〔中華全國供銷合作總社鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南鄭州 450004〕

一、引言

棉花儲備是國家對棉花供需進(jìn)行宏觀調(diào)控的重要手段，是國家為保證棉農(nóng)利益和紡織工業(yè)生產(chǎn)，保障軍需民用，應(yīng)對重大自然災(zāi)害的需要[1]。我國是棉花儲備大國，國家從2011年至2013年連續(xù)三年實施棉花臨時收儲[2]，到2016年儲備量最高達(dá)到1200萬t。由于棉花的易燃、陰燃、自燃等性質(zhì)的存在，棉花倉儲存在著較大的熱災(zāi)害危險性。尤其是棉花儲備庫，熱災(zāi)害事故時常發(fā)生[3-5]。如2013 年，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)近億元的山西侯馬中儲棉倉庫特大火災(zāi)事故等等；2016年，發(fā)生在河南豫棉物流棉花倉庫的火災(zāi)事故，經(jīng)濟(jì)損失約80萬元。

目前，諸多學(xué)者對棉花倉儲消防安全現(xiàn)狀進(jìn)行了研究。譚妍[4]針對棉花火災(zāi)特點提出了消防安全措施。紀(jì)超[6]等分析了棉花火災(zāi)原因、現(xiàn)行棉花倉儲式及安全措施。朱蕁蕁[7]運用事件樹與事故樹分析法相結(jié)合，分析了棉花物流倉庫火災(zāi)因素并提出針對性的防火對策。張志剛[8]提出以安全檢查表和模糊綜合評估表為準(zhǔn)進(jìn)行棉包倉庫簡易安全評估。章靖[9]采用模糊綜合分析法和層次分析法對中儲棉倉庫進(jìn)行消防安全評估。上述文獻(xiàn)主要揭示了國家棉花儲備庫熱災(zāi)害發(fā)生過程中存在的問題，雖然找出了一些影響國家棉花儲備庫熱災(zāi)害的因素，但不夠全面，也未構(gòu)成體系?；诖耍P者用文獻(xiàn)綜述法，在實地調(diào)查研究基礎(chǔ)上，總結(jié)和分析國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)，建立評價指標(biāo)體系；再依據(jù)模糊層次分析法[10]，選擇影響棉花儲備庫熱災(zāi)害的主要因素，確定各因素的權(quán)重系數(shù)；最后，確定國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害突出的影響因素，以期對確定國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害安全評價提供理論依據(jù)。

二、模糊層次分析法簡介

模糊層次分析法是結(jié)合模糊數(shù)學(xué)理論與層次分析法的優(yōu)勢形成的，其基本思想和步驟與層次分析法的步驟基本一致，但仍有下面兩點不同：

（一）層次分析法通過元素的兩兩比較構(gòu)造判斷矩陣;而模糊層次分析法通過元素兩兩比較構(gòu)造模糊一致判斷矩陣；

（二）由模糊一致矩陣求權(quán)重的方法與由判斷矩陣求權(quán)重的方法不同。

三、國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系的建立

（一）國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素的確定

由于棉花具有易燃、自燃、陰燃等特性[12]，棉花在儲存過程中火災(zāi)事故時常發(fā)生，所以收集整理了國內(nèi)棉花儲備庫火災(zāi)研究資料，對我國棉花儲備的條件、發(fā)生火災(zāi)原因的研究現(xiàn)狀及火災(zāi)典型案例進(jìn)行調(diào)研研究。通過多次赴倉儲單位中儲棉武漢、漯河、徐州、九江、岳陽直屬庫等以及國儲棉代儲庫中國供銷南通物流、中華棉物流、河南豫棉物流、新疆兵團(tuán)物流庫等進(jìn)行調(diào)研，系統(tǒng)分析棉花儲存整個進(jìn)出入庫作業(yè)、倉儲、管理過程中可能引起火災(zāi)的各種因素。通過總結(jié)國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)對棉花倉儲、運輸過程中火災(zāi)事故的調(diào)查、研究結(jié)果，可能引起火災(zāi)事故的主要因素如下：雷擊起火；作業(yè)過程摩擦起火；棉花陰燃引火；外來火種引火等。

1.雷擊安全隱患的危險因素及事故分析。

棉麻儲備庫存放物資屬于丙類可燃固體，棉花不同于一般的丙類可燃固體，其易燃、陰燃、自燃的特點更為突出。棉麻倉庫屬“23區(qū)[13]”火災(zāi)危險環(huán)境，以78 m×24 m棉花儲備庫為例，計算阜陽、天津、蘭州棉花儲備庫的年預(yù)計雷擊次數(shù)分別為：0.048次/年、0.075次/年、0.054次/年。因此，避雷設(shè)備是棉花儲備庫必備的防護(hù)設(shè)備，從以往事故分析，雷擊和強(qiáng)閃在特定地區(qū)或環(huán)境下，缺少避雷設(shè)備或避雷設(shè)備不合格的露天棉花儲存貨場以及沒有良好接地的棉花倉庫，極易發(fā)生棉花火災(zāi)事故。據(jù)統(tǒng)計，棉麻倉庫火災(zāi)事故中，多起因球形雷電起火。根據(jù)十家儲備庫重大火災(zāi)調(diào)查統(tǒng)計，其中三家是露天貨場由雷擊引起火災(zāi)，如山西棉麻公司侯馬采購供應(yīng)站、青島外運保稅物流倉庫、中儲棉總公司天津直屬庫都是由于棉花露天存放由于避雷裝置覆蓋不夠或損壞造成的，往往這種火災(zāi)損失較大，其中如山西棉麻公司侯馬采購供應(yīng)站和青島外運保稅物流倉庫直接經(jīng)濟(jì)損失上億元。

2.作業(yè)設(shè)備安全隱患的危險因素。

棉花儲備庫作業(yè)設(shè)備包括夾包機(jī)、牽引車、平板車等，夾包機(jī)是棉花儲備庫主要作業(yè)設(shè)備，主要承擔(dān)儲備庫進(jìn)出入棉包的裝卸、庫內(nèi)短距運輸、貨場堆垛、拆垛以及入庫棉包的碼垛和拆垛等工作。夾包機(jī)性能工作狀態(tài)好壞對儲備庫的安全影響致關(guān)重要，如夾包機(jī)排氣管破損或脫落會導(dǎo)致作業(yè)中尾氣排出的火星進(jìn)入棉包，引起棉包陰燃形成火災(zāi)隱患。此外夾包機(jī)控制線路破損，老化、配電箱電纜老化或破損、電機(jī)接線盒漏電，內(nèi)有可燃物、配電箱粉塵密度過大等因素也會產(chǎn)生火花形成火災(zāi)隱患。作業(yè)時夾包機(jī)在裝卸、轉(zhuǎn)運、堆垛或拆垛過程中拖拽、掀包、掀垛，導(dǎo)致棉包捆扎帶之間摩擦，夾包機(jī)夾頭與水泥地面等摩擦、夾包機(jī)與車廂碰撞起火或火星進(jìn)入棉包形成陰燃。裝車作業(yè)時部分棉包需要較大力量才能塞到位，在夾包機(jī)夾板與打包鋼絲之間，鋼絲與車廂壁之間會有強(qiáng)烈摩擦。另外車輛防火帽佩帶不當(dāng)或無效，導(dǎo)致車輛尾氣排放火星進(jìn)入棉包。一部分火星會點燃棉花立即引起火災(zāi)；還有一部分火星則會引起棉花陰燃，不易發(fā)現(xiàn)，棉包入庫后陰燃面積擴(kuò)大，后期遇空氣迅速燃燒引起火災(zāi)。2001 年10 月，響水縣玉龍紡織有限公司棉花倉庫棉包在裝卸或轉(zhuǎn)運過程中火星進(jìn)入棉包引起棉包自燃造成火災(zāi)，造成了15 萬余元的經(jīng)濟(jì)損失。2005年6月，山東棉麻公司兗州采購供應(yīng)站火災(zāi)案，因棉包內(nèi)部著火，經(jīng)分析很可能是棉包入庫作業(yè)過程中因摩擦發(fā)熱，瞬間產(chǎn)生高溫引燃整個庫內(nèi)棉花，造成千萬元重大經(jīng)濟(jì)損失。2011年5月江蘇南京棉麻公司浦口倉庫因搬運過程中摩擦的火星進(jìn)入棉包，陰燃棉包引燃棉垛造成火災(zāi)，經(jīng)濟(jì)損失500萬元。

3.電氣設(shè)備安全隱患的危險因素。

棉花儲備庫電氣設(shè)備設(shè)施包括電動門、配電箱、危險場所照明、發(fā)電機(jī)組、水泵等設(shè)施設(shè)備。實踐證明，建筑火災(zāi)除部分人為因素外，電氣因素占有很大比重，如設(shè)備短路、線路絕緣老化及操作引起電火花等都可以引起易燃物品起火。因此，發(fā)電機(jī)房、水泵房等應(yīng)遠(yuǎn)離庫房，主要電纜埋入地下、庫房與堆場內(nèi)不裝設(shè)固定的動力照明線路與設(shè)備等措施是必要的。必須定期檢查電源控制箱是否“一機(jī)一閘”控制，漏電保護(hù)裝置是否靈敏。接通電源試運行，檢查設(shè)備各部分是否運行正常，有無異常；發(fā)電機(jī)、電動機(jī)是否運行平穩(wěn)；電機(jī)、減速機(jī)運行時有無異常聲響。電氣設(shè)備必須由專業(yè)人員負(fù)責(zé)維護(hù)、保養(yǎng)和定期檢測，并通過安檢部門檢驗合格后方可使用。

4.生產(chǎn)廠家或運輸中帶入火星安全隱患的危險因素。

（1）棉花加工廠生產(chǎn)過程中棉包帶入火星

由棉花加工工藝可知，在棉花加工過程中，籽棉喂花、籽棉清理、軋花、皮棉清理環(huán)節(jié)均需通過設(shè)備的刺釘滾筒打擊或者鋸齒勾拉，此過程中極易發(fā)生摩擦引發(fā)火情。由于棉花具有復(fù)燃和陰燃特性，無論加工廠火災(zāi)事故的大小，嚴(yán)格意義上講火災(zāi)處理完畢后火災(zāi)隱患并未完全杜絕。棉花加工過程中，輸送棉花的輸棉管道內(nèi)風(fēng)速大于20 m/s，而火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)具有滯后性，當(dāng)發(fā)現(xiàn)火情時可能火星已經(jīng)進(jìn)入棉包，但在400 t打包壓力下，并沒有發(fā)生火災(zāi)情況。而當(dāng)棉包在運輸或者存儲過程中，當(dāng)滿足棉纖維燃燒的條件時，出現(xiàn)棉包燃燒的現(xiàn)象。研究顯示成包后的棉包自燃的條件比較苛刻，棉花加工過程中夾帶火星的棉包在棉花儲備庫發(fā)生自燃的概率很小，目前我國儲備棉包重量是227 kg，密度450 kg/m3，在這種高密度的條件下進(jìn)入棉包內(nèi)的火星不會擴(kuò)散，會在很短時間內(nèi)自行熄滅。但不能完全排除，如夾帶火星在棉包邊15 mm以外，主要因為棉包邊緣密度相對較小，空氣含量較高所致；研究認(rèn)為我國儲備棉包現(xiàn)有密度下，夾帶的火星不易持續(xù)燃燒；棉包邊緣夾帶火星和偶發(fā)的外來火源作用于露白棉花上，這些火星可沿纖維縫隙向縱深延燒，形成陰燃，不易被發(fā)覺。這些陰燃的棉包進(jìn)入儲備庫后是引發(fā)火災(zāi)的可能因素。

（2）運輸過程中棉包帶入火星

我國每年棉花產(chǎn)量在600萬t左右，其中新疆產(chǎn)量在500萬t以上，鐵路全路棉花發(fā)運量每年都在300萬t以上，其中大部分由新疆運輸?shù)絻?nèi)地，平均運距3 859 km。

棉花裝車大部分在貨場或?qū)Ｓ镁€辦理，為提高效率，裝車采用夾包機(jī)作業(yè)方式，為防止裝車時帶入火星，裝卸機(jī)械加裝了防火罩、排氣過濾水箱等防火設(shè)施。裝車作業(yè)時部分棉包需要較大力量才能塞到位，在夾包機(jī)夾板與打包鋼絲之間，鋼絲與車廂壁之間會有強(qiáng)烈摩擦。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)在棉花裝卸、運輸過程中可能產(chǎn)生火源的因素有：

①車輛加、減速以及調(diào)車作業(yè)時捆扎鋼絲之間瞬間劇烈摩擦、捆扎帶接頭與車廂壁之間劇烈摩擦引起升溫和火花，車門與車壁之間碰撞產(chǎn)生火星。

②車輛行駛過程中外來火源從車窗或門縫中進(jìn)入車廂；運輸裝卸作業(yè)人員防火意識淡薄，在作業(yè)場所抽煙、亂丟煙蒂等。

③裝卸作業(yè)過程中鏟車、夾包車未裝防火罩或防火罩損壞，車輛排氣管出現(xiàn)火星落在棉包上。

④鏟車、夾包機(jī)裝卸作業(yè)時與捆扎鋼絲摩擦。

⑤鏟車、夾包車在鏟夾棉包時棉包在水泥地面上拖拉或裝卸時棉包從高處跌至地面引起捆扎鋼絲與地面碰撞產(chǎn)生火星。

⑥裝卸作業(yè)人員手鉤拉棉花包鋼絲可能與鋼絲碰撞產(chǎn)生火花。

棉花從軋花廠打包后到鐵路裝車運輸?shù)饺霂鞎r要經(jīng)過多次運輸、裝卸作業(yè)，棉包外包裝很容易破損形成露白，暴露在外的棉花呈蓬松狀，遇到外來火源很容易點燃。裝車現(xiàn)場采用膠帶封粘等方式應(yīng)急處理，由于膠帶很容易脫落，且膠帶易燃，也成為棉花火災(zāi)的可能因素。

5.外來火種安全隱患的危險因素。

部分倉儲企業(yè)安全觀念滯后、安全意識薄弱、監(jiān)管不到位，導(dǎo)致棉花倉儲行業(yè)潛在隱患逐漸增多。特別是一些代儲庫往往棉花伴隨交易商交易出入庫頻繁，外來人員多，還有一大部分為露天存儲。故此在出入庫管理，火種管理和裝卸管理上，稍有疏忽，就容易釀成事故。主要表現(xiàn)為危險場所抽煙、動火作業(yè)、外來車輛尾氣排放以及庫區(qū)周邊火種進(jìn)入庫內(nèi)導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。

棉麻物資的火災(zāi)危險性屬丙類可燃固體，2002年建設(shè)部、國家計委關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布《棉麻倉庫建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（修訂）》規(guī)定庫址位置要避開易燃易爆場所，遠(yuǎn)離廠礦企業(yè)、居民區(qū)以及公路鐵路等，且應(yīng)在污染源全年最小頻率風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。有的庫區(qū)環(huán)境不符防火要求，庫區(qū)規(guī)劃不合理，周圍有廠礦、居民生活區(qū)等。生產(chǎn)生活用火的火星等濺落在庫區(qū)內(nèi)，引起火災(zāi)。2000年11月，上海閔行區(qū)棉花倉庫發(fā)生火災(zāi)，造成直接經(jīng)濟(jì)損失約363萬元。2011年5月，河南開封棉麻公司倉庫因打火機(jī)引燃棉包發(fā)生火災(zāi)。2012年上海保稅庫在電梯維修進(jìn)行電焊作業(yè)過程中未與棉垛進(jìn)行有效隔離，引發(fā)重大火災(zāi)。2016年1月，河南豫棉物流公司倉庫發(fā)生火災(zāi)，經(jīng)調(diào)查起火原因排除雷擊、電氣故障等因素，但無法排除外來飛火引發(fā)火災(zāi)。

6.霉變安全隱患的危險因素。

棉花儲備庫還有一些損失是因非火災(zāi)原因造成的，如暴雨、高溫高濕、入庫棉花含水率高、潮濕霉變等等。2005年8月，上海紡發(fā)紀(jì)蘊露天貨場因暴雨導(dǎo)致儲存的棉花發(fā)生霉變。2008年湖北襄樊、安徽巢湖等地因雪災(zāi)導(dǎo)致棉花受潮引起霉變。2012年6月，山西運城棉花倉庫由于入庫棉花進(jìn)水造成大面積棉花霉變。2016年湖北荊門屈家?guī)X張灣倉儲公司、麻城市富華棉業(yè)公司因洪水進(jìn)入棉花倉庫造成棉花霉變等等。

（二）國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系

根據(jù)以上分析確定的國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素，從人為因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素、管理因素四方面進(jìn)行分類歸納，建立國家棉花儲備庫多災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系見表1。

表1 國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系

四、國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)權(quán)重確定

（一）建立模糊一致判斷矩陣

1.建立模糊判斷矩陣。

模糊判斷矩陣是同一層次指標(biāo)因素根據(jù)對上一層次因素相對重要性兩兩比較建立的矩陣，一般采用如表2的0.1—0.9 標(biāo)度給予數(shù)量標(biāo)度。

表2 0.1—0.9數(shù)量標(biāo)度

根據(jù)人為因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素、管理因素4準(zhǔn)則層對目標(biāo)層家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系的影響的重要程度，進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造A-B之間的判斷矩陣見表3。

表3 判斷矩陣A-B

分別根據(jù)指標(biāo)層中27個因素對準(zhǔn)則層人為因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素、管理因素4個因素的影響程度，進(jìn)行兩兩比較，分別構(gòu)造B-C之間的判斷矩陣見表4～表7。

2.模糊一致矩陣。

采用公式（1）和（2）的數(shù)學(xué)變化，改造模糊判斷矩陣為模糊一致矩陣。它滿足一致性條件，無需進(jìn)行一致性檢驗[13]。

據(jù)此將A-B之間的判斷矩陣改造為模糊一致矩陣見表8。

表4 判斷矩陣B1-C

表5 判斷矩陣B2-C

表6 判斷矩陣B3-C

表7 判斷矩陣B4-C

表8 模糊一致矩陣A-B

3.各指標(biāo)權(quán)重。

（二）由模糊一致判斷矩陣求元各元素權(quán)重值

對模糊一致矩陣進(jìn)行歸化處理

通過公式（4）可求得各因素的權(quán)重。據(jù)此確定人為因素、技術(shù)因素、環(huán)境因素、管理因素4個準(zhǔn)則層對目標(biāo)層家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素指標(biāo)體系的的權(quán)重見表8。

通過采用公式（1）和（2）的數(shù)學(xué)變化將模糊判斷矩陣改造成模糊一致矩陣。通過公式（4）可求得各確定各準(zhǔn)則層相對目標(biāo)層因素的權(quán)重見表9～表12。

表9 模糊一致矩陣B1-C

表11 模糊一致矩陣B3-C

表12 模糊一致矩陣B4-C

（三）層次總排序

為了獲得對同一層次的最高層次的所有要素的重要性的比較，風(fēng)險因素的總體層次必須按單順序排列。根據(jù)模糊層次分析法原理，指標(biāo)層相對于目標(biāo)層的權(quán)重可以通過相應(yīng)權(quán)重的組合得到，兩層權(quán)重之積即為指標(biāo)層因素的綜合權(quán)重，其結(jié)果見表13。

分析表13得出：

國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害影響因素中人為因素、管理因素較為重要，技術(shù)因素次之，環(huán)境因素權(quán)重值最小。在人為因素中，外來火種（孔明燈、縱火）、庫區(qū)抽煙、工作人員防火意識、外來車輛未加裝防火罩等是需要特別重視的因素。管理因素中安全作業(yè)制度、安全檢查制度、安全管理制度需要特別重視。技術(shù)因素中作業(yè)設(shè)備工作過程摩擦起火、碰撞起火、作業(yè)設(shè)備防火設(shè)施失效較為重要。環(huán)境因素中庫內(nèi)避雷設(shè)施是最為關(guān)鍵的因素。國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素總排序中安全作業(yè)制制度、安全檢查制度、安全管理制制度、作業(yè)設(shè)備工作過程中摩擦起火、庫區(qū)抽煙、外來火種（縱火、孔明燈）等是國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害影響因素中需要特別重視的要素。國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害是四個因素相互作用的結(jié)果，對于國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害預(yù)防要從人員、作業(yè)設(shè)備、管理機(jī)制、儲備庫內(nèi)及周圍環(huán)境等全方位規(guī)范，其中把儲備庫內(nèi)作業(yè)設(shè)備作為重點關(guān)注防患于未然，注意對儲備庫內(nèi)防火、防雷、通風(fēng)、除濕等注意定期檢查記錄，同時加強(qiáng)人員的防火意識，落實安全責(zé)任制，按時進(jìn)行消防應(yīng)急預(yù)案演練等，這樣才能有效減少國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害。

表13 國家棉花儲備庫熱災(zāi)害影響因素層次總排序

五、結(jié)論

1.針對國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害影響因素的復(fù)雜性、多層次性的特點，用文獻(xiàn)綜述法，在實地調(diào)查研究基礎(chǔ)上，定性地建立出4個主因素、25個子因素的國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害評價指標(biāo)體系。

2.針對國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害影響因素不確定性的特點，應(yīng)用模糊層次分析法定量地確定了每個影響因素的重要程度，直觀地反映出了影響國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害各因素的權(quán)重，為預(yù)防治國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害提供了科學(xué)依據(jù)。結(jié)果表明：安全作業(yè)制制度、安全檢查制度、安全管理制制度、作業(yè)設(shè)備工作過程中摩擦起火、庫區(qū)抽煙、外來火種（縱火、孔明燈）等是影響國家棉花儲備庫典型熱災(zāi)害的主要因素。