港口危險貨物儲運安全與應急技術研究實驗室方案研究

高科 王明超 張世杰

摘 要：本文提出了港口危險貨物儲運安全與應急技術研究實驗室方案，實驗室將建設成適應行業發展需求、功能齊全、配置先進的港口行業國內一流、國際先進的基礎及技術研究專業化平臺。圍繞解決港口危險貨物儲運過程中安全與應急領域技術問題，明確了提出實驗室的各個組成并詳細分析了各個研究方向的功能設置，開展相應的試驗環境、試驗方法和標準、試驗設備和試驗數據處理方法等研究，同時進行相關技術的設備研發和新儀器設備的前瞻性應用試驗等研究，以提升我國港口危險貨物在儲運過程中的安全保障能力、事故預防能力和應急處置能力。

關鍵詞：定位;功能設計;安全;預防;應急

中圖分類號：TV145 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1006—7973（2020）08-0024-03

港口危險貨物涉及到各類油品以及液體化工品，大多數危險貨物本身具有一定的易燃、易爆、腐蝕、有毒、輻射等危險特性，而且危險貨物港口作業所特有的大設施、大設備等作業特點，導致港口危險貨物作業風險高，且發生過重特大事故。2018年福建泉州泉港“11·4”碳九泄漏事故泄漏69.1噸裂解碳九，清理打撈約40噸，剩余的泄漏碳九大部分自然揮發[1];2010年大連新港“7·16”輸油管道爆炸火災事故導致1500噸原油進入海洋[2];2009年8月三峽兩壩間水域危化品集裝箱落水事故，有62個集裝箱落入江中，其中12個屬于危化品集裝箱[3];2005年英國Buncefield油庫火災爆炸事故為損壞儲罐20多座，受傷43人，直接經濟損失約2.5億英鎊[4]。2018年6月13日一艘集裝箱的公共駁船在印度海域行駛的途中，集裝箱發生爆炸并引發大火，造成近500個集裝箱被大火吞噬[5]。

頻繁發生事故給港口危險貨物安全與應急提出的新要求，尤其是危險貨物在港區儲運過程中面臨亟待解決的安全問題、事故預防技術問題與應急處置技術問題。作者在文獻[6]中提出了建設港口危險貨物安全與應急技術研究實驗室，從職責分工、安全生產、應急能力建設和組織保障等方面探討了對專業實驗室的需求，并針對港口危險貨物儲運過程中存在的難點和熱點問題提出了相應的研究方向。

本文擬進一步探討港口危險貨物儲運安全與應急技術研究實驗室的方案研究內容。

1 定位

港口危險貨物儲運安全與應急技術研究實驗室定位如圖1所示，圍繞港口和水路運輸的危險貨物，針對儲運過程中的安全與應急問題，主要開展危險貨物事故預防技術與事故應急處置技術、危險貨物常壓儲罐檢測和監測技術、危險貨物集裝箱儲運過程對箱內危險貨物安全性影響及防護、危險貨物集中區域的電氣防爆檢測技術等方面的試驗環境、試驗方法和標準、試驗設備和試驗數據處理方法等研究，同時，開展相關技術的設備研發和新儀器設備的前瞻性應用試驗等研究，以提升我國港口危險貨物在儲運過程中的安全保障能力、事故預防能力和應急處置能力。

港口危險貨物儲運安全與應急技術研究實驗室堅持以需求為導向，立足于服務行業，實現產學研相結合。建成后， 實驗室將成為一個適應行業發展需求、功能齊全、配置先進的水路運輸和港口領域國內一流、國際先進的基礎及技術研究專業化實驗室，將形成一流的港口危險貨物安全與應急專業的試驗能力， 成為完整的港口危險貨物儲運系統科學研究和試驗技術創新平臺。

2 建設目標

在國家大力建設“交通強國”、“平安港口”之際，圍繞交通運輸部提升港口危險貨物作業安全生產水平的總目標，將港口危險貨物安全及應急技術研究實驗室建設成適應行業發展需求、功能齊全、配置先進的港口行業國內一流、國際先進的基礎及技術研究專業化平臺。

通過開展港口危險貨物事故預防及應急技術研究、港口危險貨物儲罐檢測監測技術研究、危險貨物集裝箱儲運安全研究和危險貨物儲存區域電氣防爆技術研究，填補港口行業安全基礎及技術研究實驗建設空白，解決港口行業危險貨物儲運安全問題，培養港口危險貨物儲運安全相關專業型技術人才，為港口行業安全新技術和新裝備研發提供實驗平臺及軟、硬件條件，同時為政府、港口行業監管部門以及港口企業制定安全生產相關標準規范及應急教育培訓等提供技術支撐和決策支持，切實提升港口危險貨物安全和應急技術水平。

3 實驗室組成及功能設計

港口危險貨物儲運安全與應急技術研究實驗室主要為解決港口危險貨物儲運過程中安全與應急領域技術問題，包括港口危險貨物事故機理研究不足、預防技術和應急技術及裝備亟待研發，港口常壓儲罐和危險貨物集裝箱的安全問題，港口危險貨物集中區域電氣設備可靠性等問題（如圖2所示）。

分別對應前文所列的四個研究方向，擬設置港口危險貨物事故預防及應急技術研究實驗室、港口危險貨物集裝箱運輸安全條件研究實驗室、港口危險貨物儲罐檢測監測技術研究實驗室、港口危險貨物儲存區域電氣防爆技術研究實驗室等四個技術研究實驗室。

3.1港口危險貨物事故預防與應急技術研究實驗室

港口危險貨物事故預防與應急技術研究實驗室主要開展危險貨物事故機理研究、事故應急桌面推演技術研究、事故預防和應急技術與裝備研究。具體功能包括：

將開展港口危險貨物理化性質及事故特性研究，其中事故特性研究包括港口危險貨物火災、爆炸特性和機理研究工作，為港口危險貨物事故預防和應急處置提供支撐。

將開展港口危險貨物事故與應急物理模型實驗研究，主要包括危險貨物港口主要作業流程模擬、危險貨物事故模擬、預防技術與應用研究、應急技術與應用研究、新技術應用測試等工作。

將開展事故數值模擬與三維仿真重現技術研究和事故應急桌面推演技術研究，并研發具有自主知識產權的港口危險貨物事故模擬軟件。其中，事故數值模擬與三維仿真重現技術研究主要開展港口危險貨物事故發生、發展過程數值模擬以及事故三維仿真重現技術研究。在事故數值模擬的基礎上，事故應急桌面推演技術研究開展不同應急狀況下對事故演化過程影響研究，為應急技術研究、決策制定及事故原因調查等提供支撐。

將開展應急技術與應急方法實驗研究、應急裝備研發、應急救援演練與行業人員實踐教學培訓工作。

3.2港口危險貨物儲罐檢測監測技術研究實驗室

港口危險貨物儲罐檢測監測技術研究實驗室具體功能包括：

以模擬儲罐作為研究對象，開展無損檢測監測技術實驗研究。基于模擬儲罐規模較小，易于控制溫度、更換介質等優勢，針對儲罐不同儲存介質、不同溫度等腐蝕影響因素，應用無損檢測監測技術，開展儲罐罐體腐蝕機理、全生命周期剩余壽命預測、各類無損檢測技術選取和檢測方案優化、監測技術應用與方案制訂等研究工作，進行長期、系統、深入的實驗研究，建立儲罐檢測監測技術應用的基礎數據庫，構建剩余壽命預測模型，并為研究成果驗證、新型檢測和監測儀器設備研發和測試提供平臺。

以儲罐檢測監測試驗場真實體現港口儲罐儲存狀態，結合模擬儲罐研究成果，應用無損檢測監測技術，針對儲罐液面變化、不同儲存介質、罐體外保溫層、裝卸作業以及外部環境等因素，實施并完善無損檢測方案和監測技術方案;為儀器設備研發提供測試載體，為儲罐事故應急處置技術提供檢驗平臺和應急演練培訓基地;形成港口儲罐及管線長期監測和健康評估的方法，長期應用檢驗并完善方案，確保儲罐和管線的健康問題得到及時處理，使儲罐和管線處于健康運行狀態，實現對港口儲罐及管線全面的安全保障。同時，實驗場可積極引進并開展儲罐監測的新技術、新儀器、新設備在小型模擬儲罐以及大中型儲罐的測試、檢測、實驗等前期研究，為其廣泛推廣應用提供基礎參數和成果，提升我國港口儲罐檢測監測能力。

3.3港口危險貨物集裝箱安全研究實驗室

將針對港口作業特點，以集裝箱和箱內危險貨物為研究對象，將二者有機結合，利用現有成熟技術及相關設備，開展集裝箱儲運條件、撞擊、跌落等實驗，研究集裝箱作業對箱內危險貨物的影響。具體功能包括：

針對集裝箱在港口內的儲存及運輸過程開展研究。集裝箱在儲存過程中，外部環境變化（主要指溫度、濕度、太陽輻射）會對箱內危險貨物包裝產生的影響，不同危險貨物在不同氣候條件下的儲存時間，目前國內外尚未形成統一的標準規范。我國幅員遼闊，南北方氣候差異很大，室外實驗難以反映各個地區實際情況，因此通過開展集裝箱儲運安全實驗，探究解決該問題。實驗將采集不同氣候條件（溫度、濕度、太陽輻射）下集裝箱內溫濕度分布，分析研究氣候條件對箱內危險貨物包裝件的影響，從而制訂危險貨物集裝箱裝載、堆碼等相關標準。通過將數據采集設備提前預置在集裝箱內，采集運輸過程中各個方向上的振動幅度和頻率，然后將數據導入振動試驗臺內，在實驗室內完成模擬振動實驗，觀察振動因素對危險貨物包裝的影響，從而制訂不同危險貨物集裝箱在港口運輸過程中相關標準。

集裝箱作為一種運輸裝置，理論上可以對危險貨物包裝件起到一定的防護作用，但是在裝載不同危險貨物、不同配載方式下，集裝箱的安全防護能力需要進一步地實驗研究。本實驗室擬建設危險貨物集裝箱撞擊實驗裝置，模擬不同外部作用力、不同角度的撞擊對集裝箱對箱內危險貨物包裝件的影響，分析集裝箱對箱內危險貨物的安全防護作用，制訂相關標準規范。此外，集裝箱在港口運輸、儲存時有可能遭到港內車輛撞擊，不同類型的車輛、不同車速下會產生不同撞擊力，從不同角度作用于集裝箱，對箱內危險貨物產生的影響，可以通過實驗研究予以分析。

危險貨物集裝箱在港口內的堆存高度是影響集裝箱堆存安全的一個重要因素。目前國內行業標準對集裝箱堆存高度的規定比較概化且缺少實驗數據支撐，可通過本實驗室開展相關實驗予以分析研究。本實驗室擬建集裝箱跌落實驗裝置，將不同危險貨物集裝箱從不同高度跌落，研究箱內危險貨物包裝件的受力情況、位移及變形情況，分析研究不同配載方式下，不同跌落高度對箱內危險貨物包裝件的影響，為港口危險貨物集裝箱堆存標準規范的制訂提供技術支撐。

3.4港口危險貨物儲存區域電氣防爆技術研究實驗室

針對港口危險貨物儲存區域防爆電氣設備的安全問題，基于港口所獨有環境條件和貨種特點，從防爆電氣設備選型、安裝、使用不當或防爆電氣設備超期服役后防爆性能降低等方面和角度，積極應用現有防爆技術，開展防爆電氣設備安全檢測技術研究：明確港口危險貨物儲存區域防爆電氣設備選型，并為編制相關標準提供基礎支撐;應用現有防爆技術和最新防爆儀器設備，形成安全檢測方案并不斷開展科學實踐和實驗;開展防爆電氣安全檢測，確保港口危險貨物儲存區域防爆電氣設備運行狀態、防爆性能的安全可靠性，發現、檢查、預測、排除和防止各類防爆電氣設備的安全隱患，為港口的安全運行提供技術支撐;以爆技術研究基礎，結合港口電氣防爆安全檢測需求，研發電氣防爆檢測裝備。

4 結論

本文圍繞港口危險貨物安全與應急的難點和熱點問題，詳細闡述了實驗室定位、建設目標、實驗室組成和功能設置等內容。通過開展港口危險貨物事故預防及應急技術研究、港口危險貨物儲罐檢測監測技術研究、危險貨物集裝箱儲運安全研究和危險貨物儲存區域電氣防爆技術研究，填補港口行業安全基礎及技術研究實驗建設空白，解決港口行業危險貨物儲運安全問題，培養港口危險貨物儲運安全相關專業型技術人才，為港口行業安全新技術和新裝備研發提供實驗平臺及軟、硬件條件，同時，為政府、港口行業監管部門以及港口企業制訂安全生產相關標準規范及應急教育培訓等提供技術支撐和決策支持，切實提升港口危險貨物安全和應急技術水平。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國交通運輸部網. 《交通運輸部安委會關于福建泉港碳九泄漏事故情況的警示通報》[EB/OL]. [2018-12-11]. http：//www.mot.gov.cn/

[2] 中華人民共和國人民政府網. 《國務院安委會辦公室關于中國石油天然氣集團公司在大連所屬企業“7·16”輸油管道爆炸火災等4起事故調查處理結果的通報》[EB/OL]. [2011-11-26]. http：//www.gov.cn/gzdt/2011-11/26/content_2003974.htm

[3] 張正柱，徐開金. 一起特殊事故的成功處置——長航局“航龍518”輪集裝箱落水事故應急處置紀實[J]. 中國水運，2020（03）：12-13.

[4] 王秀麗，何靜，陳剛，武思雨. 基于典型事故案例的儲罐安全管理改進探討[J]. 全面腐蝕控制，32（03）：7-10.

[5] 中國搜狐網. 《爆炸起火后殘局如何收拾！滿載馬士基等船公司集裝箱船爆炸事故后續如何處理？》[EB/OL]. [2018-06-15]. https：//www.sohu.com/a/235979294_241996

[6] 高科，王明超，張世杰. 我國亟需建設港口危險貨物安全與應急技術實驗室. 中國水運（下半月），2020（03）：32-34.