過境集裝箱船舶無水氟化氫泄漏風險評價與應急研究

■陳鵬鵬 趙 敬 陳明廣

（1.福州新洋海事咨詢服務有限公司，福州 350001）

1 引言

近年來，世界范圍內(nèi)發(fā)生了多起船載危險品集裝箱泄漏、火災、爆炸等重大事故，對船舶、港口的安全帶來重大危害，如天津“8·12”火災爆炸事故，影響規(guī)模之廣、危害后果之嚴重，為世人敲響了警鐘。

某國有港口公司所屬碼頭在檢查已有班輪航線業(yè)務時，發(fā)現(xiàn)經(jīng)常有前往日本的班輪攜帶無水氟化氫進港過境，其頻次約每周一班，每班最多攜帶30個標準箱的無水氟化氫。鑒于如上情況該公司生產(chǎn)安全部門從實際碼頭運作情況分析，由于在運輸途中船舶顛簸，罐體安全附件受振動而產(chǎn)生緊固部件松動，或個別零件因腐蝕、制造缺陷或疲勞而損壞等原因會造成無水氟化氫可能的泄漏事故發(fā)生，發(fā)現(xiàn)確實存在一定泄漏風險。故針對此項目開展風險評價與風險防范分析，通過理論分析結果來指導企業(yè)生產(chǎn)，保證生產(chǎn)安全。

2 無水氟化氫理化性質(zhì)分析

2.1 理化性質(zhì)

無水氟化氫低溫下為無色透明的液體，沸點19.4℃，熔點-83.37℃，密度 0.96g/cm3。氣體的比重 1.27（34℃）（空氣=1），液體的比重0.987，在室溫和常溫下極易揮發(fā)成煙霧狀，水溶液在-30℃時也不凍結。它的化學性質(zhì)極活潑，有很強的吸水性、強腐蝕性，能與堿、金屬、氧化物以及硅酸鹽（能腐蝕玻璃和破壞其他含硅物質(zhì)）等反應，在一定條件下能與水自由混合成氫氟酸 （溶于水時激烈放熱而成氫氟酸）。

2.2 產(chǎn)品性狀及包裝形式

無水氟化氫由液體罐式集裝箱裝載。液體罐式集裝箱是為運輸食品、藥品、化工品等液體貨物而制造的特殊集裝箱。其結構是在一個金屬框架內(nèi)固定上一個液罐。它由罐體和箱體框架兩部分組成，裝貨時貨物由罐頂部裝貨孔進入，卸貨時，則由排貨孔流出或從頂部裝貨孔吸出。罐體為圓形，采用優(yōu)質(zhì)Q235碳鋼/345錳鋼/304不銹鋼/316不銹鋼，高強度加強箍，安全高效?？蚣懿捎镁匦谓Y構鋼材，質(zhì)量輕強度大，適合于海路、公路、鐵路的中轉運輸。

3 風險分析

3.1 過境集裝箱船舶靠泊期間安全現(xiàn)狀分析

本項目涉及的過境集裝箱船舶靠泊期間不針對無水氟化氫集裝箱進行裝卸，只裝卸普通貨柜，而且船舶與碼頭均制定了針對性的安全措施。

（1）船舶安全措施

船級社對過境集裝箱船舶簽發(fā)了危險貨物的適裝證書，因此船上具備保證船舶安全的相關設施與設備。同時過境集裝箱船舶根據(jù)船公司管理體系的要求，編制了《危險品集裝箱的管理制度》，能夠保證危險品集裝箱在運輸和靠泊過程中的安全。

（2）碼頭安全措施

本項目為了保證過境集裝箱船舶靠泊期間的安全，制定了相關安全管理規(guī)定，具體如下：

①確定有過境集裝箱船舶攜帶危險品箱進港時，碼頭調(diào)度人員需通過該船代理，在船舶進港之前拿到船舶配載圖，并告知泊位橋吊工作人員，使其在裝卸普通貨期間，注意危險品箱所在位置，避免裝卸期間發(fā)生意外，影響到危險品箱。

②靠泊期間合理調(diào)度船舶進出港，避免發(fā)生船舶碰撞事故。

③靠泊期間集控室安排專人24小時跟蹤過境集裝箱船舶情況，并定期與船上進行聯(lián)系，實時掌握危險箱在船上的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏情況，及時向公司值班主任報告，報告時說明事故發(fā)生的位置、現(xiàn)場情況、應急方案、報告人姓名等信息。

3.2 泄漏風險分析

根據(jù)以上的分析，并結合過境集裝箱船舶靠泊期間只裝卸普通貨柜不涉及無水氟化氫集裝箱的裝卸，因此裝有無水氟化氫集裝箱的風險主要為集裝箱本身閥門損壞或者罐體破裂導致的泄漏風險。

4 源項分析

4.1 最大可信事故類型

最大可信事故是指在所有預測的概率不為零的事故中，對環(huán)境（或健康）危害最嚴重的重大事故。本文在此主要針對過境集裝箱船舶在靠泊期間無水氟化氫泄漏的風險事故類型進行分析，確定最大可信事故為：無水氟化氫集裝箱泄漏事故。

4.2 最大可信事故概率

參考《環(huán)境風險評價實用技術和方法》[1]及《建設項目環(huán)境風險評價導則》[2]，容器小孔泄漏1mm的事故概率為5.0×10-4/a，容器小孔泄漏10mm的事故概率為1.0×10-5/a，容器小孔泄漏50mm的事故概率為5.0×10-6/a，容器整體破裂的事故概率為1.0×10-6/a。

考慮到本項目事故類型為由于在運輸途中船舶顛簸，罐體安全附件受振動而產(chǎn)生緊固部件松動，或個別零件因腐蝕、制造缺陷或疲勞而損壞等原因造成的無水氟化氫泄漏事故發(fā)生。由于儲罐整體破裂的機會極少，常見泄漏事故類型為小孔泄漏事故，評估取儲罐泄漏的事故概率為：容器小孔泄漏10mm的事故，概率為1.0×10-5/a。

根據(jù)本項目過境集裝箱船舶約每周一班，每班最多攜帶30個無水氟化氫集裝箱進港，故針對過境集裝箱船舶無水氟化氫泄漏的事故概率為：52周×30個×1.0×10-5/a=1.56×10-2/a，即 50～100 年發(fā)生一次概率。

4.3 源項分析

由于多個罐體同時泄漏的幾率很小，本項目僅考慮一個無水氟化氫集裝箱罐體泄漏事故，無水氟化氫集裝箱罐體典型泄漏事件為閥門及零件接頭的松動與損壞。按照泄漏孔徑10mm計算泄漏速率。

閃蒸所需的能量來自于過熱液體中儲存的能量，由于無水氟化氫閃蒸所需的能量遠小于液體的蒸發(fā)熱，可認為泄漏的液體不會發(fā)生閃蒸，此時的瞬時泄漏量可按液體泄漏公式可以按照如下的柏努利方程計算，一旦泄漏至大氣中迅速由液態(tài)轉化為氣態(tài)。

液體泄漏速度QL用柏努利方程[2]計算：

式中，QL——液體泄漏速度，kg/s；

Cd——液體泄漏系數(shù)，此值常用0.6～0.64；

A——裂口面積，m2；

P——容器內(nèi)介質(zhì)壓力，Pa；

P0——環(huán)境壓力，Pa；

g——重力加速度；

h——裂口之上液位高度，m。

根據(jù)《液氯泄漏的環(huán)境風險評價——以自來水廠為例》[3]通常發(fā)生鋼瓶泄漏事故后，通過報警、噴淋等措施，10分鐘后即可控制泄漏。源強參數(shù)和預測源強計算結果詳見表1所示。

表1 無水氟化氫（氫氟酸）泄漏計算參數(shù)及計算結果

5 風險評價

根據(jù) 《船舶污染海洋環(huán)境風險評價技術規(guī)范》（試行）[4]中操作性事故的風險可接受水平分析方法，確定本項目風險可接受水平。事故危害分類標準本文根據(jù)國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局制定的 《危險化學品事故災難應急預案》[5]與天津市制定的《天津海上危險化學品事故應急預案》[7]中危害的程度來確定。

根據(jù)風險源項分析內(nèi)容，本項目泄漏事故的風險概率為50～100年發(fā)生一次概率，即風險概率為“小”；危害后果的泄漏量為0.6噸，即危害后果為“較小”。因此風險可接受水平為“低風險”，在按照相關要求配備相應的應急設備，采取相對應的應急措施情況下，本項目泄漏事故的環(huán)境風險是可以接受的。

6 風險防范措施

6.1 危險品集裝箱運輸?shù)幕疽?/h3>

（1）裝運危險貨物的基本要求

載運工具既要符合運輸安全的基礎條件，又必須滿足裝載危險貨物的特殊要求。例如，船舶要符合建造，穩(wěn)性和抗沉規(guī)范等。按照船級社要求的相關規(guī)范建造的船舶，能夠滿足裝運貨物的基本要求。

（2）危險貨物的承運及其裝運與積載要求

①裝運危險貨物的運輸工具條件

裝運危險貨物應采用優(yōu)質(zhì)運輸工具：應有可靠的電器連接裝置或避雷裝置；同時應具備相應的設備條件，如防火、救災的設備。裝運爆炸品、易燃氣體、易燃液體、易燃固體及遇濕危險物質(zhì)的運輸工具都應符合相應的運輸要求。

②危險貨物的承運要求

a.具備合格的包裝：危險貨物的包裝應符合相關要求，并得到主管部門的確認，獲得“包裝適用證書”方可使用。裝有危險貨物的包裝應接受有關檢驗機關檢驗合格后，并取得“包裝檢驗證明書”。

b.具有正確的標記、標志及標牌：每個裝有危險貨物的包件都應標有其內(nèi)裝物的正確運輸名稱的耐久標記。

c.具有正常完備的托運單：托運人提交的危險貨物申報單內(nèi)必須填寫危險貨物的正確運輸名稱、數(shù)量、貨物的類別及細分類 （對第1～4物質(zhì)和物品還應說明配裝類及積載需求）、聯(lián)合國編號（托運“限量內(nèi)危險貨物”無此要求）以及“國際危規(guī)”頁碼。

6.2 過境集裝箱船舶靠泊期間的操作注意事項

（1）碼頭業(yè)主得知過境集裝箱船舶靠泊計劃時，應第一時間拿到船上無水氟化氫集裝箱在船舶上配載圖以及數(shù)量，并及時給現(xiàn)場裝卸人員，讓裝卸人員在裝卸普通貨柜時，注意危險箱的位置，避免意外事故的發(fā)生。

（2）靠泊期間集控室人員需安排專人24小時跟蹤過境集裝箱船舶情況，并定期與船上進行聯(lián)系，事實掌握危險品集裝箱在船上的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)泄漏情況，及時向公司值班主任報告，報告時說明事故發(fā)生的區(qū)域、現(xiàn)場情況、應急措施、報告人姓名等信息。

（3）發(fā)生泄漏事故時，應根據(jù)實際情況及時疏散廠內(nèi)員工和廠外人群。緊急撤離建議參考 《北美應急響應手冊》[6]，撤離距離如表2所示。

表2 無水氟化氫（氫氟酸）泄漏事故疏散距離

6.3 減輕事故后果的對策

為確保應急反應的有序、高效，需制定針對無水氟化氫泄漏的專項應急預案，建立健全應急反應的組織指揮系統(tǒng)。

應急設備和器材是抗御泄漏事故發(fā)生后的物質(zhì)基礎，是實施應急預案的基礎手段之一，本項目應配備與該項目船舶污染風險相適應的防污應急設備和器材，提高污染防備應急能力。根據(jù)本項目特點，主要為應對過境集裝箱船舶上無水氟化氫泄漏事故應急，可參考《船舶污染海洋環(huán)境風險評價技術規(guī)范》（試行）及《危險化學品單位應急救援物資配備要求?；窇蔽镔Y配備標準》[7]（GB 30077-2013）來配備應急設備。

7 小結

本文以某國有港口公司所屬碼頭為例，將過境集裝箱船舶上的無水氟化氫作為重點評價對象，確定無水氟化氫儲罐泄漏為最大可信事故，并進行了風險的評價及后果計算，得出最大可信事故的風險值，經(jīng)比較與分析后，其風險屬于可接受的水平。

企業(yè)在實際生產(chǎn)運行中，應加強風險管理措施，落實各項規(guī)章制度，確保生產(chǎn)安全，避免危險事故的發(fā)生。同時應制定泄漏風險應急預案，一旦發(fā)生泄漏的危險事故，立即按照預案內(nèi)容，采取應急措施，控制事故擴大，減少對周邊環(huán)境可能帶來的影響。

[1]胡二邦.環(huán)境風險評價實用技術和方法[M].北京:中國環(huán)境科學出版社,2000:187-201.

[2]中華人民共和國環(huán)境保護部.HJ/T169-2004，建設項目環(huán)境風險評價技術導則[S].

[3]任峰.液氯泄漏的環(huán)境風險評價-以自來水廠為例[J].海峽科學,2010（6）:30-32.

[4]船舶污染海洋環(huán)境風險評價技術規(guī)范[S].中華人民共和國海事局,交海發(fā)[2010]366號.

[5]危險化學品事故災難應急預案.中華人民共和國安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局,2006.

[6]天津海上危險化學品事故應急預案.天津市政府,2011.

[7]GB 30077-2013，危險化學品單位應急救援物資配備要求?；窇蔽镔Y配備標準[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局 中國國家標準化管理委員會,2013.