液體危險貨物碼頭安全風險識別與對策

謝 鴻

（中檢集團康泰安全科技有限公司，福建福州 350000）

隨著我國現代石油化工產業的發展，通過水運方式運輸的危險貨物種類和運量急劇增長。而危險貨物種類繁雜、性質各異，在運輸、存儲過程中稍有不慎，極易導致嚴重的人身傷亡和財產損失等事故。

1 液體危險貨物港口作業安全特點

1.1 貨種危險特性

貨種一般有以下危險特性：①易燃、易爆、易揮發；②易產生和積聚靜電荷；③易擴散、流淌；④忌接觸氧化劑、強酸等。

1.2 裝卸過程危險性

液體危險貨物碼頭涉及的貨物多為易燃和可燃貨物。這些物質由碼頭通過管道輸送到罐區，并由罐區經裝卸站裝車外運，或通過槽車卸到罐區，再由罐區經轉船泵輸送到船上。若防火措施不到位、違章動火、外來人員帶入火種、吸煙、金屬撞擊、電氣火花、靜電、雷擊都有可能成為引起火災爆炸事故的點火源因素，繼而引發火災、爆炸。

2 危險貨物事故后果影響分析

危險貨物碼頭企業存儲的危險貨物儲量皆較大，部分貨物為液化烴等極易燃、易爆物質，如未能控制事故后果，發展成燃爆事故，將產生極其嚴重的危害。

1）采用蒸氣云爆炸（VCE）模型對一家危險貨物碼頭企業儲存的液化烴儲罐區事故影響進行事故后果模擬分析。

2）采用模型模擬的條件為單罐泄漏，不考慮多罐疊加的情況。

3）考慮液化烴球罐發生泄漏燃燒爆炸的情況，當液化烴泄漏物因摩擦靜電、電氣火花、明火等而發生立即點燃，則產生BLEVE火球；若延遲點火則發生閃火（FF）或蒸氣云爆（VCE），發生災難性泄漏時，立即點燃的概率較低，多數情況下會隨著主導風向一起漂移擴散，可能結果如下：

以儲存丙烯的儲罐（球罐，容積為2 000m3）泄漏引發蒸氣云爆炸（VCE）為例：

（1）TNT當量計算

TNT當量的WTNT計算見式（1）：

式中：α為蒸氣云的TNT當量系數，取值為0.02%～14.9%，取4%；Wf為蒸氣云中燃料的總質量，kg；Qf為燃料的燃燒值，kJ/kg；QTNT為爆燃系數，取4 520kJ/kg。

1個2 000 m3丙烯球罐最大儲量可達900t，丙烯的燃燒熱Qf為45 887kJ/kg，計算得：

燃燒產生熱量：

E=WTNT×QTNT=365.5×1 000×4 520=1.65×109kJ。

（2）死亡半徑R1

蒸氣云爆燃模型的死亡半徑R1按式（2）計算：

計算得：R1=120.7m

（3）重傷半徑R2、輕傷半徑R3

重傷和輕傷按蒸氣云爆炸沖擊波超壓公式計算：

式（3）中：Z=R（p0/E）1/3；R為目標到蒸氣云中心距離，m；p0為大氣壓（101.3kPa）；E為蒸氣云爆炸總能量，J。

蒸氣云爆炸沖擊波重傷超壓按44kPa計，輕傷超壓按17kPa計，根據蒸氣云爆炸沖擊波超壓計算公式得出：重傷半徑：R2=282.4m；輕傷半徑：R3=506.5m。

（4）財產破壞半徑R4

財產破壞半徑R4按式（4）計算：

式中：KⅡ為二級破壞系數，即損壞建筑物外壁，墻壁下部危險，取KⅡ=4.6。代入式（4）計算得財產破壞半徑R4=328.9m。

（5）結果

計算結果見表1。

表1 爆炸事故模擬計算結果

從表1看出：儲存的貨物，如丙烯儲罐發生爆炸，則以儲罐位置為中心，死亡半徑約為120m、重傷半徑約為280m，在此范圍內的人員將受到嚴重傷害；且爆炸后產生的沖擊波極易造成其他儲存設施（儲罐、管道）破損引發泄漏，引起二次燃燒爆炸，整個罐區陷入一片火海，還可能波及周邊環境（如居民區、公共設施等）。

3 安全技術措施

3.1 設計區域（范圍）邊界安全協調

建設項目業主在建設方案制定和委托相關設計方時，應重視確認相關設計方的設計區域（范圍）邊界，如碼頭水工設施、危險化學品的裝卸輸送管道及控制系統等，并應以責任主體身份協調相關設計方在分界區域的安全設計內容和責任。

3.2 工藝設備安全技術措施

3.2.1 危險貨物經營單位應具備的基本安全技術措施（設施）

3.2.1 .1 碼頭安全措施

（1）系船安全設施：普通系船柱（系纜墩）、快速脫纜鉤。

（2）防沖安全設施：橡膠護舷、防撞設施/防撞墩（樁）。

（3）導、助航安全設施：視覺航標、靠泊輔助系統/靠泊儀/靠岸測速儀。

（4）碼頭附屬安全設施：爬梯、護輪坎、護欄、人行通道和檢修通道、指示燈、紅燈信號、可燃氣體檢測報警儀（固定式和移動式）。

（5）裝卸工藝系統安全設施：安全網、視頻監控系統、緊急切斷閥門、污水收集槽、圍堰。

（6）裝卸設備安全設施：移動超限報警裝置、快速聯接器、國際通岸法蘭。

（7）防風裝置：系拉裝置/緊固裝置。

（8）防雷、防靜電裝置：防雷接地裝置、防靜電接地裝置/船岸跨接防靜電接地裝置、消除人體靜電裝置、絕緣法蘭。

（9）安全防護措施：防滑措施、防水和排水措施。

（10）溢油應急設備：阻燃型圍油欄、圍油欄、溢油監視報警裝置、油拖網、收油機、吸油材料、溢油分散劑、溢油分散劑噴灑裝置、儲存裝置。

3.2.1 .2 庫場（儲罐區）安全措施（設施）

（1）總平面布置安全設施：圍墻/柵欄、安全出口、應急疏散口/應急通道、消防通道。

（2）工藝系統安全設施。液位計、流量計、溫度計、壓力表/壓力監測系統、自動連鎖切斷進油裝置、定量裝車控制設施、故障監控和防護系統。

（3）設備設施——庫場安全設施。防火堤、隔堤、圍堰、防火墻、收集池、阻火器、水封裝置/水封井。

（4）設備設施——管道安全設施：管托、金屬波紋補償器、方形補償器等管道補償器，套管/其他防護措施，過濾器，撓性或柔性連接裝置，盲板，蒸汽伴熱，保溫層等防凝措施，防腐涂層等防腐蝕設施，防滲漏措施，排水阻油措施。

（5）設備設施——報警及警示裝置：高低液位報警器、可燃/有毒氣體濃度自動檢測儀/報警裝置（固定式和移動式）、聲光報警裝置、視頻監控設施。

（6）設備設施——閥門：呼吸閥、緊急切斷閥、安全閥、止回閥。

（7）設備設施——泄壓、防爆、隔爆安全設施：泄爆裝置、泄壓裝置、泄壓措施。

（8）設備設施——防雷、防靜電安全設施：避雷針、避雷帶（網）、防雷接地裝置、防靜電接地裝置/靜電消除裝置、消除人體靜電裝置、電氣連接裝置、金屬線（跨接）。

（9）設備設施——密封安全設施：氮封系統、密閉管道系統。

（10）設備設施——油氣處理安全設施：油氣回收系統。

（11）設備設施——通氣、通風、排煙安全設施：排放管、放空管、通氣管、強制通風設施。

（12）設備設施——防火、降溫安全設施：火星熄滅裝置、噴淋設施。

（13）防護、隔離安全設施：防撞墩/防撞柱/防撞欄、護欄、外露部件防護裝置。

3.2.1 .3 輔助生產系統安全設施（設施）

（1）供配電系統安全設施：三遙裝置、固定遮欄、絕緣墊、隔離開關、防鼠板/防護網罩、防止雨、雪飄入的措施、應急電源、防爆燈具、事故照明/應急照明設施、漏電保護裝置、防火隔離措施、電纜防水、排水措施、防止電纜火災蔓延的阻燃/分隔措施、防雨裝置。

（2）給排水及含油污水處理設備設施：排水管閥門、水封井、蓋板。

（3）通信設備設施：語音廣播系統、火災報警電話。

（4）通風裝置：排風設施、強制通風換氣設備。

3.2.1 .4 消防安全設施

（1）固定式消防設施：水炮、泡沫炮、水槍、泡沫槍、水幕、噴淋系統、消火栓。

（2）移動式消防設施：滅火器、滅火沙、消防車、移動式消防炮、消防水帶。

（3）消防供水、泡沫、干粉安全設施：消防泵房、消防泵、消防泡沫儲罐、消防儲水罐。

（4）火災報警裝置：手動報警按鈕、火災自動報警系統。

（5）其他消防安全設施：自動滅火系統、防火門、疏散門、消防電源。

3.2.1 .5 個體防護設備設施

個體防護設備設施見表2。

表2 個體防護設備設施

3.2.2 重點注意的安全技術措施

（1）儲存甲B、乙A類原油和成品油，應盡量采用浮頂式儲罐。

（2）容量大于100m3的儲罐應設置液位測量遠傳儀表，應符合下列規定：

①液位連續測量信號應采用模擬信號或通信方式接入自動控制系統。

②應在自動控制系統中設高、低液位報警。

③大型（5 000m3以上）可燃液體儲罐應另設高高液位檢測報警及連鎖控制系統。

④甲B類液體固定頂罐或低壓儲罐應采取減少日曬升溫的措施。

⑤引橋根部與陸域的交界處的切斷閥。

工藝管道應在水陸域分界處附近設置緊急切斷閥，該閥門應具有遙控和現場手動操作功能。

該相關規定要求是考慮萬一碼頭或罐區發生火災等事故，可在碼頭和罐區之間切斷兩者的連通管路和關系，且該位置與碼頭前沿有一定的距離，發生火災爆炸事故時閥門不易受火焰輻射等直接影響而受到損壞，應急處置（關閉閥門）等人員也易于靠近。

由于發生事故時人員趕赴現場時需花費一定時間，要求閥門具有遙控操作功能是便于遠程快速切斷閥門；要求閥門具有現場手動操作功能是為了異常情況下不能遙控操作時，進行手動操作。

⑥關于專用裝卸設施輸油臂等要求。裝卸甲A類和極度危害介質的碼頭裝卸臂端部，應設置緊急情況下可切斷管路并與船舶接口脫離的裝置。即裝卸液化烴及苯、硫酸等極度危害介質物質所用裝卸臂（輸油臂）或軟管應裝有快速脫離裝置，裝卸臂應設置移動超限報警裝置。

⑦現場操作人員管理。多數事故是由于人員的管理不到位造成的，主要是作業現場安全管理不到位。危險（液體）貨物裝卸時，通常操作延續時間較長，操作人員如責任心不足且遇到不良氣候環境等原因，易導致操作人員未按規定巡視、脫崗等情況。建議同類企業裝卸操作時，應制定嚴格的現場值守巡查規程并監督落實（如電子巡更措施），應對裝卸圍油欄防溶劑性進行研究和技術開發。

4 結束語

隨著危險貨物儲運業發展，其安全管理和技術管理措施應得到各界的重視。各相關單位應結合標準規范的要求和技術更新換代的結果，提高設備設施安全水平，結合行業安全事故教訓和經驗交流，提高安全管理水平。