[点晴PMS码头集装箱散货管理系统]基于风险基准的堆场安全容量计算
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2024年12月14日 9:38
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摘要：为了进一步优化危险货物集装箱堆场布局，提高堆场有限空间的利用率，采用风险基准计算模型对危险货物集装箱堆场布局进行优化。针对国内危险货物堆场储存特点，结合港口个人风险和社会风险基准要求，选择港口风险基准可接受上限作为堆场安全容量控制指标，通过调整堆场安全容量和货物堆存布局，进行个人风险和社会风险计算，在满足港口风险基准可接受上限的情况下确定最优的危险货物集装箱堆存方案。以国内某堆场实际储存第3类危险货物的实际需求为例，利用风险基准计算模型进行堆场安全容量计算，提出具体堆存方案及建议。通过实际案例的计算表明：基于风险基准的堆场安全容量计算可以在满足风险基准要求的前提下，提高危险货物堆场利用率。
我国是集装箱进出口大国，上海港、宁波舟山港、青岛港等主要沿海集装箱港口的年吞吐量均在世界港口中位于前列。由于集装箱运输的高效性和便利性，世界上超过70%的危险化学品均通过集装箱进行海上运输。因此，我国的集装箱堆场特别是危险货物集装箱堆场数量规模也相对较大。不同于国外一些港口（例如比利时安特卫普港、新加坡港等）采用危险货物集装箱与普通货物集装箱混合堆存的方式，我国危险货物集装箱一般堆存在危险货物集装箱专用堆场内。虽然我国相关标准规范对危险货物集装箱堆场的安全距离、堆存方式等作出了规定，在一定程度上减少了“多米诺”效应发生的可能性，但大量危险货物，特别是种类、性质不同的危险货物集中堆存，仍容易导致事故发生后产生连锁反应。近年来，尤其是在天津港“8·12”瑞海公司危险品仓库特别重大火灾爆炸事故发生后，我国对危险货物存储的监管方面日趋严格，危险货物集装箱堆场数量总体呈减少趋势，但危险货物集装箱的业务量和堆存需求却在增加。这就导致为满足堆存安全性的相关要求，分类分区、间隔存放的危险货物集装箱堆存方式可能会造成堆场存放空间不足。2022年12月1日实施的《港口作业安全要求第3部分：危险货物集装箱》（GB 16994.3—2021）第7.7条提出：“装载GB 6944—2012中8类、9类固态危险货物的集装箱，当所载货物无副危险性，包装类非I、II类且不属于危险化学品时，可与普通货物集装箱混堆。”该条款适用范围仅为8类、9类的固态危险货物，且存在诸多限制条件和堆存要求，其他危险性较高的危险货物仍存在堆存问题。因此，针对我国危险货物集装箱堆场的现状和集装箱堆场企业所存在的问题和实际周转需求，提出一种基于国内港口风险基准要求的危险货物集装箱堆存方案优化方法。根据《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》（GB 36894—2018）的规定可知：个人风险是指人员无任何防护长时间处于某个场所，受到危险化学品事故影响而死亡的频率；社会风险是指发生大于等于N人群体死亡的事故累计频率，即在危险区域的企业员工和社会公众发生某种伤害的频次，用累计频率（F）和死亡人数（N）曲线（F-N曲线）图来表示。根据交通运输部《港口危险货物重大危险源监督管理办法》（交水规〔2021〕6号）第6条规定：构成一级、二级港口重大危险源的，港口经营人应当委托第三方，按照《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》（GB 36894）的要求，采用定量风险评价方法确定个人和社会风险值。如果通过定量风险评价方法得出的个人或社会风险值超出标准规定的风险基准，则港口经营人需要采取有效的管控措施来降低相应风险值，使其符合风险基准的要求。基于前述可知，危险货物港口经营人的风险基准是按照《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》的要求执行的，港口经营人储存设施周围的防护目标个人风险值不能超过其中的个人风险基准。由于计算危险货物堆场的安全容量，针对的是已经建成的在役储存装置进行计算，因此，进行堆场安全容量计算时采用的个人风险基准值不应超过标准中的在役危险化学品储存设施个人风险基准。《危险化学品生产装置和储存设施风险基准》对储存设施周边的一般防护目标中的一类、二类、三类防护目标和重要、高敏感防护目标的个人风险基准均进行了具体规定。个人风险基准值见表1。
社会风险基准通常分为可接受区、尽可能降低区和不可接受区等。港口经营人的社会风险应处于可接受区。若社会风险曲线处于不可接受区，就需要立即采取管控措施以降低社会风险；若社会风险曲线处于尽可能降低区，就需要尽最大可能采取可行的管控措施以降低社会风险。社会风险基准见图1。
对于港口经营人来说，应保证个人风险不超过标准值、社会风险处于可接受区，一旦超过个人或社会风险基准，港口经营人应当采取相应的管控措施降低风险，必然要增加港口经营人的运营成本。因此，基于满足港口风险基准和控制港口经营人安全管理成本的目的，参照《化工企业定量风险评价导则》（AQ/T 3046—2013）列出的个人风险和社会风险计算模型，以堆场安全容量作为企业确定堆存方案的控制指标，即通过调整堆场安全容量和货物堆存布局进行个人和社会风险计算，计算结果满足港口风险基准可接受上限的方案即为该堆场最优堆存方案，从而实现提高危险货物堆场利用率的目的。在计算个人风险时，首先对计算区域进行计算网格划分,依次确定可能发生泄漏的场景和各场景对应的发生频率（fS）；选择某一天气等级（M）和该等级的某一风向（φ），确定二者的联合概率PM×Pφ；泄漏场景如果为可燃物泄漏，则还需确定各点火事件（i）和各点火事件的发生概率Pi；最终得到各泄漏场景、天气等级（M）、风向（φ）、点火事件（i）条件下各网格点的死亡概率（P个体风险）。所有条件下（fS 、M、φ、i）每个网格点处的个人风险计算公式为
式中：R为网格点处的个人风险；fS为泄漏场景发生频率；PM为天气概率；Pφ为风向概率；Pi为点火概率；P个体风险为网格点的死亡概率。个人风险通常以个人风险等值线表示，将相同个人风险的网格点相连绘制成个人风险等值线，与表1中的个人风险基准进行比对，得出个人风险是否可接受的结论。在计算社会风险时，在个人风险计算确定的各泄漏场景、天气等级（M）、风向（φ）、点火事件（i）的基础上，确定网格点内的人数Ncell，得到对应的网格点的人口死亡百分比（P社会风险）。计算死亡总人数（∑所有网格单元P社会风险×Ncell）≥N的所有事故发生的频率（FN），并进一步构造社会风险F-N曲线，根据F-N曲线所处区域，与图2社会风险基准进行比对，得出社会风险是否可接受的结论。社会风险计算公式为
式中：FN为死亡N人的累计频率；fS为泄漏场景发生频率；PM为天气概率；Pφ为风向概率；Pi为点火概率；P个体风险为网格点的死亡概率；P社会风险为网格点的人口死亡百分比；Ncell为网格点内的人数；N为死亡人数。某堆场为危险货物集装箱储存企业，经批准准予从事第2～9类危险货物集装箱储存业务。堆场周边存在办公楼、加油站、高速公路、高压线走廊等公共设施，再远处还存在学校、公园、医院、商场、地铁站、居民楼等敏感场所和目标。由于第8、9类危险货物危险性相对较低，且有国家标准规定在符合相应安全条件下可与普通货物混合堆存，因此，对于该堆场目前存在的问题是如何合理优化第2～6类危险货物的堆存，在满足风险基准要求的前提下，提高堆场的利用效率。堆场布局箱位示意图见图2。
在集装箱危险货物中，第3类易燃液体属于作业频次较高且危险性较大的货物，具有易扩散、流淌的特点，有些物质还易产生静电、易聚合，有些物质其蒸气可与空气混合形成可燃混合物或具有爆炸危险性的气体。此外，某些货物还带有副危险性，如腐蚀性（第8类）和毒性（第6.1项）。因此，该类物质的主要危险特性表现为易燃性和易爆性，故以闪点高低作为其危险特性的主要表征值。根据《港口作业安全要求第3部分：危险货物集装箱》（GB 16994.3—2021）第7.1条的要求：危险货物集装箱应按危险货物的性质和类别将集装箱堆场划分不同的堆存区域。以某堆场储存第3类危险货物的堆存区域为例，以港口风险基准可接受上限作为堆场容量控制指标，进行个人风险和社会风险计算，得到该区域储存第3类危险货物的安全容量。对于第3类危险货物来说，闪点是体现其危险性的关键特性，故以闪点作为特征指标，结合第3类危险货物闪点分布和火灾危险性分类规则，选取第3类危险货物中的戊烷（闪点-48 ℃）、丙酮（闪点-18 ℃）、丁醇（闪点29 ℃）作为本次计算货种，按照前述的公式分别计算储存上述3种易燃液体的个人风险和社会风险，在个人风险和社会风险均可接受的前提下得出各货种具体堆存建议方案。
- 方案1：-48 ℃≤闪点<-18 ℃，总箱量不大于130 TEU。储存区域为：D11不堆存；D12堆存2 TEU（北侧1个箱位）；D13堆存20 TEU（由北至南2列共10个箱位）；D14堆存16 TEU（由北至南2列共8个箱位）；D15堆存32 TEU（由北至南5列共16个箱位）；D21～D23堆存60 TEU。总计共130 TEU。方案1堆场布局箱位（黑色箱位显示情况）示意图见图3。
- 方案2：-18 ℃≤闪点<29 ℃，总箱量不大于164 TEU。储存区域为：D11不堆存；D12堆存6 TEU（由北至南2列共3个箱位）；D13堆存30 TEU（由北至南3列共15个箱位）；D14堆存24 TEU（由北至南3列共12个箱位）；D15堆存44 TEU（由北至南1～6列共20个箱位，第7列西侧2个箱位）；D21～D23堆存60 TEU。总计共164 TEU。方案2堆场布局箱位（黑色箱位显示情况）示意图见图4。
- 方案3：闪点≥29 ℃，总箱量不大于208 TEU。储存区域为：D11不堆存；D12堆存8 TEU（由北至南1～2列位3个箱位，第3列西侧箱位）；D13堆存40 TEU（由北至南4列共20个箱位）；D14堆存40 TEU（由北至南5列共20个箱位）；D15堆存60 TEU（由北至南9列共30个箱位）；D21～D23堆存60标箱。总计共208 TEU。方案3堆场布局箱位（黑色箱位显示情况）示意图见图5。
通过上述计算可知，随着第3类危险货物的闪点变高，固定区域内可储存的危险货物集装箱也在增加。在满足分区分类储存及安全风险要求的前提下，可以通过高低闪点混合储存的方式，进一步优化堆场集装箱箱位布局。港口经营人可以根据上述风险计算结果进行危险货物集装箱堆存。考虑到企业在实际作业过程中如严格按照上述闪点、箱位、箱量进行细化储存过于烦琐，可以根据上述风险计算结果，结合企业港口经营实际情况，对危险货物集装箱堆存进行优化，即建议企业在实际储存第3类易燃液体（闪点≥-48 ℃，共155种）时，总箱量不大于130 TEU，且应在储存区域北侧按箱位由北至南堆存。为解决我国危险货物集装箱堆存空间紧张的问题，进一步优化危险货物集装箱堆场布局，提高堆场有限空间的利用率，采用风险基准计算模型对危险货物集装箱堆场布局进行优化。对于港口经营人来说，保证个人风险不超过标准值、社会风险处于可接受区是采取较低运营成本满足安全要求的必要储存方式之一。针对国内危险货物堆场储存特点，结合港口个人风险和社会风险基准要求，选择港口风险基准可接受上限作为堆场安全容量控制指标，通过调整堆场安全容量和货物堆存布局，进行个人风险和社会风险计算，在满足港口风险基准可接受上限的情况下确定最优的危险货物集装箱堆存方案。以某港区危险货物堆场储存第3类危险货物为例，以港口风险基准可接受上限作为堆场容量控制指标，进行风险计算，根据风险计算结果可知，随着第3类危险货物的闪点变高，固定区域内可储存的危险货物集装箱也在增加。在满足分区分类储存及安全风险要求的前提下，可以通过高低闪点混合储存的方式进一步优化堆场集装箱箱位布局，得到堆场储存不同闪点危险货物对应的安全容量。通过实际案例的计算表明，基于风险基准的堆场安全容量计算可以在满足风险基准要求的前提下提高危险货物堆场利用率。
作者：徐静晗，韩璐，王绪亭，蒋治强，赵红，薛荣荣，于辰；天津东方泰瑞科技有限公司
该文章在 2024/12/14 9:38:30 编辑过
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