港口危险货物储运安全与应急技术研究实验室方案研究

高科 王明超 张世杰

摘 要：本文提出了港口危险货物储运安全与应急技术研究实验室方案，实验室将建设成适应行业发展需求、功能齐全、配置先进的港口行业国内一流、国际先进的基础及技术研究专业化平台。围绕解决港口危险货物储运过程中安全与应急领域技术问题，明确了提出实验室的各个组成并详细分析了各个研究方向的功能设置，开展相应的试验环境、试验方法和标准、试验设备和试验数据处理方法等研究，同时进行相关技术的设备研发和新仪器设备的前瞻性应用试验等研究，以提升我国港口危险货物在储运过程中的安全保障能力、事故预防能力和应急处置能力。

关键词：定位;功能设计;安全;预防;应急

中图分类号：TV145            文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）08-0024-03

港口危险货物涉及到各类油品以及液体化工品，大多数危险货物本身具有一定的易燃、易爆、腐蚀、有毒、辐射等危险特性，而且危险货物港口作业所特有的大设施、大设备等作业特点，导致港口危险货物作业风险高，且发生过重特大事故。2018年福建泉州泉港“11·4”碳九泄漏事故泄漏69.1吨裂解碳九，清理打捞约40吨，剩余的泄漏碳九大部分自然挥发[1];2010年大连新港“7·16”输油管道爆炸火灾事故导致1500吨原油进入海洋[2];2009年8月三峡两坝间水域危化品集装箱落水事故，有62个集装箱落入江中，其中12个属于危化品集装箱[3];2005年英国Buncefield油库火灾爆炸事故为损坏储罐20多座，受伤43人，直接经济损失约2.5亿英镑[4]。2018年6月13日一艘集装箱的公共驳船在印度海域行驶的途中，集装箱发生爆炸并引发大火，造成近500个集装箱被大火吞噬[5]。

频繁发生事故给港口危险货物安全与应急提出的新要求，尤其是危险货物在港区储运过程中面临亟待解决的安全问题、事故预防技术问题与应急处置技术问题。作者在文献[6]中提出了建设港口危险货物安全与应急技术研究实验室，从职责分工、安全生产、应急能力建设和组织保障等方面探讨了对专业实验室的需求，并针对港口危险货物储运过程中存在的难点和热点问题提出了相应的研究方向。

本文拟进一步探讨港口危险货物储运安全与应急技术研究实验室的方案研究内容。

1 定位

港口危险货物储运安全与应急技术研究实验室定位如图1所示，围绕港口和水路运输的危险货物，针对储运过程中的安全与应急问题，主要开展危险货物事故预防技术与事故应急处置技术、危险货物常压储罐检测和监测技术、危险货物集装箱储运过程对箱内危险货物安全性影响及防护、危险货物集中区域的电气防爆检测技术等方面的试验环境、试验方法和标准、试验设备和试验数据处理方法等研究，同时，开展相关技术的设备研发和新仪器设备的前瞻性应用试验等研究，以提升我国港口危险货物在储运过程中的安全保障能力、事故预防能力和应急处置能力。

港口危险货物储运安全与应急技术研究实验室坚持以需求为导向，立足于服务行业，实现产学研相结合。建成后， 实验室将成为一个适应行业发展需求、功能齐全、配置先进的水路运输和港口领域国内一流、国际先进的基础及技术研究专业化实验室，将形成一流的港口危险货物安全与应急专业的试验能力， 成为完整的港口危险货物储运系统科学研究和试验技术创新平台。

2 建设目标

在国家大力建设“交通强国”、“平安港口”之际，围绕交通运输部提升港口危险货物作业安全生产水平的总目标，将港口危险货物安全及应急技术研究实验室建设成适应行业发展需求、功能齐全、配置先进的港口行业国内一流、国际先进的基础及技术研究专业化平台。

通过开展港口危险货物事故预防及应急技术研究、港口危险货物储罐检测监测技术研究、危险货物集装箱储运安全研究和危险货物储存区域电气防爆技术研究，填补港口行业安全基础及技术研究实验建设空白，解决港口行业危险货物储运安全问题，培养港口危险货物储运安全相关专业型技术人才，为港口行业安全新技术和新装备研发提供实验平台及软、硬件条件，同时为政府、港口行业监管部门以及港口企业制定安全生产相关标准规范及应急教育培训等提供技术支撑和决策支持，切实提升港口危险货物安全和应急技术水平。

3 实验室组成及功能设计

港口危险货物储运安全与应急技术研究实验室主要为解决港口危险货物储运过程中安全与应急领域技术问题，包括港口危险货物事故机理研究不足、预防技术和应急技术及装备亟待研发，港口常压储罐和危险货物集装箱的安全问题，港口危险货物集中区域电气设备可靠性等问题（如图2所示）。

分别对应前文所列的四个研究方向，拟设置港口危险货物事故预防及应急技术研究实验室、港口危险货物集装箱运输安全条件研究实验室、港口危险货物储罐检测监测技术研究实验室、港口危险货物储存区域电气防爆技术研究实验室等四个技术研究实验室。

3.1港口危险货物事故预防与应急技术研究实验室

港口危险货物事故预防与应急技术研究实验室主要开展危险货物事故机理研究、事故应急桌面推演技术研究、事故预防和应急技术与装备研究。具体功能包括：

将开展港口危险货物理化性质及事故特性研究，其中事故特性研究包括港口危险货物火灾、爆炸特性和机理研究工作，为港口危险货物事故预防和应急处置提供支撑。

将开展港口危险货物事故与应急物理模型实验研究，主要包括危险货物港口主要作业流程模拟、危险货物事故模拟、预防技术与应用研究、应急技术与应用研究、新技术应用测试等工作。

将开展事故数值模拟与三维仿真重现技术研究和事故应急桌面推演技术研究，并研发具有自主知识产权的港口危险货物事故模拟软件。其中，事故数值模拟与三维仿真重现技术研究主要开展港口危险货物事故發生、发展过程数值模拟以及事故三维仿真重现技术研究。在事故数值模拟的基础上，事故应急桌面推演技术研究开展不同应急状况下对事故演化过程影响研究，为应急技术研究、决策制定及事故原因调查等提供支撑。

将开展应急技术与应急方法实验研究、应急装备研发、应急救援演练与行业人员实践教学培训工作。

3.2港口危险货物储罐检测监测技术研究实验室

港口危险货物储罐检测监测技术研究实验室具体功能包括：

以模拟储罐作为研究对象，开展无损检测监测技术实验研究。基于模拟储罐规模较小，易于控制温度、更换介质等优势，针对储罐不同储存介质、不同温度等腐蚀影响因素，应用无损检测监测技术，开展储罐罐体腐蚀机理、全生命周期剩余寿命预测、各类无损检测技术选取和检测方案优化、监测技术应用与方案制订等研究工作，进行长期、系统、深入的实验研究，建立储罐检测监测技术应用的基础数据库，构建剩余寿命预测模型，并为研究成果验证、新型检测和监测仪器设备研发和测试提供平台。

以储罐检测监测试验场真实体现港口储罐储存状态，结合模拟储罐研究成果，应用无损检测监测技术，针对储罐液面变化、不同储存介质、罐体外保温层、装卸作业以及外部环境等因素，实施并完善无损检测方案和监测技术方案;为仪器设备研发提供测试载体，为储罐事故应急处置技术提供检验平台和应急演练培训基地;形成港口储罐及管线长期监测和健康评估的方法，长期应用检验并完善方案，确保储罐和管线的健康问题得到及时处理，使储罐和管线处于健康运行状态，实现对港口储罐及管线全面的安全保障。同时，实验场可积极引进并开展储罐监测的新技术、新仪器、新设备在小型模拟储罐以及大中型储罐的测试、检测、实验等前期研究，为其广泛推广应用提供基础参数和成果，提升我国港口储罐检测监测能力。

3.3港口危险货物集装箱安全研究实验室

将针对港口作业特点，以集装箱和箱内危险货物为研究对象，将二者有机结合，利用现有成熟技术及相关设备，开展集装箱储运条件、撞击、跌落等实验，研究集装箱作业对箱内危险货物的影响。具体功能包括：

针对集装箱在港口内的储存及运输过程开展研究。集装箱在储存过程中，外部环境变化（主要指温度、湿度、太阳辐射）会对箱内危险货物包装产生的影响，不同危险货物在不同气候条件下的储存时间，目前国内外尚未形成统一的标准规范。我国幅员辽阔，南北方气候差异很大，室外实验难以反映各个地区实际情况，因此通过开展集装箱储运安全实验，探究解决该问题。实验将采集不同气候条件（温度、湿度、太阳辐射）下集装箱内温湿度分布，分析研究气候条件对箱内危险货物包装件的影响，从而制订危险货物集装箱装载、堆码等相关标准。通过将数据采集设备提前预置在集装箱内，采集运输过程中各个方向上的振动幅度和频率，然后将数据导入振动试验台内，在实验室内完成模拟振动实验，观察振动因素对危险货物包装的影响，从而制订不同危险货物集装箱在港口运输过程中相关标准。

集装箱作为一种运输装置，理论上可以对危险货物包装件起到一定的防护作用，但是在装载不同危险货物、不同配载方式下，集装箱的安全防护能力需要进一步地实验研究。本实验室拟建设危险货物集装箱撞击实验装置，模拟不同外部作用力、不同角度的撞击对集装箱对箱内危险货物包装件的影响，分析集装箱对箱内危险货物的安全防护作用，制订相关标准规范。此外，集装箱在港口运输、储存时有可能遭到港内车辆撞击，不同类型的车辆、不同车速下会产生不同撞击力，从不同角度作用于集装箱，对箱内危险货物产生的影响，可以通过实验研究予以分析。

危险货物集装箱在港口内的堆存高度是影响集装箱堆存安全的一个重要因素。目前国内行业标准对集装箱堆存高度的规定比较概化且缺少实验数据支撑，可通过本实验室开展相关实验予以分析研究。本实验室拟建集装箱跌落实验装置，将不同危险货物集装箱从不同高度跌落，研究箱内危险货物包装件的受力情况、位移及变形情况，分析研究不同配载方式下，不同跌落高度对箱内危险货物包装件的影响，为港口危险货物集装箱堆存标准规范的制订提供技术支撑。

3.4港口危险货物储存区域电气防爆技术研究实验室

针对港口危险货物储存区域防爆电气设备的安全问题，基于港口所独有环境条件和货种特点，从防爆电气设备选型、安装、使用不当或防爆电气设备超期服役后防爆性能降低等方面和角度，积极应用现有防爆技術，开展防爆电气设备安全检测技术研究：明确港口危险货物储存区域防爆电气设备选型，并为编制相关标准提供基础支撑;应用现有防爆技术和最新防爆仪器设备，形成安全检测方案并不断开展科学实践和实验;开展防爆电气安全检测，确保港口危险货物储存区域防爆电气设备运行状态、防爆性能的安全可靠性，发现、检查、预测、排除和防止各类防爆电气设备的安全隐患，为港口的安全运行提供技术支撑;以爆技术研究基础，结合港口电气防爆安全检测需求，研发电气防爆检测装备。

4 结论

本文围绕港口危险货物安全与应急的难点和热点问题，详细阐述了实验室定位、建设目标、实验室组成和功能设置等内容。通过开展港口危险货物事故预防及应急技术研究、港口危险货物储罐检测监测技术研究、危险货物集装箱储运安全研究和危险货物储存区域电气防爆技术研究，填补港口行业安全基础及技术研究实验建设空白，解决港口行业危险货物储运安全问题，培养港口危险货物储运安全相关专业型技术人才，为港口行业安全新技术和新装备研发提供实验平台及软、硬件条件，同时，为政府、港口行业监管部门以及港口企业制订安全生产相关标准规范及应急教育培训等提供技术支撑和决策支持，切实提升港口危险货物安全和应急技术水平。

参考文献：

[1] 中华人民共和国交通运输部网. 《交通运输部安委会关于福建泉港碳九泄漏事故情况的警示通报》[EB/OL]. [2018-12-11]. http：//www.mot.gov.cn/

[2] 中华人民共和国人民政府网. 《国务院安委会办公室关于中国石油天然气集团公司在大连所属企业“7·16”输油管道爆炸火灾等4起事故调查处理结果的通报》[EB/OL]. [2011-11-26]. http：//www.gov.cn/gzdt/2011-11/26/content_2003974.htm

[3] 张正柱，徐开金. 一起特殊事故的成功处置——长航局“航龙518”轮集装箱落水事故应急处置纪实[J]. 中国水运，2020（03）：12-13.

[4] 王秀丽，何静，陈刚，武思雨. 基于典型事故案例的储罐安全管理改进探讨[J]. 全面腐蚀控制，32（03）：7-10.

[5] 中国搜狐网. 《爆炸起火后残局如何收拾！满载马士基等船公司集装箱船爆炸事故后续如何处理？》[EB/OL]. [2018-06-15]. https：//www.sohu.com/a/235979294_241996

[6] 高科，王明超，张世杰. 我国亟需建设港口危险货物安全与应急技术实验室. 中国水运（下半月），2020（03）：32-34.