烧伤、失明、死亡，在世界各地运输氨气是否安全？

烧伤、失明、死亡，在世界各地运输氨气是否安全？

信德海事网 高珑嫣

氨燃料即将成为零碳航运的首选燃料，也是远距离运输氢气的一种具有成本效益的载体。在我们关注到氨燃料作为绿色能源的潜质的同时，一些专家对于氨气的大规模运输感到不安，在接受媒体采访时表示，“若发生泄露，可能会使海洋失去活力”。

照片来源：C-Job Naval Architects

国际可再生能源机构（IRENA）近期的一份报告中指出，在仍保持1.5°C气候目标的情况下，2050年世界上四分之一的氢气将进行国际贸易，其中45%以氨的形式运输，大约占6900万吨的氢。Irena在报告中还指出，在其1.5°C的气候目标下，到本世纪中期对氨的需求将增加四倍，达到6.88亿吨。其中有1.97亿吨用作航运燃料，1.27亿吨用作氢能载体。

氨燃料运输是否存在海上安全问题？

大幅扩大氨气运输规模的问题之一是，随着越来越多的船舶在公海上航行，发生严重事故的可能性也在增加。

剑桥大学机械工程教授David Cebon在接受采访时表示，与2018年相比，2019年的航运伤亡和事故增加了5%，达到2815起。所有海运运输的货物中，有40%是化石燃料。若以取代化石燃料作为传递能量的方式，有40%的船舶运载着氨。每年约有二十多艘船沉没，将会有大量的氨最终进入海洋。

氨具有中等毒性，但却有很强的腐蚀性。即使空气中的浓度非常低，只有百万分之三十（ppm），可能来自非常小的泄漏，甚至有时是常规操作。如果一个人接触它超过15分钟，就会导致呼吸困难。在100ppm时，会出现眼睛和喉咙的刺激，在500-700ppm时，任何接触都会变得危险，有灼伤喉咙、皮肤、肺和眼睛的风险，可能会导致失明。在更高的浓度下，死亡的风险大大增加。伤害的严重程度取决于氨的确切浓度和接触时间的长短，但在最坏的情况下，它可以导致呼吸道被灼伤，使受害者窒息。

这还没有结束。当氨气溢出时。例如，在海上发生碰撞导致罐体破裂，特别是如果碰到水，它会与空气中的凝结物发生反应，形成沉重的有毒雾气，不会消散。

塞浦路斯海洋和海事研究所（CMMI）的科学家George Mallouppas解释说，“氨气云是非常难以处理的，他指出，虽然可以疏散港口或工业区以避免泄漏云，但在海上的船舶上这样做是几乎不可能的。”

虽然氨的可燃性明显低于液化天然气（LNG），但它仍然是可燃的，因此任何海上泄漏都会伴随着爆炸或火灾的风险。严重的氨气泄漏在海浪的作用下也将是毁灭性的。氨在水中溶解后会形成氢氧化铵，对海洋生物有剧毒。

氢科学联盟的联合创始人Paul Martin表示，“水中浓度为1ppm的氨足以杀死许多海洋生物。一艘载有氨的船舶沉没后，有可能使方圆几十公里的海洋失去活力。”

氨被认为是水生生态系统中鱼类死亡的最常见原因之一，氨气泄漏在港口、河口和半封闭海湾的影响将是最严重的。

迄今为止的良好安全记录？

在陆地上，已经发生了几起氨气事故，尤其是1976年在德克萨斯州发生的破坏性公路事故，一辆坠毁的氨气罐车产生的烟雾造成5人死亡，178人受伤。而就在上个月，嘉士伯因其一家啤酒厂的氨气泄漏而被英国监管机构罚款300万英镑（360万美元），导致一人死亡，另一人重伤。

但值得注意的是，尽管多年来大量的氨气一直通过海运运输，约占总产量的8%，但迄今为止，海上发生的与氨相关的事故相对较少。

IHS Markit的航运事故数据库报告说，截至2021年，只有四起与氨有关的事故，其中只有一起与作为货物运输的氨气泄漏有关，这一事件没有造成人员伤亡或环境破坏。然而，其余三起是致命事故，都发生在渔船上，作为船上制冷剂的氨气要么泄漏要么爆炸。

但剑桥大学机械工程教授David Cebon警告说，由于缺乏有效的海上监管，预计氨气运输的扩张会导致更多事故的发生。

根据Together in Safety的说法，75-96%海上事故是由人为错误导致，因为长时间在船上和远离亲人的时间会削弱船员的效率。而对于船员有关处理氨气方面专业知识的掌握与培训，需要时间与金钱。一些航运公司可能没有能力或不愿意花钱购买这些知识，也会导致风险的进一步加剧。

Maritin甚至更进一步说，在人口密集区附近停泊的油轮将会更加危险，可能会造成灾难性的伤亡。

使用氨作为航运燃料时风险增加

氨气“相对干净”的安全记录的另一个原因是，它作为燃料的使用相对较新，未经测试，但本质上风险更大。

与货用氨气不同，货用氨气是装在一个密封的罐子里，而作为燃料的氨气将被整合到船舶的运行中。这意味着管道将燃料从油箱输送到燃料准备室（包含泵、压缩机等的空间），再输送到发动机，使可能泄漏或遭受损害的表面积最大化。这意味着氨气在发动机中燃烧，可能会泄漏或爆炸。

机房里有船员在工作，发动机中的逃逸性氨气排放会从排气管中逸出，他们都可能暴露在泄漏的燃料中。

好消息是，LNG已经相对安全地完成了从货物到燃料的转变，因此其他液化气体有了一个可供借鉴的模式。坏消息是，正如船级社DNV在其最近的《氨气作为船用燃料安全手册》中明确指出，以液化天然气为燃料的船舶设计并不适合使用氨燃料，因此需要一种全新的方法，包括设计和操作。

CMMI海洋与近海科学、技术和工程中心的高级科学家Elias Yfantis教授解释说：“有关船员必须具备适当的技能，提高技能或重新学习，以满足处理一种新燃料的具体要求，这种燃料的物理和化学特性及行为与现有的船用液体燃料明显不同。”

DNV建议采取一些缓解措施，使氨在海上安全的装载、运输和燃烧。

首先，其建议将氨气罐放在远离船舶和货物操作的地方，并仔细考虑其位置，以尽量减少外部事件的风险，如搁浅或碰撞。报告中还建议在罐体、管道和发动机周围设置气密性二级屏障，以遏制任何潜在的泄漏，并阻止它们渗入船员可能正在操作的区域。

此外，要在氨气和人共存的封闭空间中设置气锁出口，以便船员能够迅速逃离并捕获任何逃逸的氨气。完整的个人防护设备（PPE）是必然的，还有一个有效的管理系统来处理所谓的 “沸腾气体”。

在港口，氨的装载和卸载应尽可能远程进行，并由专业的工作人员进行，使用软管接头以减少泄漏的风险。DNV补充说，燃料装载软管应使用惰性气体吹扫，以冲掉任何残留的氨气。

如果这些系统中的任何一个出现故障呢？塞浦路斯海洋和海事研究所（CMMI）的科学家George Mallouppas相信，目前市场上的泄漏检测系统能够提醒船员注意潜在的泄漏，使他们能够在情况升级之前进行干预。他说：“有商业上可用的且足够成熟的传感器和系统，可以快速检测到泄漏。反应时间将和其他检测泄漏的系统一样快。还有一些新的系统需要获得批准。”

总的来说，CMMI认为，虽然氨确实是一种危险的运输物质，但监管和创新的结合将足以减轻风险。CMMI认为氨是一种有效的能源载体，前提是技术成熟、适用、安全和具有成本效益的解决方案将完全可用，并得到船级社的适当验证和批准。

当被问及有效监管的可能性时，Martin表现的不那么乐观了，“我相信我们可以做到这一点，但我也相信我们不会这样做，直到有重大的生命损失迫使我们实施监管。”

很难不把它与核电进行比较。与氨气一样，核电有可能使大片的能源系统脱碳，并有相对良好的安全记录，但这对于可能发生的灾难性后果的焦虑来说，作用甚微。与核电一样，合成氨在安全方面也没有回旋余地。它将需要航运公司、发动机制造商和船厂，以及监管者做出巨大的努力和大量投资，以避免哪怕是一次毁灭性的事故。