船舶固定式CO2灭火系统事故案例分析

摘要：以44起船舶固定式CO2灭火系统事故案例为基础，重点分析该类事故原因，并对事故发生时的船舶动态、伤亡情况、行为主体和事故情境进行统计分析，最后提出该类事故的防范措施，为船舶灭火系统的事故预防和安全管理提供参考。

关键词：CO2灭火系统；案例分析；防范措施

一、引言

固定式CO2灭火系统能够实现对机舱、货舱和油漆间等区域的保护，因此在船上的应用十分普遍。据不完全统计，目前70%以上的国际航行船舶采用固定式CO2灭火系统。但是绝大部分船员没有该系统的实际操作经验，不熟悉操作程序，部分船员甚至不了解该系统[1]。船员对CO2设备和系统普遍存在畏惧心理，相关的培训往往流于形式，因此船舶固定式CO2灭火系统事故案例时有发生。发生该类事故时，CO2浓度会迅速升高并蔓延。当空气中CO2浓度超过17%时 ( 使用CO2灭火剂时遇到的情况 )，人在最初吸入CO2的1 min内就会失去控制和无法进行有目的的活动[2]。在CO2淹没区域内的人员很难及时逃脱，因此船舶固定式CO2灭火系统事故往往会造成较大的伤亡。

根据美国环境保护署 ( EPA ) 有关CO2灭火系统伤亡报告，截至2000年，共计报告案例62起，造成119人死亡和152人受伤。其中与船舶有关的共计22起，造成68人死亡和39人受伤[2]。2000年以后，国内外又发生多起CO2灭火系统伤亡案例。2019年5月，“金海翔”号货船发生重大CO2窒息事故，造成10人死亡和19人受伤。因此，船舶固定式CO2灭火系统事故备受管理和研究人员的关注。文献[3]分析了船舶固定式高压CO2灭火系统安全隐患，文献[4][5]对CO2灭火系统误操作事故案例进行了分析，文献[6]研究了船舶CO2灭火系统工作原理与事故预防措施。总计有十几篇文献研究CO2灭火系统事故案例，均是针对个别案例展开分析，无法得出普遍性结论。本文针对大量船舶CO2灭火系统事故案例展开研究，从多个角度进行统计分析，得出的结论更具有普遍性。

本文共研究了44起船舶固定式CO2灭火系统事故案例，绝大部分案例数据来源于EPA、美国交通安全委员会 ( NTSB )、英国海上事故调查局 ( MAIB )、澳大利亚交通安全局 ( ATSB )、中国香港海事处和中国海事局的事故案例调查报告，部分事故案例数据来源于科技论文。

二、固定式CO2灭火系统简介

图1是典型的船舶固定式CO2灭火系统简图。在CO2间和消防控制站内各有一个释放箱，每个释放箱内装有两个先导气瓶互为备用，提供打开气瓶阀和主分配阀的驱动气体 ( N2气或CO2 )。确认人员已经全部撤离且保护处所防火风闸、防火门和舱口全部关闭之后，方可进行CO2释放。首先打开释放箱门，触发箱内微动开关，控制系统输出CO2释放声光报警。然后打开先导气瓶的气瓶阀，再依次打开先导气体至主分配阀和气瓶阀的选择阀即可完成释放操作。如果系统的气瓶数量较大，先导气体容量不足以打开所有气瓶阀，则需要设置增压阀。如果系统CO2总量较少则可不设增压阀。

图1 船舶固定式CO2灭火系统简图

三、船舶CO2灭火系统案例分析

( 一 ) CO2漏泄或误释放的原因分析

EPA有关CO2灭火系统的伤亡报告通常将原因简单归结于意外释放，没有给出具体原因。其他来源的案例也存在类似情况。因此，44起案例中只有25起可以确定CO2漏泄或误释放原因，如表1所示。

表1 CO2漏泄或误释放原因

CO2漏泄或误释放原因可以分为意外触碰释放机构 ( 1~11 )、操作失误 ( 12~18 )、元件或系统缺陷 ( 19~25 ) 三类。根据表1，意外触碰释放机构共计引起11起事故，造成伤亡人数最多，其中死亡36人，受伤47人。操作失误共计引起7起事故，造成13人死亡和13人受伤。系统缺陷共计引起7起事故，未造成人员伤亡。意外触碰释放机构造成事故案例所占比例为44%，其他两类所占比例均为28%。意外触碰释放机构和操作失误均属于人为因素，因此可理解为人为因素造成事故的比例为72%。表1中意外触碰释放机构和操作失误两种原因导致的每一次CO2灭火系统事故均有不同程度的人员伤亡，这种情况不能理解为两种原因导致的CO2漏泄或误释放事故必然会发生伤亡，因为没有伤亡的船舶CO2灭火系统漏泄或释放事件很多，只是官方没有进行调查。同样，7起系统缺陷均未造成人员伤亡，不能理解为该种原因是安全的。因为没有人员伤亡的原因可能是发生该类型事故时所涉及的处所内通常人员很少进入。表1的意义在于明确了船舶固定式CO2灭火系统事故的多种原因，可为相关人员和部门提供借鉴。

( 二 ) CO2灭火系统事故发生时的船舶动态

为了便于分析船舶灭火系统事故案例，可将船舶动态划分为船厂修船、海上航行、锚地锚泊和港内停泊四种。船舶所处的动态不同，机电设备的运行和操作均会有所不同，船舶发生火灾的风险也不一样。因此，船舶动态对CO2灭火系统事故案例的发生会有一定影响。表2是不同船舶动态下发生CO2灭火系统事故情况统计。可看出当船舶处于船厂修船和港内停泊状态时，CO2灭火系统事故数量较多，原因可能是船舶处于停航状态，各项操作和维修作业比较频繁，其中可能包括对灭火系统进行的测试、检验和维护等。这些活动有可能对CO2灭火系统造成影响，最终导致相关事故发生。船舶航行时，船上人员人数较少，因此每次事故造成的伤亡人数相对较少；船舶进厂修理时，船上人员数量和作业量显著增加，因此每次事故造成的伤亡人数最多。

表2 不同船舶动态CO2灭火系统事故统计

( 三 ) 固定式CO2灭火系统事故的行为主体

本文中的行为主体是指直接或间接引发船舶固定式CO2灭火系统事故的行为实施者。本文确定行为主体的目的是提醒相关人员提高防范船舶固定式CO2灭火系统事故的安全意识，有利于管理者加强对相关人员的管理和专项培训。表3为不同行为主体引发本文研究事故案例的情况。

表3 CO2灭火系统事故的行为主体统计

根据表3，船员、工人和服务工程师共计引起31起事故，占总案例数量的70%。31起事故造成的死亡和伤亡人数的总比分别为76%和86%。这也充分说明大多数该类事故是人为失误所致。其中船员引发的事故数量最多，因此，要加强对船员进行关于船舶固定式CO2灭火系统的培训和演练。服务工程师是对船舶消防系统开展测试和检验的专业人员，同样引发了7起事故，这说明船舶固定式CO2灭火系统存在较高的复杂性和危险性。工人引起事故的原因可能是对CO2灭火系统不了解。

( 四 ) CO2灭火系统事故发生情境分析

本文中的事故发生情境是指与事故发生直接相关的船舶状态情况。在44起船舶固定式CO2灭火系统事故中，有41起事故可以确认具体的事故发生情境，如表4所示。确认事故发生的情境有助于提高相关人员的风险意识和避免事故发生。

表4 CO2灭火系统事故的情境统计

根据表4，50%的事故发生于对固定式CO2灭火系统进行检查、维护、测试和检验期间，另外有7起事故发生于在CO2灭火系统附近进行其他维修期间。以上两种情境引起的事故数量占总数量的66%，造成死亡和受伤人数分别占总人数的71%和83%。这充分说明在这两种情境下，船员、修理工人和服务工程师的工作容易引发伤亡事故。因此，当船舶处于这两种情境时，船舶管理者应提醒处于CO2保护处所内的人员提高警惕，如有可能，人员应尽量不要进入CO2保护处所。机舱发生火灾释放CO2期间发生4起事故，其中2起事故是CO2漏入CO2间，但是未造成人员伤亡；另外2起造成伤亡的原因是人员没有及时撤离机舱。灭火系统缺陷导致CO2漏泄期间共发生7起事故，其中6起事故是CO2漏入CO2间，虽未造成人员伤亡，但也说明进入CO2间之前应该采取必要的安全措施。

四、CO2灭火系统事故防范措施

( 一 ) 提高安全防范意识

为了提高对船舶固定式CO2灭火系统的安全防范意识，管理部门应加强对船员、工人和服务工程师的安全教育，通过各种手段和方式宣传该系统对人员生命安全的高危害性，提升船员的风险意识和风险识别能力。实践证明，伤亡案例宣传是培养风险意识和风险识别能力的一种有效方式。案例宣传中应注重运用伤亡数据，并结合适当的图片和视频资料，以达到最佳的效果。案例宣传要注意防止宣传对象对船舶CO2灭火系统形成恐惧心理，避免他们平时不作为或遇紧急情况不能够沉着应对。

( 二 ) 加强业务培训和操作训练

培训机构、船舶管理者应重视船员的业务培训，培训内容至少应包括高浓度CO2对人身安全的严重影响，船舶CO2灭火系统的组成和工作原理、主要元件的结构和原理，CO2压力和温度的关系，CO2释放的操作程序、公约和规范的要求等内容。针对船上难以实现实际操作训练的现实，可以采取制作系统操作视频和设置模拟释放装置两种方式。操作视频应该由专业人员制作，包括原理讲解、系统维护、释放程序等内容，还要符合船舶实际情况。为了提高实际操作能力，可尝试在船上安装一套独立的模拟释放装置。为了提高训练效果，该装置可以与船舶压缩空气系统相连。

( 三 ) 加强船舶维修期间CO2灭火系统管理

根据以上统计分析，大多数船舶固定式CO2灭火系统事故发生于船舶在船厂和港口进行各种维修工作期间。因此船舶维修期间应加强CO2灭火系统的管理。船方与维修方签订消防安全协议时，应强调CO2间为控制区域，未经船长批准禁止进入，并提醒维修方在固定灭火系统附近施工时避免触碰释放控制系统的任何设备。维修方应该对施工人员进行消防安全教育和培训，内容应包括CO2保护处所位置、CO2释放声光警报、机舱应急逃生通道、紧急逃生呼吸装置的位置和使用方法等。维修CO2系统时应提前通知船上所有人员，如非必要应避免进入机舱或其他保护处所。如果船舶消防安全许可，可临时隔离CO2间至机舱和其他保护处所的管路，彻底避免误释放。

( 四 ) 按照IMO指南要求进行固定式CO2灭火系统维护保养和检验

船舶应根据IMO通函MSC.1-Circ.1318 /Rev.1《固定式CO2灭火系统维护保养和检查指南》对固定式CO2灭火系统进行维护保养和检验。除了某些可由适任船员进行的维护保养程序和检验之外，其他应由受过系统维护保养专门培训的人员进行。船上维护保养计划应指出哪些建议的检验和维护保养应由经过培训的人员完成。

当进行CO2灭火系统检验或维护保养时，应采取严格的安全防护措施，以防止执行或见证作业的人员处于危险中。开始工作前，应制订一个考虑到所有人员的安全作业计划并在检验人员和值班船员之间建立有效的通信系统。应采取措施以避免意外排放，例如，锁住气瓶阀或移走操作杆，关闭和锁住系统截止阀，这应作为保护维护保养或检验人员的初始程序。工作开始前应通知所有人员即将采取的行动。应按照船舶维护保养计划进行维护保养和检验，并充分考虑到系统的可靠性。船上维护保养计划应基于系统制造商的建议，纳入船舶安全管理系统。

五、结论

船舶固定式CO2灭火系统事故的主要原因包括意外触碰释放机构、操作失误、元件或系统缺陷三类。当船舶处于船厂修船或港内停泊状态时，特别是对固定式CO2灭火系统进行检查、维护、测试和检验期间，发生CO2灭火系统事故最多。大多数该类事故是由船员、工人和服务工程师人为失误所致。船舶CO2灭火系统事故时有发生并且造成较大的人员伤亡，因此防范CO2漏泄和误释放事故是一项系统性综合工作。船方要把船员相关的培训和演练落到实处，切忌流于形式。制造商、主管机关和船级社等各方要在设计、生产监督和检验方面严格把关，把事故发生的可能性降到最低。本文研究的部分案例缺乏详细资料，无法确定必要的信息。另外，由于船舶CO2灭火系统事故总体数量不多，并且其中部分未经调查和报道，因此本文的案例分析样本偏少。今后将收集更多相关案例并进行分析研究，进一步提高研究结果的准确性和可靠性。

参考文献：

[1] 李守超,张清宝,李伟.船舶固定式CO2灭火系统操作性问题的分析及研究[J].航海技术,2021(5):48-50.

[2] United States Environmental Protection Agency.Carbon dioxide as a fire suppressant:examining the risks,Report EPA430-R-00-002[R].2000.

[3] 张剑,王在忠.浅析船舶固定式高压CO2灭火系统的安全运维[J].航海技术,2021(3):26-29.

[4] 乐永峰,沈珂琦.固定式CO2灭火系统误操作事故背后的探讨[J].航海,2022(2):65-66.

[5] 韦毓良.防范船舶CO2灭火系统误操作事故的探讨[J].世界海运,2022(2):29-33.

[6] 冯德银.船舶CO2灭火系统工作原理与事故预防措施[J].青岛远洋船员职业学院学报,2022(4):1-5.

作者简介：

张兴彪，大连海事大学，教授，轮机长。

黄连忠，大连海事大学，教授，轮机长。

本文刊发于《世界海运》2023年第11期，转发须注明作者和原文出处。