高级海洋测量师 Muammer Akturk 深入探讨了氨毒性的复杂性、所需的安全措施以及影响其采用的新法规。

Muammer Akturk 是一位专门研究船用替代燃料的高级海事测量师，最近，他通过其替代船用燃料时事通讯发表了一篇关于船用氨燃料的文章。

他通过国际海事组织最近的讨论，深入讲解氨毒性的复杂性、所需的安全措施以及影响其采用的新出台法规：

介绍

海事行业面临着几项重大挑战，这主要是由于有关排放和气候变化的法规正日益严格化。随着航运业为其全球船队寻求高效的推进和燃料策略，全球化、地缘政治变化、数字化和网络安全问题等因素导致了原已复杂的运营环境进一步地复杂化。

当下，国际海事组织 (IMO) 更新其初始温室气体减排战略是国际航运业的一个重要转折点，其目标是要到 2050 年采用零碳和低碳燃料。

船舶设计者、建造者、船东和运营商目前正在考虑的各种技术和燃料选择中，无水氨（NH3）正逐渐被视为一种潜在的船用燃料，并可以相对迅速地引入。它提供了一种零碳解决方案（从储罐到尾流计算），并且，考虑到从生产到使用（油井到尾流）的整个生命周期，绿色氨有望成为最终的解决方案。然而，重要的是我们要认识到，氨虽然具有巨大潜力，其固有毒性仍然是充分利用其益处的关键挑战。

氨的性质

氨在标准大气条件下以无色气体形式存在，并以其独特的强烈气味而闻名。当受到较高压力时，它会转变为液态，从而简化了其运输与储存。

与航运业正在探索的一些替代燃料相比，氨的可燃性范围相对有限。然而，重要的一点，就是要认识到它的毒性和高反应性。

在较低浓度下，氨会对眼睛、肺部和皮肤造成刺激，而在较高浓度或直接接触时，则会立即造成性命风险。相关症状包括呼吸困难、胸痛、支气管痉挛，同时，严重时更会出现肺水肿，特征为肺液积聚所导致的呼吸衰竭。

皮肤接触浓氨会导致严重的化学烧伤，而触及眼睛则会引起疼痛、过度流泪、结膜肿胀、虹膜和角膜损伤，以及青光眼和白内障等疾病。急性接触液氨可表现为皮肤发红、肿胀、皮肤溃疡和冻伤。

与氨燃料的使用相关的健康风险

由于其有害特性，氨被归类为有害物质。
国家标准所规范的暴露水平和持续时间，通常允许暴露限值设定为 50 ppm（百万分之一），并建议暴露限值为 25 ppm，而确定对生命或健康造成直接危险的阈值为 300 ppm。 有关暴露持续时间和以 ppm 为单位测量的相关健康影响的详细信息，请参阅表 1。

表1：氨浓度及对人体健康的危害

急性暴露指南水平 (AEGL)：氨
AEGL 1：引起刺激，但停止接触后可立即恢复
AEGL 2：造成不可逆转或长期的健康危害
AEGL 3：致命

船上出现氨泄漏的潜在释放源

目前，业界正在努力设计和建造氨动力发动机和相应的氨燃料供应系统。这些进展有助于识别船舶系统内潜在的氨泄漏可能性。图1显示了船舶开放区域氨泄漏的各种释放源，主要为：

4.1 露天场所的氨释放源
• 氨燃料箱PRV被打开。
• 燃油供应系统净化/通风/排放出口。
• 燃料准备室、TCS、双层空间的通风口。
• 开放区域的加油管汇。

4.2 封闭空间氨释放源
• 燃料准备室(FPR)。
• TCS（储罐连接空间）。
• 双墙空间，包括GVU 室（燃气阀装置）。
• 封闭式加注站（如果有）。

4.3 正常工作条件下的释放源
• 燃料准备通风口的受控释放。
• 具有安全措施的吹扫和排气出口。
• 相关安全措施包括气体检测、警报、停机和氨处理。

4.4 紧急情况下的释放源
• 紧急情况下不受控制的释放，例如油箱附近着火。
• 大量泄漏可能会覆盖整艘船，同时，氨浓度也达到有害水平。
• 氨处理设施的运行可能无法切实减少大量气体的排放。

图 1：船上氨泄漏的潜在释放源（取自CCC 9/3/1）

IMO 制定的氨燃料船舶安全临时指南草案

CC（Sub-Committee on Carriage of Cargoes and Containers）第九届会议定于9月20日至29日举行。目前的大部分注意力都集中在起草与替代燃料相关的指南上，这对于行业的脱碳目标至关重要。 其中一项值得注意的工作是临时准则的制定，以确保氨燃料在船舶使用的安全性。

这些临时指南适用于遵守 SOLAS 第 II-1 章 G 部分要求的船舶，并应与 IGF 规则一起使用，纳入针对危险性和燃料特性的具体考虑。 这项工作预计将于 2024 年底完成。

液化天然气系统 IGF 规范中采用的安全框架包含五个核心原则：

1. 隔离：确保燃料储罐的装置受保护且能防范机械伤害和火灾。
2. 完整性：燃油系统的设计应尽量减少燃油泄漏。
3. 在所有燃油系统部件中实施双重屏障以防止泄漏。
   4. 系统泄漏检测和警告，实行自动安全响应。
   5. 检测到泄漏时自动关闭燃油供应系统，以减轻潜在后果。

此外，也需要采取额外的关键安全措施解决燃料的毒性问题。其中，彻底了解这些独特的特性及其对风险评估的影响，对于实施有效的安全措施以减轻氨燃料相关风险至关重要。 这是制定强有力的安全法规的重要基础。

如图 2 所示，天然气 IGF 规则中概述的安全原则可适用于氨，尽管需要进行大量修改以解决安全壳破损情况下增加的毒性风险。现有的天然气 IGF 规范要求不包括燃料毒性，因此，需要采取更严格的安全措施来防止正常运行和紧急情况下的氨暴露现况。

图 2：IGF 代码概念的氨毒性风险表（取自 CCC 9.INF7）

后记

在海运业中使用氨燃料为脱碳努力带来了希望。 然而，它因固有的毒性问题而需要仔细考虑其应用。为LNG系统制定的安全指南和原则虽然适用于氨，但仍需要进行大量修改才能解决它较高的毒性风险。因此，了解氨的独特性质、其潜在的健康影响以及实施有效的安全屏障是减轻相关风险的基本步骤。 随着行业正迈向将氨用作替代燃料的方向发展，强有力的安全法规和全面的安全措施也必须同步制定，以确保能够安全、可持续地进行过渡。

照片来源：Unsplash 的 Chris Pagan
资料来源：Alternative Marine Fuels Newsletter
发布日期：2023 年 9 月 12 日