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专家分享船用氨燃料毒性见解

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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。

Table 1: Ammonia concentration and Hazard to Human Health

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。

Figure 1: Potential Source of Ammonia leakages onboard (Source CCC 9/3/1)

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。
    1. 系统泄漏检测和警告,实行自动安全响应。
    2. 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

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GCMD:船对船氨转运作业为皮尔巴拉地区氨加注铺平道路

商船三井旗下“Green Pioneer”轮和 Navigator Gas 旗下“Navigator Global”轮之间转运作业的成功,证明了未来在西澳大利亚皮尔巴拉地区进行氨加注的可行性。

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据全球海事脱碳中心 (Global Centre for Maritime Decarbonisation,简称GCMD) 周一 (9 月 16 日) 报道,由GCMD牵头的联盟已于 2024 年 9 月 14 日在丹皮尔港(Port of Dampier)的锚地成功完成了船对船氨转运。

商船三井(MOL)旗下“Green Pioneer”轮(一艘 35,000 立方米氨运输船)和 Navigator Gas 旗下“Navigator Global”轮(一艘 22,500 立方米氨运输船)已完成了两次氨转运,而相关氨货物则由Yara Clean Ammonia (YCA) 提供。

第一次作业涉及从“”Green Pioneer”轮将 4,000 立方米(约 2,700 吨)的氨转运到丹皮尔港的 “Navigator Global”轮。随后,同样的氨货物从“Navigator Global”轮转运回给了“ Green Pioneer”轮。

每次转运操作大约耗时六小时,其中,第一次转运作业是于 9 月 14 日 08:30 完成。

转运成功提升了皮尔巴拉的氨加注潜力

此前,全球海事脱碳中心 (GCMD)、皮尔巴拉港(Pilbara Ports)和 YCA 建立了三方合作关系,以释放皮尔巴拉作为低温室气体 (GHG) 排放氨加注中心的潜力。同时,全球海事论坛(Global Maritime Forum)的一项研究曾强调该地区是可行的氨加注地点。目前,Yara Pilbara 工厂已开始建设,并瞄准到 2025 年生产可再生氨。

而此次成功完成转运,也证明了未来在西澳大利亚皮尔巴拉地区进行氨加注的可行性。

根据皮尔巴拉港、Yara Clean Ammonia 和劳氏船级社 2023年联合开展的一项研究,这项试点也标志着国际铁矿石贸易低温室气体排放航线投入运营的一步,预计到 2035 年,这条航线将需要 100 万至 150 万吨氨。

以船对船转运作为替代性的氨加注方案

目前没有氨加注船和以氨为燃料的船,因此,在锚地进行的船对船转运是与加注作业最接近的替代方案,因为,该作业复制了所涉及的基本步骤。

在确定以上目标后,该试验作为替代的散货运输方案从丹皮尔港开展了转运作业,并运用了该港口在氨出口方面的经验。而第二次转运,则展示了氨加注作业的潜力,可扩展到附近的其他港口,并预计,未来的此类散货船作业也将在这些港口进行。

为实施这两次转运作业,该联盟以成熟的程序作为基础,并引入了额外的安全缓解措施。

这些措施包括使用紧急释放接头、紧急停机装置等其他安全设备,以及在转移氨后实施热气和氮气吹扫程序。而参与紧密开发这些措施的,包括安全顾问、船对船转运服务提供商、港口与澳大利亚政府机构,以及经验丰富的氨船运营商和生产商。

为了模拟未来的氨加注场景,该皮尔巴拉试验部署了一艘灵便型天然气运输船和一艘中型天然气运输船,因为其容量与预期的氨加注船容量相似。

GCMD 首席执行官 Lynn Loo 教授表示:“这次氨转运试点证明了所有参与方深思熟虑的合作与严谨的规划。除了应对技术和运营挑战之外,执行这项试点也需要我们应对复杂的商业环境,并包括确保船舶安全性和管理货物转移,以及响应运营过程中存在的不确定性和突发状况。”

“在此,我们非常感谢所有合作伙伴的坦诚交流和坚定支持,若没有他们的帮助,我们不可能取得这一开创性成果。这次试点,标志着生态系统在以氨作为船用燃料方面迈出的关键一步,为最终将使用氨燃料的船舶的燃料补给铺平了道路。”

注:GCMD 关于氨转运作业的完整声明可在此处找到

相关文章: GMF论文详细介绍创建澳大利亚-东亚铁矿石绿色走廊所需的氨加注方案
相关文章:研究:皮尔巴拉地区安全氨加注“在经济上和操作上都可行”
 
图片来源:全球海事脱碳中心
发布日期:2024 年 9 月 17 日

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Endress+Hauser工厂参观系列:MFM已准备好扩展支持LNG燃料转型

Endress+Hauser 的 MFM (质量流量计 )能用于测量多种不同的船用燃料,并且,同一型号的 MFM 只需稍加修改即可扩展适用于 LNG。

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今年2月,《满航时报》(Manifold Times)代表到访了位于瑞士赖纳赫(Reinach)的 Endress+Hauser Flow 质量流量计 (MFM) 生产工厂。而此内容,将是五篇独家系列文章中的第四篇,旨在介绍完善 MFM系统设计的复杂过程。
以下为参访过程的关键内容,可帮助您进一步了解 MFM在支持航运能源转型方面的作用:

随着航运业正寻求各种形式的替代能源以满足 IMO 2030 和 IMO 2050 的排放限制,当下,业界将需要探索新型的燃料。

“起初,这只是从传统的 HFO 等船用燃料过渡到硫含量较低的燃料,但现在,我们已在见证行业向碳中性燃料过渡。”Endress+Hauser Flow 首席业务发展经理 Stephan Natter表示。

“我们看到环保燃料将在海事工业中发挥重要作用;而我们谈论的,是未来几年内一定程度上可用的液化天然气 (LNG)、甲醇、生物燃料、氨和氢。

“在流量测量设备和流程咨询方面,我们希望能提供专家建议帮助客户减少碳足迹。”

据Natter称,一些LNG燃料船仍在使用液位计来确定交付量。通常,被安装的相关设备在 LNG 的可追溯性和保管转移认证方面存在滞后,并因此可导致交货不足和纠纷问题,与以前的燃油油轮面对着类似的情况。

今天,MFM的测量性能,可以追溯到国际单位制,并可用于各种不同的工艺条件。

“您可以将我们的科里奥利质量流量计(Coriolis mass flow meters)用于多种液体,并只需使用相同的型号和稍微进行一些修改,就可将应用范围扩展至涵盖高压和极低温度,例如:在零下165摄氏度下运行的 LNG。”他解释。

“传统燃料和 LNG 之间的最大区别在于 LNG 的低温特性。如今,描述 MFM机械模型所需的所有信息,例如极低温度下金属的非线性特性,都是已知的信息。”

“Endress+Hauser 通过大量的测试测量证明,水校准系数可以转移至低温液体,且不会影响精度。”

“此外,安全性通常是 LNG应用中的主要关注点。其中,LNG的特性,在于从液体到气体需要膨胀 600 倍,因此,我们与 NMi Certin B.V. 共同开发了一种特定的零点验证程序,该程序允许在气态条件下验证零点,以消除操作员的可能风险。”

Natter 补充道:“同时,LNG作为能源被交易,也意味着,燃料加注计量系统所需要的不仅止于数量测量。”

Endress+Hauser 已推出一套新型LNG加注解决方案,该解决方案能为客户提供高精度和进一步优化资本支出与运营支出。同时,该专用 LNG 加注解决方案能提供实时 MFM 数量测量和拉曼光谱 LNG分析,且无需取样和测试蒸发率,并涵盖 LNG、BOG 和燃料气的数量测量以及LNG 成分测量,还有能量与甲烷数量计算,同时,也完全可追溯并符合国家标准和保管转移认证。

“凭借提供成分测量的拉曼分析仪,我们的测量系统已从覆盖数量扩展至覆盖质量;通过两者相结合,它能为我们提供的能量质量已超越传统 MFM 系统。”他表示。

目前,在新加坡港口运营的 LNG 加注船已在使用Endress+Hauser 的 LNG 加注解决方案。
相关文章: Endress+Hauser 工厂参观系列:新加坡船燃MFM主流量计校准
相关文章: Endress+Hauser 工厂参观系列:将设计变为现实
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图片来源:Endress+Hauser
发布日期:2024 年 9 月 17 日

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KPI OceanConnect在东京设立新办事处以扩大亚洲业务范围

新办事处将帮助现有和新客户应对海事能源领域日益复杂的业务运营,包括使用新的替代船用燃料和面对日益严格的环境法规。

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海事能源解决方案提供商 KPI OceanConnect 周四 (9 月 12 日) 宣布在日本东京开设新办事处,以加强其区域影响力和支持当地客户。

该办事处是 KPI OceanConnect 在亚洲的第五家办事处,反映了其对该区域战略增长的日益加强承诺。

当下,日本是海运业的其中领先创新者,运营着第三大的商船队,是 KPI OceanConnect 的重要市场。

该新办事处将由日本负责人 Ken Kobayashi 领导,他将帮助现有和新客户应对海事能源领域日益复杂的业务运营,包括使用新的替代船用燃料以至应对日益严格的环境法规。

最近,KPI OceanConnect 公布了 2023/2024 年度的强劲财务业绩,并表明了其将继续致力投资于在全球船用燃料价值链中建立强大的伙伴关系。

其中,日本本地团队的扩张,将让 KPI OceanConnect 能够每天积极地与日本买家和供应商接触,以交流信息和专业知识,并支持为其客户制定创新的能源转型战略。

9 月 10 日,为庆祝新办公室的启用,KPI OceanConnect 举行了开幕招待会。而出席此活动的,包括集团所有人 Nina Østergaard Borris 和 KPI OceanConnect 的执行管理团队——首席执行官 Anders Grønborg、首席运营官 Dorthe Bendtsen 和替代燃料与碳市场全球主管 Jesper Sørensen。

为了庆祝这一里程碑,KPI OceanConnect 在 XEX Tokyo 餐厅举办了开幕招待会,距离其位于 Burex 大楼的新办公室仅几步之遥。同时,活动期间也播放了 DJ Yumi 的音乐。

KPI OceanConnect 首席执行官 Anders Grønborg 表示:“长期以来,KPI OceanConnect 一直在与日本客户开展密切的合作。因此,设立于我们行业和业务的关键市场,这个新办公室将让我们能够更接近客户和其他重要的本地利益相关者。”

“现在正逢海运价值链的转型期,因此,我们已准备好与合作伙伴开展进一步合作和寻求解决方案创新机会。我们相信,我们的正直、良好治理、透明度和长期可持续性价值观,已在这个市场上引起强烈反响。”

KPI OceanConnect 日本负责人 Ken Kobayashi 表示:“当下,KPI OceanConnect正致力于支持其客户将当今的挑战和未来的不确定性转化为增长与创新机会。从新燃料到新法规,我们的专家网络正专注于为客户提供量身定制的增值服务,以确保无论复杂程度如何 ,他们的决策都将能够面向未来。”

“通过以合作伙伴为导向的方法,我们正在实现更高的透明度和创新,并在帮助改变船燃行业规则,支持客户达成能源转型。”

图片来源:KPI OceanConnect
发布日期:2024 年 9 月 13 日

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