港口危險貨物集裝箱堆存方式研究

唐海齊，曾亞梅，曾春雷

（交通運輸部水運科學研究院交運中心，北京 100088 ）

0 引言

國際上，如比利時的安德衛普港、新加坡等地港口多采取將危險貨物與普通貨物混合堆存的方案。將危險貨物集裝箱與普通貨物集裝箱混合堆存，理論上可以避免多米諾效應，但這是建立在整個物流鏈已經具備完善的前端干預和管控；從工廠、運輸、堆存到碼頭裝船，從進港檢、核、錄各環節都非常成熟；作業所依托的網絡化可靠，且已實現半自動化或全自動化作業[1，2]，能夠實現動態精準定位管理的基礎上。使普通貨物集裝箱的安全管理技術水平、嚴格程度已達到與危險貨物集裝箱相同的高度。國內危險貨物集裝箱堆存則主要依靠危貨集裝箱專用堆場。根據《危險貨物集裝箱港口作業安全規程》JT397-2007 等相關規范要求，通過改變危險貨物的環境，如合理布局、擴大禁忌物的隔離距離等手段減小多米諾效應發生的可能，降低其發生事故的潛在影響[3-5]。同時，對部分高風險貨物采取直裝直取，直接進入港區外的專用危險貨物存儲區域，不在港區內堆存。

量化風險評估（Quantitative Risk Analysis, QRA）是對某一設施或作業活動中發生事故和后果進行表達的系統方法，也是一種對風險進行量化管理的技術手段[6]。量化風險評估在分析過程中，不僅要求對事故的原因、過程、后果等進行定性分析，而且要求對事故發生的頻率和后果進行量化計算，將計算出的風險與風險標準相比較，判斷風險的可接受性，并提出降低風險的建議措施[7，8]。在滿足規范要求的“按照貨種危險性類別實施隔離”的基礎上，針對貨種的危險特征，在危貨集裝箱堆存作業前實施量化風險評估，并優選風險值（個人風險值和社會風險值）最低或最優的堆存方案，可指導實施危險貨物集裝箱港內堆存。

筆者采用荷蘭國家應用科學研究院的ETTECTS 軟件及RISKCURVES 軟件，計算裝載易燃、易爆和有毒貨物的集裝箱典型事故狀態下的后果和風險。ETTECTS 軟件可對由于危險物質的泄漏所導致的物理影響進行計算和預測（如氣體濃度、熱輻射水平、超壓峰值等），并生成相應的圖形文件。RISKCURVES 軟件是一款用來計算定量風險分析的多功能軟件，利用物理效應、發生概率和后果預測個人和社會風險，事故類型包括泄漏模塊、擴散模塊、燃燒、輻射和爆炸模塊以及毒性模塊，結果使用個人風險等高線、社會風險曲線的方法表現。結果表明，經過優化后的危險貨物集裝箱的堆存方案，可為危險貨物集裝箱堆場存在的違規混存、超高堆碼問題提供相關的技術支撐與參考，也可以動態指導實施堆存作業，提高危險貨物集裝箱堆場的作業能力和效率，減少計劃周期內的壓箱數，提高經濟效益。

1 研究背景

天津港瑞海公司危險品倉庫發生特別重大火災爆炸事故（簡稱“8.12”事故），引起了國內和國際社會的極大關注，港口危險貨物集裝箱的儲運管理也因此受到影響。根據“8.12”事故調查報告，天津瑞海公司存在嚴重超負荷經營、超量存儲；違規混存、超高堆碼危險貨物集裝箱等現象。多種危險貨物嚴重超超量儲存，將不同類別的危險貨物混存，間距嚴重不足，而且違規超高堆碼現象普遍，4 層甚至5 層的集裝箱堆垛大量存在，使得事故風險逐步疊加，最終導致事故的發生。

“8.12”事故教訓是慘痛的，但受到船期計劃、堆場容量、集裝箱的周轉等因素的限制，以及相關標準規范尚不完善等因素影響，危險貨物集裝箱堆場違規混存、超高堆碼的現象仍然客觀存在。因此，為杜絕這種現象，優化危險貨物集裝箱堆存方式，控制危險貨物集裝箱堆場的整體風險，從技術角度來降低事故發生的可能性，是實現危險貨物集裝箱堆場堆存風險最低化的重要方式。

在總結“8.12”事故教訓的基礎上，通過對國內其他港口企業進行走訪、調研，與安特衛普港危險化學品專家進行交流并參考國外管理理念，結合我國北方某港集裝箱危險貨物的作業量、作業條件等情況，采用定量風險評估理論，提出了降低危險貨物集裝箱堆存作業風險的研究思路，給出了危險貨物集裝箱的動態堆存方案的研究思路。

2 降低危險貨物集裝箱堆存作業風險的研究思路

2.1 降低堆存區域整體風險

危險貨物的危險性是由其固有的理化特性決定，但是對于危險貨物集裝箱場站整體而言，涉及的貨物種類多，不同貨種的特性差別大，尤其是部分具有火災爆炸危險的貨物，一旦發生火災、爆炸等事故，救援難度大，且極易對周邊集裝箱或貨物造成影響，引發多米諾效應，擴大事故后果。

因此，為降低危險貨物堆存區域的風險，可采用以下2種方式：

1）限制堆存部分危險性相對較高的易燃、易爆貨種以降低場站的整體風險。

2）遵循《國際海運危險貨物規則》（IMDG CODE）第7 部分“運輸作業有關規定”的第7.2 章一般隔離規定中的“不相容的物質或物品分開”原則，并按照第7.2.4 節“隔離表”規范確定不相容貨物屬性將不相容危險貨物分開，通過改變危險貨物的環境，如合理布局、擴大禁忌物的隔離距離等手段減小多米諾效應發生的可能，降低其發生事故的潛在影響。分開原則如下。

分開原則1：避免同時泄漏引發事故，比如氧化劑與還原劑、爆炸物與引爆劑、輕金屬與含水貨種。分開原則2：按應急洗消處置方式的不同，防止應急處置不當擴大事故。以水系統或泡沫系統滅火，則要把遇水爆炸、燃燒和釋放氣體的貨種單獨堆存。分開原則3：分開間距的確定應在定性的基礎上結合量化。在滿足《危險貨物集裝箱港口作業安全規程》JT397-2007 要求的分開間距的基礎上，通過量化評估確定。

2.2 控制危險貨物總量

危險貨物本身危險性既定的情況下，其量越大，潛在的事故危險性也越大。因此，依據《危險物質系列——定量風險評估指南》（PGS3）原則，將危險貨物的總量控制在一定數量以下，對于降低事故風險極為有效。

2.3 提高發生事故后的防護及應急救援能力

在事故發生初期，若能夠通過有效防護和應急措施將事故限制在較小的范圍內，事故后果也將大大減小。如易燃液體發生泄漏時，若能限制其擴散，將擴散的液池面積限制在較小的區域范圍內，能夠降低液體的蒸發率，即便發生池火災，熱輻射范圍也將大大減小。對于有毒氣體的泄漏，如氯氣泄漏，靈敏的有毒氣體報警儀，及時有效的噴淋洗消能夠在源頭上阻止有毒氣體的迅速擴散，避免大面積的人員傷亡。

應急能力還體現在應急組織上，一套完善、操作性強的應急預案以及對應急預案的組織實施能夠將事故控制在事發初期，而錯誤的應急措施，則會引起造成事態擴大

3 基于量化風險評估的危險貨物集裝箱堆存方式

3.1 量化風險評估概述

量化風險評估是對某一設施或作業活動中發生事故和后果進行表達的系統方法，也是一種對風險進行量化管理的技術手段。量化風險評估在分析過程中，不僅要求對事故的原因、過程、后果等進行定性分析，而且要求對事故發生的頻率和后果進行量化計算，并將計算出的風險與風險標準相比較，判斷風險的可接受性，提出降低風險的建議措施。在量化風險評價中，風險表達見下式

式中：R 為風險值；fi表示事故發生的概率；ci表示該事件產生的預期后果。

3.2 危險貨物集裝箱堆存貨種和堆存量

以我國北方某大型專業危險貨物集裝箱堆場為研究對象，該堆場年轉運量約2.0 萬余標準箱（Twentyfoot Equivalent Unit, TEU），日堆存量約400 TEU，涵蓋的貨種包括有2.1類易燃氣體、2.2類窒息性氣體、2.3類有毒氣體、3類易燃液體、4.1 類易燃固體、4.2 類自燃性物質、4.3 類遇水放出易燃氣體物質、5.1 類氧化劑、5.2 類有機過氧化物、6.1 類有毒物質、8 類腐蝕性物質和9 類雜類。

該堆場主要堆存貨物種類中3 類（易燃液體）、4.1 類（易燃固體）、8 類（腐蝕性）、9 類（雜類），占總堆存量的85%左右，主要貨種為魚粉、汽車配件、油漆涂料等，這些貨物理化性質不活躍、危險性相對較低。危險性較高的5.2類、4.3 類、4.2 類、2.1 類、2.3 類合計作業量只占到6%作業，其中消防應急處置方式與其他貨物處置沖突的4.3 類約占1.3%。

3.3 集裝箱堆存優化方式

優化方式一：將部分危險性較低、吞吐量大的貨物進行分流堆存。根據《危險貨物品名表》（GB 12268-2012）對4.1類危險貨物UN1327 的特殊規定，未用油浸濕、弄潮或沾染的干草、禾桿或碎稻草和稻殼，車輛及發動機（UN3166），僅在海運、空運時作為危險貨物運輸，道路運輸進行豁免。因此，可將屬于4.1 類易燃固體的干草（UN1327），屬于9類雜類的車輛及發動機（UN3166）等貨物分流至其他堆場，堆存方式參照危險貨物集裝箱的相關要求。采取上述措施后，該堆場可以置換出240 個箱位，可以降低堆場的堆存密度，增加集裝箱之間的堆存距離。

優化方式二：部分貨種直接送往客戶的專業場所堆存。根據國內外港口安全生產的經驗和教訓，經過研究分析，在現有堆存貨種中識別出對港口安全生產存在巨大風險的47 種危險貨物，包括2.1 類中的極易燃氣體、3 類中的液態退敏爆炸品、4.1 類中的固態退敏爆炸品和自反應物質、5.1 類中的硝酸銨類貨物，對這些危險貨物集裝箱，可以采取車船直裝直取作業，不在港區堆存。這種措施既可以減少場站內的高風險作業貨種，降低場站的危險風險，還可以減少堆場內作業環節，進一步降低港區整體危險性。

優化方式三：優化堆場布局，降低堆存量。對危險貨物專用堆場內集裝箱堆存區進行重新布局規劃，將易燃易爆、有毒有害貨物單獨存儲，增大各類貨物之間的堆存距離。

1）有可能相互影響的不同類貨種之間增大間距。增大2類、3 類、4 類、6.1 類之間的間距。根據現有規范《國際海運危險貨物規則》（IMDG CODE）、《危險貨物集裝箱港口作業安全規程》（JT397-2007），2 類、3 類、4.1 類、4.2 類、6.1類危險貨物集裝箱之間的間距要求為0～10 m，在對上述類別危險貨物集裝箱分區在不同堆存區，并在此標準要求距離的基礎上增大1.5～1.8 倍。

2）將氧化劑、還原劑分區堆存。第5.1 類危險貨物系“氧化性物質”、第5.2 類危險貨物系“有機過氧化物”都有氧化性，常溫下一般較穩定，高溫則可能致其發生分解反應放出氧氣，遇還原劑、有機物、易燃物質和物品等極易引發火災爆炸。因此，將5.1、5.2 類貨物調整為棚庫下單獨存放，以避免在堆場直曬造成箱內溫度過高，同時遠離2 類、3 類、4 類等易燃貨物以及其他具有還原特性的貨物。

3）4.3 類單獨存放。第4.3 類危險貨物為遇水放出易燃氣體的物質，受潮或遇水都會釋放熱量和易燃氣體，與酸類、氧化劑類物質反應更為劇烈，容易引發火災或爆炸。這些物質泄漏引發的火災不能使用水或泡沫滅火劑撲救，否則會擴大事故后果。因此，將4.3 類危險貨物集裝箱移至1#棚庫北區內單獨堆存，其區域與其它貨物堆存區距離達到52 m，并用空箱隔開，從而避免其他集裝箱在應急時，泡沫或水槍飛濺到4.3 類集裝箱上，確保應急時的安全。

4）易燃易爆同類貨種量化分散堆存。對于易燃易爆可能引發多米諾效應的2.1 類、3 類貨物以及發生泄漏可能造成大量人員中毒的2.3 類及6.1 類貨物根據定量風險評估結果采取總量控制。超過總量及時進行直裝直取到工廠的模式。

3.4 危險貨物總量控制

根據危險貨物的物理化學特性，對于有爆炸危險性、火災危險性、典型的化學性火災特征的貨物，越分散越好，但考慮場地用地限制，應將易燃易爆危險、有毒有害貨物按大類小范圍集中堆放，并通過定量計算得出2.1、2.3、3 類及6.1堆存貨種的最大堆存量。

1）貨種及事故場景選擇。根據堆場年主要危險貨物種類和可能的單日最大堆存量，結合QRA 的適應性特點，對堆存貨種中的第2 類、3 類、第6.1 項，選取特定貨種進行模擬。氣體事故選擇氯氣、一氧化碳泄漏、火災和爆炸。易燃液體選擇危異戊二烯泄漏、火災和爆炸。毒性液體選擇烯丙醇泄漏擴散。

2）事故發生的可能性。根據《危險物質系列——定量風險評估指南》，選擇事故場景及事故發生的可能性，見表2所列，主要選擇瞬時泄漏直接釋放情形進行計算。

3）人員情況。通過對周邊環境的現場調研，統計得出堆場周邊人員的分布情況，這對風險結果的計算十分關鍵。場站內的工作人員（如場內司機、理貨員、押運員）均為風險主動承受者，在計算場站周邊社會風險時，這些人員不考慮在內。

4）氣象條件。風從事故地點吹到周圍特定地點的概率，極大地影響該地點事故后果的嚴重程度。氣象數據由風速的典型帕斯奎爾法（Pasqill）穩定度定義、風速級別發生的概率、風向的概率和應用場景定義的區域等內容組成。

5）總量控制計算原則。在計算每一類別貨種的最大箱量時，不考慮多米諾效應。但是，借鑒“8.12 事故”經驗，若易燃易爆類貨物發生火災或爆炸不可避免會對周邊其他箱體產生影響，引發連鎖反應，導致更大范圍的燃燒或爆炸。因此，對于場地內小集中放置的易燃易爆貨物，應在其發生事故對周邊設施不產生致命破壞的前提下進行總量控制的計算，即基于對其他類別貨物不產生多米諾效應的情形下進行目標貨種的總量控制計算。

6）堆存安全間距的計算。以單箱異戊二烯發生瞬間泄漏著火的場景為例，計算得到其熱輻射影響范圍，當輻射通量達到37.5 kW/m2時設備將全部破壞，當單箱異戊二烯泄漏著火時此輻射通量對應的輻射半徑為48 m。因此，將易燃液體的堆存區域與其他易燃易爆、受熱輻射發生火災爆炸貨種的間距保持48 m 的基礎上進行總量控制風險的計算。

7）最大對堆存量的計算。以氯氣發生泄漏事故場景為例，首先對單個液氯鋼瓶（容量0.4 L）發生事故進行風險模擬計算，得出單個液氯鋼瓶發生爆炸或泄漏后1%致死率半徑可達333 m，等值線為3×10-7的個人風險曲線局限在場地內，其社會風險在可接受區。將1 TEU 液氯看做一個整體，計算32 個0.4 L 液氯鋼瓶發生整體瞬時泄漏/爆炸的場景，計算得出等值線為3×10-7的個人風險曲線仍局限在場地內，社會風險在可接受區。當箱量增至16 TEU 時，個人風險1×10-6曲線抵進敏感區域，因此確定該堆場內可容許堆存的氯氣量為16 TEU。

不同類別危險貨物集裝箱堆存量見表3。

表 1 港口區域個人風險可容許標準

表2 不同模擬情景的事故頻率

表3 危險貨物總量控制值

4 結語

通過對危險貨物分類堆存方案進行研究，得出結論如下：

1）在碼頭后方堆場堆存道路運輸豁免危險貨物（UN1327、UN3166）已經實施。這種方式分散了專用堆場的堆存量，增大了集裝箱之間的間距，有效地降低了儲運風險。

2）篩選47 種高危集裝箱貨物采用車船直裝直取方式運輸，不在港區堆存，能有效分散風險源，降低地區和港區風險級別，是遏制重特大事故的有效手段和現實經驗。

3）在專用堆場內增大各類貨物之間的間距；將4.3 類危險貨物集裝箱單獨堆存并增加間距到52 m，遠離其它貨物堆存區，并用空箱物理隔開；針對危險貨物的貨種構成、作業量大小、場地面積等綜合作業條件，進行總量控制的方案，在進行風險定量測算和評估的情況下制定的堆存方案，能有效控制堆場區域風險。

4）隨著我國港口危險貨物堆場數量的削減，對專業化危險貨物堆場的市場需求更加旺盛，因此應根據危險貨物作業量增長情況形成相應的預警機制，在作業量達到設計能力的80%左右時，可以考慮適當擴大堆場規模，以實現控制風險和增加效益的目的。

致謝

特別感謝北京交運安全衛士技術咨詢中心和大連集發南岸國際物流有限公司的資助與支持。