城市危化品運輸案例分析及防控對策

方 健

(北京工美集團有限責任公司，北京 100006)

危險化學品簡稱危化品，是指劇毒化學品和其他有毒性、腐蝕性、爆炸性、燃燒性、助燃性以及對人體、設施和環境有害的化學品。危險化學品運輸過程中一旦發生安全事故，不僅會給國家和人民生命財產造成嚴重損失，還會對社會產生負面影響。近年來，城市危化品運輸安全事故頻發。據統計，近30年來，7～9月份為危化品事故高發期，發生在道路運輸環節的危化品事故，占其事故總數的22.20%(圖1)。

圖1 危化品事故發生環節占比

特大及重大火災安全事故成為影響社會發展和居民生活的重大威脅。如：2020年6月13日，溫嶺市大溪鎮良山村附近高速公路上發生槽罐車爆炸事故，造成20人死亡、175人受傷；2018年6月29日，京港澳高速衡陽段發生一起大型客車與載有環己酮的半掛車相撞的事故，造成18人死亡、14人受傷。

表1為我國近五年來部分城市發生的危化品道路運輸事故。

表1 近五年來我國城市危化品運輸安全事故

2016年中央城市工作會議明確要求將城市公共安全放在第一位，并將安全工作落實到城市工作和城市發展的各個環節、各個領域[1]。隨著中國經濟體制改革的不斷推進，中國化工園區也經歷了更加有效的轉型，大大提升了危化品道路運輸質量，但危化品運輸風險仍無法得到有效避免。本文對安全事故產生的原因進行深入分析，構建事故致災理論模型，并在此基礎上提出有效監測、監管、應急處理措施，為降低危化品運輸風險奠定基礎。

1 危化品運輸安全及原因分析

城市危化品運輸方式通常為公路運輸。罐式運輸車通常運載易燃、易爆、有毒、有害的液體類危化品，罐體為方圓形或橢圓形；廂式專用運輸車通常運送固體類危化品[2]。如果危化品運輸車輛出現交通事故，往往后果較為嚴重。下面對危化品運輸過程中存在的問題以及原因進行分析。

1.1 危化品運輸存在的安全問題

1.1.1 環境問題

特定的危化品對運輸環境的變化較為敏感，在氣候或者道路環境發生變化時極易產生安全問題。尤其是在極寒、極熱或者雷電天氣的影響下，安全問題更為突出。環境因素作為危化品道路運輸安全管理中無法掌控，也是無法預測的因素，其具體展現在氣候環境、地理環境、人群環境等，這些因素的出現，將會給危化品道路運輸帶來直接影響，增加安全事故發生的概率[3]。

1.1.2 人員問題

危化品道路運輸中存在的人員因素，主要是指從事危化品道路運輸工作的相關人員。我國危化品道路運輸安全管理條例要求：從事危化品道路運輸工作的人員，如車輛駕駛員、危化品搬運員、危化品押運員等，在執行公務過程中，需要接受交通安全管理部門的專業考核，考核通過以后才能持證上崗。在實際危化品運輸過程中，部分從事運輸工作的人員在未獲得上崗證書的情況下便從事一些危化品道路運輸工作，導致安全事故頻繁出現，加之其在安全事故出現以后不具備事故處理能力，導致事故蔓延而造成更大影響。

1.1.3 設備問題

在危化品道路運輸中，設備因素導致的安全問題，具體指危化品運輸設備可能存在的一些安全隱患，如容器與車輛固定位置存在漏洞、道路運輸車輛存在安全問題等[2]。進行危化品運輸時，應根據危化品的特性適當地選擇運輸車輛和儲存設備，設備選擇不合理會產生多種安全問題。因此要求相關人員嚴格按照運輸安全的標準，對車輛和儲存罐體進行合理配置[3]。其中危化品運輸車輛及儲存設備的安全情況最為關鍵，并且所運輸的危化品一定要和車輛罐體的要求標準達成一致。比如：運輸放射性物質的車輛不能隨意裝載其他類型的危化品；射孔炮彈裝載車輛一定要具有隔熱隔震功能等[4]。

1.2 危化品運輸安全事故原因分析

1.2.1 法律不健全不完善

我國危化品安全管理體系的建立，嚴格說來從2002年《中華人民共和國安全生產法》頒布實施開始。同年國務院通過了《危險化學品管理條例》，真正意義上標志著我國危化品安全生產和管理進入了一個新階段。此后，關于危險化學品的配套法規，如《危險化學品登記管理辦法》《危險化學品經營許可證管理辦法》《危險化學品包裝物、容器定點生產管理辦法》等相繼出臺。2005年，國家質量監督檢驗檢疫局和國家標準化管理委員會批準發布了《危險貨物品名表》(GB 12268—2012)和《危險貨物分類和品名編號》(GB 6944—2012)兩項標準，國家環保總局發布了《關于在有毒化學品進出口環境管理登記過程的違法行為的公告》。目前，有關危化品安全管理的法律法規已達40多部，已經初步形成了危險化學品安全管理體系，但在實際管理中仍存在一定的問題，主要原因是：(1)國家層面的相關法律少，各部門的法規多，法律效力較低，權威性不強；(2)各部門按照自己的職責建立相應的法規，法規之間協調性差，有的造成交叉、重疊，有的造成漏管、空白[5]。

1.2.2 安全運輸管理監督制度不健全

近年來，我國針對運輸類經營主體的監督管理力度不夠，致使市場運輸業部分經營主體為實現利潤最大化，多次出現貨運超載、車輛超速或違反交通法規等問題。且由于運輸車輛的用戶不固定，車輛缺少日常維護和維修。

此外，交警路面監管方面存在漏洞。一是對危險化學品車輛的基本情況掌握不全面，沒有主動管理；二是在查處違法行為過程中，由于部分違法行為超越自己的職權范圍，無法盡快消除，只能抄送有權執法的主管部門建議處罰，執法效果差；三是發現危化品車輛有安全隱患時，滯留、暫扣的車輛沒有專門保管的特殊場所，消除隱患困難大；四是路面執勤交警對危化品的知識掌握得不夠，遇突發情況處置能力不足。綜合上述原因，交警對危化品車輛的管理缺乏必要的手段，對違法行為的打擊力度不夠[5]。

1.2.3 作業標準落實不好，押運人員安全意識及應急處理能力培訓力度不夠

一是對運輸危化品企業注冊登記的準入條件審批不嚴格。二是對準運車輛的入戶辦理不嚴格。三是對從事危化品車輛運輸駕駛員的挑選不嚴格，從業資格證的取得把關不嚴。四是對押運員、裝卸員的培訓落實不夠，從業資格證的取得、審驗不嚴格。五是對運輸企業事故預案、演練、培訓等基礎性工作監督管理不到位，應急能力不強，容易失去最佳處置時機，甚至可能加大事故影響[6]。

2 危化品運輸事故致災理論模型構建

道路運輸的危化品中，液體危化品較多且事故危害較大，因此本文以液體危化品泄漏導致火災事故為例，構建其事故致災理論模型，為建立危化品運輸防控安全措施提供指導。液體危化品泄漏導致火災事故的發展，主要包含以下三個階段：

(1)液體危化品泄漏階段。運輸危化品的罐車由于交通事故或其他突發事件導致大量可燃液體泄漏。

(2)液體危化品被點燃形成流淌火蔓延。在可燃液體泄漏后，被熱源或靜電火花引燃，隨著液體的持續泄漏，形成不斷蔓延的流淌火。

2.1 危化品泄漏模型

當泄漏設備的裂紋規則和裂紋尺寸已知，且熱力學、物理化學性質和泄漏參數清楚時，可根據流體力學中的相關方程計算泄漏。而危化品運輸車發生交通事故時，產生的裂口一般呈現不規則形狀，此時采用等效尺寸代替。將可燃液體看作不考慮黏性的理想不可壓縮流體，單位時間內液體泄漏量可按伯努利方程[7]計算：

(1)

其中，Q0為液體泄漏速度，kg·s-1；Cd為泄漏系數(如表2所示)；A為裂口面積，m2；ρ為泄漏液體密度，kg·m-3；P為設備內物質壓力，Pa；P0為環境壓力，Pa；g為重力加速度，9.8 m·s-2；h為裂口之上液位高度，m。

表2 液體泄漏系數

公式(1)表明，大氣壓下的液體泄漏率取決于裂縫上方的液位，受壓液體的泄漏率主要取決于設備內的物料壓力與環境壓力之差。

2.2 危化品流淌火及池火模型

在液體危化品火災過程中，當泄漏速率一定時，燃燒速率直接影響擴散平面上的液體量，同時燃燒速率還將影響火焰高度、火焰熱輻射及熱釋放速率。因此，危化品火災的燃燒速率決定著致災的嚴重程度。

對于液體危化品流淌火，燃燒速率公式[8]為：

m=Cδm∞(1-exp(-kβD))

(2)

其中，m∞為危化品在理想條件下的燃燒速率，kg·s-1；k為消光系數；β為平均光程；Cδ為修正系數；D為液池直徑，m。

在瞬時泄漏時，液池直徑為：

(3)

在連續泄漏時，液池直徑為：

式中：yi,j表示新位置的植株，xi,j∈[aj，bj]表示Xi的第j條路徑值，aj，bj分別為搜索空間的上邊界值與下邊界值，α是[0,1]的隨機數。將種群按照適應度值優劣分為兩類：

(4)

式中，x為泄漏液體量，kg；g為重力加速度，9.8 m·s-2；P為設備中液體壓力，Pa。

根據公式(1)可以得出式(5)：

x=Q0t

(5)

其中，t為泄漏時間，s。

修正系數計算公式如下：

Cδ=a·(1-e-bδ)

(6)

其中，δ為油層厚度。對于不同的危化品，系數a和b的取值不同。例如：對于汽油，a取0.95，b取0.71；對于柴油，a取0.91，b取0.58。

在危化品完全泄漏后，液體沿地面一直流到低洼處形成液池，發展為較為穩定的池火燃燒，此時的燃燒速率計算公式為[9]：

m′=m∞(1-exp(-kβD))

(7)

2.3 危化品泄漏火災的熱釋放速率

液體危化品燃燒的熱釋放速率公式為[10]：

Q=m·Hc

(8)

其中，Q為熱釋放速率，kW；m為危化品燃燒速率，kg·s-1；Hc為危化品的理想燃燒熱，kJ·kg-1。

最后，結合公式(1)(2)(3)(4)(5)，可以得出液體危化品在流淌火階段的熱釋放速率為式(9)：

(9)

結合公式(1)(3)(4)(5)(7)，可以得出液體危化品在池火階段的熱釋放速率為式(10)：

(10)

通過以上公式推導可以得出：液體危化品泄漏后發生火災的熱釋放速率主要與泄漏時間、設備內液體壓力、裂口尺寸以及可燃液體種類等因素有關。而熱釋放速率是決定火災危險性的重要因素，因此在危化品道路運輸中，應當針對這幾個因素來采取相應的安全防控措施。

3 危化品運輸防控安全措施

3.1 監測預警

針對道路運輸車輛動態監管工作中存在的突出問題，為了進一步明晰并落實運輸企業動態監控的主體責任、政府部門的監管責任，規范道路運輸車輛動態監督管理活動，充分發揮聯網聯控等動態監控手段在事故預防方面的積極作用，2012年7月國務院頒布了《國務院關于加強道路交通安全工作的意見》，明確提出“抓緊制定道路運輸車輛動態監督管理辦法，規范衛星定位裝置安裝、使用行為”。《道路運輸車輛動態監督管理辦法》的頒布和實施，不僅是貫徹落實國家有關法律法規的需要，更是為充分發揮動態監控手段在事故預防方面的積極作用提供了強大的制度保障，全面提高了我國道路運輸車輛動態監管水平，使我國道路運輸車輛動態監管實現了有法可依，是我國道路運輸安全監管的一項重大舉措[11]。另外，還應通過聯網聯控，實時監控危化品運輸車內或者罐體內的危化品壓力、溫度等參數，并將參數輸入致災理論模型中，實時評估泄漏致災后的危害程度，為事故的應急消防提供重要指導。

3.2 安全培訓與應急消防

3.2.1 安全培訓

提高從事危化品工作的專業人員的安全意識和素質。第一，利用專題資源，提高從事危險品工作人員的安全意識，并將安全觀真正體現在實際工作中。第二，加強綜合素質教育，提高應急準備和應對能力。第三，認真遵守工作標準，增強職工遵守規章制度和紀律的自覺性。

3.2.2 應急消防

目前處置危化品道路運輸事故主要依據《公安消防部隊搶險救援勤務規程(試行)》以及2012年頒布實施的《消防應急救援通則》(GB/T 29176—2012)《消防應急救援裝備配備指南》(GB/T 29178—2012)《消防應急救援作業規程》(GB/T 29179—2012)等消防應急救援系列標準。

處置危化品泄漏事故時，應當調派防化救援車、洗消車、泡沫車等特種車輛和防護、偵檢、警戒、堵漏、輸轉、洗消等特種器材、設備和藥劑。政府視情況啟動應急預案，調動公安、石化、衛生、環保、氣象等相關部門及單位救援力量參與處置。以液化石油氣運輸事故處置為例，其流程為：接警出動，偵察檢測，疏散警戒，禁絕火源，安全防護，生命救助，稀釋防爆，關成堵漏，輸轉倒罐(主動點燃)，清場撤離。其中，堵漏是應急消防中的重要環節，由致災理論模型可知，危化品泄漏發生火災后的危險性與泄漏時間、裂口尺寸密切相關，及時堵漏能夠有效降低危化品泄漏事故風險。

另外，由公式(9)(10)可知，危化品發生火災后的危險性還與危化品的種類及特性密切相關。由于危化品的種類繁多，物理化學特性各不相同，對人、環境的危害也不一樣，當氣候情況不同時，擴散情況也會有所變化，因此需要針對不同種類的危化品制定相應的應急處置方案。同時由于危化品事故應急救援專業性強、涉及范圍廣，對專業知識和技能的要求高[12]，在消防救援工作中需要多個領域的專家協同合作，以應對復雜多變的危化品運輸安全事故，因此要建立包含化學品專家、安全專家、救援專家在內的應急救援專家信息庫，建設數量和質量均能滿足安全監管、防災減災和搶險救援工作需要的專家隊伍，為應急救援指揮部決策提供最可靠的依據。

4 結語與展望

長期以來，城市危化品道路運輸事故屢屢發生，嚴重危害了人民群眾的生命財產安全。運輸行業是連接各個城市物資交換的重要鏈條，只有安全運輸得到充分的監督和管理，運輸企業才能夠保障自身的經營穩定安全。需完善法律法規，提高運輸從業人員的綜合素質，建立長效監測管理機制，增強消防隊伍的應急處置能力，保證危化品的正常安全運輸，并提高事故發生后的應急處理效率。