化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)改造研究

張子文，魏文靜

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300350）

包裝是物流體系運(yùn)作的重要環(huán)節(jié)之一，在產(chǎn)品的生產(chǎn)、銷(xiāo)售、儲(chǔ)存、流通等階段中都發(fā)揮著不可替代的作用，優(yōu)質(zhì)的包裝不僅可以保證產(chǎn)品的穩(wěn)定性和安全性，還可以延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，但是不同的產(chǎn)品對(duì)物流包裝技術(shù)的要求存在一定的差異，所以物流包裝技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中要考慮產(chǎn)品的個(gè)性化和特殊化，尤其是對(duì)一些特殊產(chǎn)品進(jìn)行物流包裝時(shí)，比如化工危險(xiǎn)品、易碎品、易燃易爆產(chǎn)品等，更要根據(jù)產(chǎn)品物流需求以及客戶(hù)需求采取合理的物流包裝技術(shù)，為產(chǎn)品物流任務(wù)安全順利完成提供保障。但是近年來(lái)化工危險(xiǎn)品在物流過(guò)程中出現(xiàn)的爆炸事故逐漸增多，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球每年發(fā)生的化工危險(xiǎn)品物流爆炸事故將近5700起，造成人員死亡數(shù)量有8642人，因事故帶來(lái)的直接損失高達(dá)數(shù)千萬(wàn)元，而引起事故發(fā)生的主要原因就是物流包裝質(zhì)量不符合規(guī)定[1]。由此看出，化工危險(xiǎn)品物流對(duì)包裝技術(shù)要求較高，一旦發(fā)生事故將會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)損失，因此對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)研究是十分必要的。按照GB/16842-2000的規(guī)定，化工危險(xiǎn)品包括爆炸品、液化氣體、易燃易爆氣體、易燃易爆固體、易燃易爆液體、自燃物品等，其中最常見(jiàn)的化工危險(xiǎn)品有液化石油、液化天然氣等，化工危險(xiǎn)品種類(lèi)較多，應(yīng)用的物流包裝技術(shù)也較多，但是傳統(tǒng)包裝技術(shù)由于包裝質(zhì)量較差，運(yùn)輸途中化工危險(xiǎn)品溢出量較大，已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足化工危險(xiǎn)品物流包裝需求，為此提出化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)改造研究，在原有的物流包裝技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，以提高化工危險(xiǎn)品物流包裝質(zhì)量，降低物流事故發(fā)生的概率，提高化工危險(xiǎn)品物流安全性。

1 化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)改造

化工危險(xiǎn)品物流包裝的首要目的和前提條件是安全性，目前化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)存在諸多問(wèn)題，比如化工危險(xiǎn)品包裝容器結(jié)構(gòu)薄弱和密封性能較差、包裝材料的力學(xué)性能不符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、包裝設(shè)備穩(wěn)定性能參數(shù)和回路不符合要求，針對(duì)以上傳統(tǒng)物流包裝技術(shù)的不足和缺點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行改造和創(chuàng)新，以下將從化工危險(xiǎn)品物流包裝容器結(jié)構(gòu)、材料、設(shè)備參數(shù)以及設(shè)備回路等四方面進(jìn)行改造研究。

1.1 化工危險(xiǎn)品物流包裝容器結(jié)構(gòu)改造

大部分化工危險(xiǎn)品物流包裝容器容積為120L，整體結(jié)構(gòu)為：容器高度2.55m（包含箱蓋的高度），容器寬度為1.55m，容器口直徑為1.35m。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的包裝容器雖然容量較大，但是這種結(jié)構(gòu)的包裝容器密封性能較差，在化工危險(xiǎn)品運(yùn)輸過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)產(chǎn)品泄露現(xiàn)象，因此在保證化工危險(xiǎn)品物流包裝容器容積的前提下，對(duì)容器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造[2]。整個(gè)包裝容器的外形采用柔和的曲線線條進(jìn)行設(shè)計(jì)與過(guò)度，容器的上半部向口部和中心面收斂，包裝容器兩側(cè)的把手與容器蓋形成雙支撐，容器底部增設(shè)多個(gè)較大的圓角，提高容器在運(yùn)輸過(guò)程中的穩(wěn)定性，在運(yùn)輸過(guò)程中如果出現(xiàn)撞擊能夠使容器迅速?gòu)?fù)原[3]。

此次在對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝容器結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)過(guò)程中，重點(diǎn)考慮了化工危險(xiǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中的壓力問(wèn)題，為了降低因運(yùn)輸顛簸對(duì)容器身體造成的壓力，在對(duì)容器身體結(jié)構(gòu)改造時(shí)采用了斜面、包角、圓角以及加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)可以有效避免因運(yùn)輸壓力而造成容器受損。原結(jié)構(gòu)的容器口部存在很大缺陷，容器口直徑距離較大，在運(yùn)輸過(guò)程中化工危險(xiǎn)品容易從口部溢出，為了避免化工危險(xiǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中造成浪費(fèi)，此次將容器口部直徑距離縮短0.5m，可以更好的控制化工危險(xiǎn)品的流量；并在容器口部?jī)?nèi)部增添一個(gè)半削的導(dǎo)管，防止因運(yùn)輸顛簸而使化工危險(xiǎn)品從容器內(nèi)溢出；容器管口采用斜面設(shè)計(jì)，便于把握化工危險(xiǎn)品灌入時(shí)的流量以及傾倒速度；在容器口內(nèi)部設(shè)計(jì)了回收槽，在回收槽的底部設(shè)有一定的傾斜角度及漏口，這樣即使在運(yùn)輸過(guò)程中有化工危險(xiǎn)品溢出，溢出的化工危險(xiǎn)品也會(huì)隨著回收槽的傾斜角流回容器內(nèi)部，有效避免了化工危險(xiǎn)品運(yùn)輸浪費(fèi)的現(xiàn)象；最后在包裝容器的口部還設(shè)計(jì)了螺紋密封，螺紋寬度為30mm，深度為25mm，保證了化工危險(xiǎn)品物流包裝容器的密封性能[4]。最后在原包裝容器結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在兩側(cè)設(shè)計(jì)了把手，把手的弧度與包裝容器上半部分的圓弧相契合，并在把手上設(shè)立了加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)包裝容器摩擦性，與包裝容器行為一體，為化工危險(xiǎn)品物流搬運(yùn)提供了便利。以上通過(guò)對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝容器身體、容器底部、容器口以及容器把手的改造設(shè)計(jì)，完成了對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝容器結(jié)構(gòu)改造。

1.2 化工危險(xiǎn)品物流外包裝材料改造

化工危險(xiǎn)品物流包裝分為內(nèi)包裝和外包裝，上文提出的容器結(jié)構(gòu)改造設(shè)計(jì)是對(duì)化工危險(xiǎn)品物流內(nèi)包裝的改造，內(nèi)包裝注重的是化工危險(xiǎn)品的密封性，在經(jīng)過(guò)內(nèi)包裝后還需要對(duì)其進(jìn)行一層外包裝[5]。而化工危險(xiǎn)品物流外包裝通常采用的是瓦楞紙質(zhì)材料的紙箱，根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)GB136426-58和GB136426-91中的規(guī)定，瓦楞紙材料有一等、二等、三等、四等、五等五個(gè)等級(jí)，表1為五種瓦楞紙材料的質(zhì)量指標(biāo)。

表1 五種包裝材料的質(zhì)量指標(biāo)

目前大部分企業(yè)為了節(jié)約物流包裝成本，對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝使用的是三等瓦楞紙材料，三等瓦楞紙材料采用的是草漿、木漿以及半化學(xué)漿生產(chǎn)而成，從表1可以看出，三等瓦楞紙包裝材料各個(gè)質(zhì)量指標(biāo)均比較低，不能為化工危險(xiǎn)品運(yùn)輸提供較好的彈性和緩沖。此次在不更換瓦楞紙包裝材料的基礎(chǔ)上，對(duì)原包裝材料進(jìn)行改造，首先根據(jù)上文設(shè)計(jì)的化工危險(xiǎn)品物流內(nèi)包裝容器結(jié)構(gòu)，計(jì)算出外包裝瓦楞紙箱的定量，材料的定量實(shí)際就是包裝材料的克重，單位為g/m2，其計(jì)算公式如下：

公式（1）中，G為化工危險(xiǎn)品物流外包裝材料的定量；h為箱板紙的定量；w為瓦楞原材料的定量；β為瓦楞系數(shù)；l為夾層紙板的定量；q為粘合劑的用量。瓦楞紙板的厚度計(jì)算公式如下:

公式（2）中，F(xiàn)為化工危險(xiǎn)品物流外包裝瓦楞紙板厚度；α為箱紙板的厚度；γ為瓦楞紙芯的厚度。根據(jù)以上計(jì)算公式計(jì)算出化工危險(xiǎn)品物流外包裝材料需求，對(duì)照表1中瓦楞紙材料的質(zhì)量指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)二級(jí)瓦楞紙材料符合要求，因此將原有的三級(jí)瓦楞紙包裝材料改進(jìn)為二等瓦楞紙，二等瓦楞紙包裝成本并沒(méi)有比三等瓦楞紙高出多少，但是整體外包裝性能上能有較大的提升。

此外將瓦楞紙材料中的U型瓦楞改為V型瓦楞，V型瓦楞相比于U型瓦楞具有更好的彈性和恢復(fù)力，可以為化工危險(xiǎn)品物流運(yùn)輸過(guò)程中的顛簸提供緩沖，以此完成了對(duì)化工危險(xiǎn)品物流外包裝材料改造。

1.3 化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備穩(wěn)定性能參數(shù)改進(jìn)

液壓技術(shù)是化工危險(xiǎn)品物流包裝過(guò)程中常見(jiàn)的包裝技術(shù)，這種技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中需要通過(guò)對(duì)液壓設(shè)備的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行合理掌控，采用保證化工危險(xiǎn)品物流包裝質(zhì)量和包裝效率。此次針對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備穩(wěn)定性能，對(duì)其壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)。液壓設(shè)備壓力參數(shù)改進(jìn)是以物流運(yùn)輸狀態(tài)下的化工危險(xiǎn)品輸出壓力等級(jí)為標(biāo)準(zhǔn)，GB36545-48中規(guī)定，化工危險(xiǎn)品輸出壓力要控制在25.55～28.55MPa之間，根據(jù)以上要求，此次將原有液壓設(shè)備高壓元件的回油壓力參數(shù)0.64MPa更改為1.26MPa，將原有液壓設(shè)備附件的回油壓力參數(shù)0.36MPa改進(jìn)為0.95MPa。

根據(jù)液壓設(shè)備各個(gè)回路同時(shí)輸出流量要低于液壓設(shè)備實(shí)際所需的最大運(yùn)行流量的參數(shù)需求，對(duì)液壓設(shè)備的包裝流量參數(shù)進(jìn)行改進(jìn)，通常情況下液壓設(shè)備各個(gè)回路輸出流量平均為125 L/min，原本液壓設(shè)備包裝流量參數(shù)為110 L/min，在實(shí)際液壓包裝過(guò)程中由于運(yùn)行流量低于回路輸出流量，導(dǎo)致在包裝過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)化工危險(xiǎn)品溢出現(xiàn)象，為了保證液壓設(shè)備的穩(wěn)定性，此次將液壓設(shè)備最大的輸出流量更改為155 L/min，液壓設(shè)備附件流量最高設(shè)置為120 L/min。以上通過(guò)對(duì)液壓設(shè)備在包裝過(guò)程中的壓力參數(shù)和流量參數(shù)的優(yōu)化，完成了對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備穩(wěn)定性能參數(shù)改進(jìn)。

1.4 化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備回路改造

除了以上提出幾個(gè)改造設(shè)計(jì)之外，還需要對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備回路進(jìn)行改造。包裝設(shè)備的回路主要包括高壓回路、泵源回路以及油箱回路，此次將原有的包裝設(shè)備回路串聯(lián)設(shè)計(jì)改造為并聯(lián)設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1。

圖1 化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備回路改造圖

包裝設(shè)備高壓回路的輸出流量改進(jìn)為55～122 L/min，在高壓回路上設(shè)置一個(gè)單相主閥門(mén)與雙向主閥門(mén)，利用單相主閥門(mén)與雙向主閥門(mén)共同調(diào)節(jié)高壓回路的輸出流量，外出還安置了一個(gè)散熱裝置，當(dāng)包裝設(shè)備高壓回路過(guò)大導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)入負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，利用散熱裝置對(duì)包裝設(shè)備進(jìn)行散熱，以此保證高壓回路散熱流暢；對(duì)于包裝設(shè)備泵源回路的改進(jìn)主要是將主泵源的恒定電壓改為16MPa，泵源回路的輸出流量改進(jìn)為120L/min，同樣在回路上設(shè)計(jì)一個(gè)單向閥門(mén)，用于對(duì)包裝設(shè)備泵源回路的電壓控制，外出還增設(shè)了一個(gè)電磁卸荷閥門(mén)，當(dāng)泵源回路出現(xiàn)負(fù)荷時(shí)利用電磁卸荷閥門(mén)對(duì)泵源回路進(jìn)行卸荷，以此保證泵源回路始終處于穩(wěn)定狀態(tài)的流量輸出；對(duì)于包裝設(shè)備油箱回路的改進(jìn)主要是將油相電源的恒定電流改進(jìn)為26V，并且在油箱回路上設(shè)置了轉(zhuǎn)接接頭和液位報(bào)警開(kāi)關(guān)，當(dāng)油箱回路電流、電壓過(guò)高時(shí)利用轉(zhuǎn)接接頭對(duì)其進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，當(dāng)包裝設(shè)備油箱內(nèi)油位較低時(shí)，液位報(bào)警開(kāi)關(guān)將自動(dòng)開(kāi)啟，保證油箱內(nèi)有充足的油量，以此完成對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝設(shè)備回路改造，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)改造。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)以某化工危險(xiǎn)品作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，化工危險(xiǎn)品共1500L，危險(xiǎn)等級(jí)為二級(jí)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用的包裝液壓設(shè)備型號(hào)為GGFJ-255，其工作壓力設(shè)置為25MPa，流量可調(diào)范圍設(shè)置在115～125L/min之間，設(shè)備體積為25.5m3，設(shè)備重量為1200kg。運(yùn)用此次改造技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)對(duì)該化工危險(xiǎn)品進(jìn)行物流包裝，將應(yīng)用兩種技術(shù)包裝后的化工危險(xiǎn)品用運(yùn)輸車(chē)在相同路段和相同環(huán)境進(jìn)行運(yùn)輸，實(shí)驗(yàn)中分別記錄運(yùn)輸距離100m、200m、500m、1000m、2000m、5000m、10000m、15000m、20000m時(shí)化工危險(xiǎn)品的溢出情況，對(duì)比在運(yùn)輸過(guò)程中化工危險(xiǎn)品的溢出量。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)將改造后的包裝技術(shù)用技術(shù)1表示，將傳統(tǒng)技術(shù)用技術(shù)2表示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

從表2可以看出：改造后化工危險(xiǎn)品在物流運(yùn)輸過(guò)程中溢出量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)技術(shù)，即使運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，應(yīng)用此次改造后的包裝技術(shù)，化工危險(xiǎn)品在運(yùn)輸過(guò)程中也不會(huì)有過(guò)多的浪費(fèi)，說(shuō)明此次提出的改造方案具有良好的實(shí)用性。

表2 實(shí)驗(yàn)論證結(jié)果對(duì)比（L）

3 結(jié)束語(yǔ)

此次在原物流包裝技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造和創(chuàng)新，有效提高了化工危險(xiǎn)品物流安全性，為化工危險(xiǎn)品物流順利實(shí)施提供技術(shù)保障，同時(shí)降低了化工危險(xiǎn)品物流包裝成本，以及發(fā)生爆炸事故的概率，提高了化工危險(xiǎn)品物流包裝質(zhì)量，促進(jìn)化工危險(xiǎn)品集裝化物流包裝發(fā)展。由于此次研究時(shí)間有限，雖然在該方面取得了一定的研究成果，但此次提出的改造方案沒(méi)有針對(duì)具體化工危險(xiǎn)品種類(lèi)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需要結(jié)合具體的化工危險(xiǎn)品特征，以及物流包裝需求，保證改造方案的實(shí)際應(yīng)用效果。同時(shí)今后還會(huì)在該方面進(jìn)行深入研究，促進(jìn)化工危險(xiǎn)品物流包裝技術(shù)應(yīng)用與推廣。