效地采取应急行动，最大限度地控制事态、减轻后果，保障人员生命财产及环境安全。

4.1 关键场景应急处置要点

1）岸上区域泄漏。发现泄漏后立即警告并报告位置/类型/程度，启动预案并拉响警报。工艺处置组触发船方及槽车ESD急停（失效时手动释放控制空气压力），抢险维修组断电（保留照明防爆）并实施雾状水覆盖防爆；工艺处置组切断气源并排空管线，疏导组疏散人员并警戒。

2）燃料罐泄漏火情。报警后即刻警告并启动预案，执行ESD急停、断电。工艺处置组关闭根部阀切断气源，排空管线并冷却周边；火势可控时冷却罐体，若气源无法切断或泄漏量过大（如速闭阀失效、背压过高），立即升级公司预案并同步准备燃料罐泄漏应急；出现伤亡时启动伤害处置程序。处置全程监控燃料罐状态，确认无白雾且甲烷浓度为0。

3）人员冻伤。控制泄漏源后，穿戴防护转移伤员。急救时需按照移除束缚衣物；粘连部位用40～45℃温水进行热敷；冻伤区同温水浴，严禁烘干或直热；体温过低者全身温水浸浴后送医，同步监测泄漏区甲烷浓度＜1%方可转入抢修。

4.2 应急处置优化建议

基于气试实践经验，应急响应需在常规预案中强化以下3项核心原则：

1）人员安全绝对优先。任何险情确认后立即疏散危险区（3 m）及限制区（25 m）内人员，疏散指令与险情通报同步执行，伤员救援须确保泄漏可控及防护到位。

2）工艺阻断与灭火同步。ESD急停、断电、气源切断（关闭根部阀）由多组并行操作，初期火情快速灭火，燃料罐火情同步冷却与断源，速闭阀失效时即刻升级公司预案。

3）船岸分离处置。岸上险情由加注负责人指挥，船上险情由船长指挥，应急启动后立即断开船岸连接管路，实行独立通讯。

5 结　语

随着LNG燃料动力船规模不断发展，船舶气试的需求将不断增加。基于气试实践经验，总结了槽车-船加注方式的船舶气试方案的实施要点：

1）气试验收标准建议设置船舶LNG储罐内壁温度≤−130 ℃，船舶LNG储罐取样口天然气浓度＞95%，氧含量低于2%，气体最高露点≤−40 ℃；

2）在加注过程中，气试作业现场应根据距离划分危险区、限制区及警戒区，并设置不同的管理要求，以降低风险；

3）气试开始前，编制应急处置方案，并开展应急演练。

同时，基于东南沿海某船厂7500 CEU汽车滚装船气试实例分析，提出关键控制点优化方案：

1）气试作业前应开展HAZOP分析，聚焦气试过程惰化、预冷、置换、加注4个关键环节，提前识别相应潜在风险，从而有效规避安全风险，确保气试过程安全可控；

2）结合气试船舶大小，明确覆盖陆域与邻近水域的核心危险区级外围限制区，构建严密的防护体系，有效隔离风险；

3）通过时序重构，将“透气桅杆结霜30 min”验证步骤嵌入预冷流程初始阶段，利用预冷初期注入的低温液氮气体，同步完成或加速透气桅杆的结霜验证要求，提升操作效率、降低资源成本；

4）预冷阶段，需差异化考量燃料罐体结构类型、材料特性等因素，优化“24 h静置”时间要求，在确保安全与质量的前提下，实现静置时间的动态调整或最小化。

此外，本文结合气试实践经验阐述了岸上区域泄漏、燃料罐泄漏并出现火情、人员冻伤3种应急情况下的现场处置方案并提出优化建议，为气试作业提供借鉴。