亞麻粉塵爆炸案例分析＊

石建中，汪秀清

（武漢紡織大學(xué)環(huán)境與城建學(xué)院，湖北 武漢 430073）

提起爆炸，人們總是很自然地想到爆炸物或可燃?xì)怏w與氧氣（或空氣）爆炸時(shí)震天動(dòng)地的轟響。殊不知，懸浮在空氣中的那些悠悠飄揚(yáng)的粉塵也會(huì)引起威力巨大的爆炸。據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國(guó)從 1980－2005年不同的粉塵爆炸事故中紡織行業(yè)的粉塵爆炸占 19.9%，排在木制品和食品行業(yè)后，居于第三位。我國(guó)紡織行業(yè)粉塵爆炸事故占18%，僅次于食品行業(yè)，居于第二位。可見在紡織行業(yè)進(jìn)行粉塵防燃防爆意義重大。

1 亞麻粉塵爆炸案例分析

1986年5月，吉林延邊亞麻廠發(fā)生亞麻粉塵爆炸事故。爆炸發(fā)生前1 h，當(dāng)班作業(yè)工人反映制棉車間有棉布燒焦的氣味，車間有關(guān)人員關(guān)閉風(fēng)機(jī)進(jìn)行檢查，沒(méi)有檢查出燃燒部位，就下班吃飯。飯后工人上班，開動(dòng)除塵室風(fēng)機(jī)1～2 min后，即發(fā)生爆炸起火。事故原因分析：①爆炸起因是除塵室內(nèi)集塵罩平時(shí)不檢查、不清理，使亞麻粉塵大量聚積，局部空間已達(dá)到爆炸濃度。除塵室2號(hào)風(fēng)機(jī)葉輪與集聚風(fēng)機(jī)內(nèi)的麻絮磨擦燃燒起火，瞬間引起麻塵爆炸，炸毀除塵室，沖擊波沖向制棉車間，引起火災(zāi)。②這個(gè)廠的干部和工人，對(duì)亞麻粉塵能夠發(fā)生爆炸缺乏科學(xué)的認(rèn)識(shí)，只知道易燃而不知道易爆。③對(duì)除塵設(shè)備缺乏日常的檢查和維護(hù)，在除塵效率不高的情況下，把過(guò)濾的空氣又送回空調(diào)中。④對(duì)事故預(yù)兆缺乏應(yīng)有的警惕性。在爆炸當(dāng)天，工人反映有異味時(shí)，雖進(jìn)行了檢查，但沒(méi)查出原因就繼續(xù)生產(chǎn)，是事故的重要原因。

在這起事故中造成5人死亡，8人重傷，7人輕傷，約800 m2廠房遭到破壞，直接經(jīng)濟(jì)損失約36萬(wàn)多元。

哈爾濱亞麻廠，是我國(guó)最大的麻紡企業(yè)，在亞洲也是屈指可數(shù)的。1987年3月該亞麻紡織廠聯(lián)合廠梳麻、前紡、準(zhǔn)備3個(gè)車間，突然發(fā)生強(qiáng)大的粉塵爆炸并引起大火，這場(chǎng)災(zāi)難的根源，是長(zhǎng)期以來(lái)一直被人們忽視的亞麻細(xì)微塵埃。而引起這起爆炸事故的火源，有關(guān)方面組織人員進(jìn)行了多方面的調(diào)查，提出了幾種不同的看法，如靜電、電氣、撞擊等，但因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)遭到嚴(yán)重破壞，難以找到強(qiáng)有力的證據(jù)，最后未能取得完全一致的意見。

此次事故的主要教訓(xùn)：①?zèng)]有充分認(rèn)識(shí)粉塵爆炸的危險(xiǎn)性。這次爆炸事故爆炸威力巨大，梳棉和前紡車間下面有一條幾百米長(zhǎng)地溝，上面澆筑有20 cm厚的鋼筋混凝土地坪，爆炸時(shí)該地坪被炸開、塌下；10多m深的地下室里一臺(tái)重約10 t的機(jī)器，爆炸時(shí)掙脫固定螺栓飛向空中，落在它處；爆炸中，梳麻車間屋頂上的瓦片蕩然無(wú)存，被震碎的門窗玻璃、死者的衣服碎片和肢體飛到幾百米之外。據(jù)計(jì)算，爆炸產(chǎn)生的沖擊波形成1000～3000 m/s的火焰?zhèn)鞑ニ俣取Ｓ腥斯浪?，這次爆炸的威力相當(dāng)于數(shù)噸梯恩梯炸藥的量。②忽視除塵工作的重要性。該廠對(duì)除塵工作雖采取了一些措施，但很不得力。建廠30多年，粉塵從未徹底清掃過(guò)，車間內(nèi)積存的粉塵很多，特別是梳麻、前紡車間，經(jīng)常是麻塵飛揚(yáng)，人們相距幾米之外就看不清對(duì)方，粉塵濃度常在爆炸極限之上。這次爆炸后，現(xiàn)場(chǎng)清出的麻粉塵有數(shù)噸之多。③建筑布局不合理。該廠的梳麻、紡紗、織布等工序的6個(gè)車間連在一起，各個(gè)車間之間沒(méi)有任何防火分隔，特別是極易產(chǎn)生粉塵、爆炸危險(xiǎn)性較大的梳麻、前紡車間，與其他車間緊緊相連。而且設(shè)有多臺(tái)有爆炸危險(xiǎn)的濾塵器的中央換氣室，布置在廠房的中心位置。梳麻、前紡車間敷設(shè)的除塵管道3條地溝又在地下把東部換氣室和中央換氣室連通起來(lái)，塵雜氣流運(yùn)輸通風(fēng)管道又把這兩個(gè)換氣室和除塵室連接起來(lái)，這些管道當(dāng)中都沒(méi)有獨(dú)立分段隔離設(shè)施。這次爆炸時(shí)，這些地溝、管道成了爆炸的傳播通道，因而地處中央地帶的中央換氣室爆炸，使周圍建筑遭到嚴(yán)重破壞。④有爆炸危險(xiǎn)的設(shè)備過(guò)分集中布置，缺乏必要的泄壓設(shè)施。該廠原設(shè)計(jì)的袋式濾塵器和集塵斗，極易積存麻粉塵，有很大的爆炸危險(xiǎn)。這些濾塵器、集塵斗大都集中布置于一室，其中13套濾塵器的集塵斗布置在地下室內(nèi)。這些設(shè)備間均無(wú)分隔。這次爆炸首先是從一臺(tái)濾塵器開始而后波及到其他的，全廠17臺(tái)濾塵器幾乎全部被毀，只有3號(hào)濾塵器因與其他設(shè)備有墻隔開，才得以免遭厄運(yùn)。安裝這些設(shè)備的廠房都未考慮泄壓條件，尤其是地下室的泄壓條件更差，因而發(fā)生爆炸時(shí)威力較大。此外，廠內(nèi)許多沉重的設(shè)備安裝在地溝蓋板上，地溝內(nèi)發(fā)生爆炸時(shí)壓力難以泄出，結(jié)果，強(qiáng)大壓力炸翻地溝蓋板，掀翻了機(jī)器。⑤地下麻庫(kù)位置不當(dāng)。麻庫(kù)設(shè)在前紡車間的地下室，當(dāng)時(shí)有數(shù)百噸亞麻，而且緊挨著易爆炸的集塵器系統(tǒng)，集塵器系統(tǒng)又和電氣線路并行。在這次事故中，地下麻庫(kù)爆炸劇烈，使上面鋼筋混凝土樓板、主梁遭到嚴(yán)重破壞，麻庫(kù)上方的前紡車間破壞程度最為嚴(yán)重。爆炸后庫(kù)內(nèi)燃燒猛烈，消防人員進(jìn)行撲救十分困難，這里的延燒時(shí)間也最長(zhǎng)。

這起事故使103萬(wàn)m2廠房、189套設(shè)備遭到不同程度的毀壞，死亡58人，重傷70人，輕傷112人，直接經(jīng)濟(jì)損失881.9萬(wàn)元。

2 亞麻粉塵爆炸的直接原因[1]

從以上兩起事故可見，造成亞麻粉塵爆炸的直接原因是火源。亞麻粉塵微小顆粒，其表面積、表面能與同等重量的塊狀物質(zhì)相比要大得多，故易著火。當(dāng)它懸浮在空氣中，達(dá)到一定的濃度，便形成爆炸性混合物。若遇火星、電弧或適當(dāng)?shù)臏囟?，就可能引起迅速燃燒——爆炸。燃燒的亞麻粉塵產(chǎn)生的熱量迅速傳遞給鄰近的亞麻粉塵，使其受熱燃燒，并持續(xù)不斷地循環(huán)，這種燃燒速度極快，溫度越來(lái)越高，反應(yīng)越來(lái)越快，局部壓力就會(huì)迅速上升，形成粉塵連環(huán)爆炸。還有，局部壓力的軸承或皮帶摩擦產(chǎn)生的熱量，亦可引爆粉塵。易產(chǎn)生靜電的設(shè)備未能妥善接地或電氣配線連接處產(chǎn)生火花，都可引發(fā)粉塵爆炸，除塵管道里亞麻粉塵間與管道壁面的摩擦，也會(huì)產(chǎn)生靜電、升溫，存在爆炸隱患。

3 亞麻粉塵爆炸的條件[2]

亞麻粉塵爆炸本身是一類特殊的燃燒現(xiàn)象，它也需要可燃物、助燃物和點(diǎn)火源、粉塵和熱量擴(kuò)散和壓力升高五個(gè)條件。

3.1 亞麻粉塵具有可燃性

亞麻粉塵化學(xué)成分大致是：含碳約 44%，含氫約 6%，含氧約29%，含氮約1%，屬于可燃的有機(jī)粉塵。

3.2 亞麻粉塵必須懸浮在助燃?xì)怏w（如空氣）中，并混合達(dá)到爆炸極限

亞麻纖維在加工過(guò)程中不斷地受到打擊、分梳、牽伸等作用，產(chǎn)生麻塵、麻屑、短絨和短纖維等亞麻粉塵，大粒徑的粉塵一般沉降為只有燃燒能力的沉積粉塵，小粒徑的粉塵會(huì)在助燃?xì)怏w中懸浮。當(dāng)它在空間的濃度達(dá)到16.7 g/m3時(shí)，即達(dá)到爆炸的下限，也就是形成了爆炸性混合物。

3.3 有足以引起亞麻粉塵爆炸的點(diǎn)火源

亞麻粉塵具有較小的自燃點(diǎn)和最小點(diǎn)火能量，只要外界的能量超過(guò)最小點(diǎn)火能量或溫度超過(guò)其自燃點(diǎn)，就會(huì)爆炸。

3.4 亞麻粉塵的擴(kuò)散和熱量的擴(kuò)散

亞麻生產(chǎn)車間，特別櫛梳、并條等前紡車間，產(chǎn)塵量最大，通常是形成粉塵層，粉塵層不被擾動(dòng)，只能著火而不會(huì)發(fā)生爆炸，如果被擾動(dòng)，就會(huì)擴(kuò)散開來(lái)，增大了與空氣接觸的面積，就增大了發(fā)生爆炸的概率。積聚粉塵的生產(chǎn)設(shè)備或密閉系統(tǒng)發(fā)生粉塵泄露，泄露的粉塵也會(huì)擴(kuò)散處于懸浮狀態(tài)，增大與空氣接觸的面積，形成爆炸隱患。還有發(fā)生一次爆炸后，也會(huì)將更多的積聚粉塵轉(zhuǎn)移到空氣中，形成粉塵云，產(chǎn)生二次、更大、更多次的爆炸。需指出的是，這種二次爆炸更具有破壞性，許多事故中發(fā)生的傷亡事件都是二次爆炸造成的。燃燒的亞麻粉塵會(huì)將產(chǎn)生的熱量傳遞給鄰近的亞麻粉塵，使其受熱燃燒， 并持續(xù)不斷地循環(huán)，使得溫度越來(lái)越高，反應(yīng)越來(lái)越快，造成粉塵連環(huán)爆炸。

3.5 亞麻粉塵壓力迅速升高

懸浮在空氣中的亞麻粉塵形成高氣壓就會(huì)造成亞麻粉塵爆炸。亞麻粉塵在有限的空間內(nèi)被點(diǎn)燃后，壓力和溫度會(huì)迅速升高，一旦超過(guò)房屋、設(shè)備或容器耐壓極限，爆炸事故就發(fā)生了。

4 亞麻粉塵爆炸的預(yù)防和防護(hù)[3]

人們把燃料、熱量、氧氣、擴(kuò)散和封閉空間稱為粉塵爆炸五角形。如果五角形缺乏任意一元素，就不會(huì)發(fā)生爆炸。

4.1 控制粉塵源及其擴(kuò)散

首先，車間內(nèi)做好清潔工作，及時(shí)人工清掃，不留任何死角。其次，采用良好的除塵設(shè)施來(lái)控制廠房?jī)?nèi)的亞麻粉塵。注意不能用電除塵設(shè)備。除塵設(shè)備的風(fēng)機(jī)應(yīng)裝在清潔空氣一側(cè)。設(shè)備啟動(dòng)時(shí)應(yīng)先開除塵設(shè)備，后開主機(jī)；停機(jī)時(shí)則正好相反，防止粉塵飛揚(yáng)。第三，粉塵車間各部位應(yīng)平滑，盡量避免設(shè)置一些其他無(wú)關(guān)設(shè)施。管線等盡量不要穿越粉塵車間，宜在墻內(nèi)敷設(shè)，防止粉塵積聚和形成粉塵云。第四，塵雜收集也要密閉打包、及時(shí)處理，以防擴(kuò)散。最后，在氣力輸送系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)的設(shè)備及管道采用機(jī)械措施在局部初爆時(shí)隔離物料和粉塵。

4.2 嚴(yán)格控制點(diǎn)火源和熱量擴(kuò)散

消除點(diǎn)火源是預(yù)防亞麻粉塵爆炸的最實(shí)用、最有效的措施。在常見點(diǎn)火源中，電火花、靜電、摩擦火花、明火、高溫物體表面、焊接切割火花等是引起粉塵爆炸的主要原因。因此，應(yīng)對(duì)此高度重視。此類場(chǎng)所的電氣設(shè)備應(yīng)嚴(yán)格按照《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝，達(dá)到整體防爆要求，盡量不安裝或少安裝易產(chǎn)生靜電，撞擊會(huì)產(chǎn)生火花的材料制作的設(shè)備，并采取靜電接地保護(hù)措施。還有氣力輸送管道和除塵管道里物料或粉塵與管道摩擦，也會(huì)產(chǎn)生靜電火花，如果采用化學(xué)隔離抑爆或火化熄滅，即一旦察覺(jué)到火花或異常溫度或壓力波等，及時(shí)把滅火劑或水噴入除塵設(shè)備或管道里，吸收熱量熄滅火花，控制熱量擴(kuò)散，預(yù)防爆炸發(fā)生。

4.3 內(nèi)部空氣惰性化

兩家亞麻廠的燃燒、爆炸事故都起始于除塵設(shè)備。除塵設(shè)備是將加工過(guò)程中產(chǎn)生的大量亞麻粉塵，通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)和風(fēng)筒吸引到除塵室處理的設(shè)備。通常在鼓風(fēng)機(jī)的葉片上不可避免地會(huì)纏繞上麻絨，當(dāng)鼓風(fēng)機(jī)打開時(shí)，因摩擦而產(chǎn)生的火花會(huì)將粉塵點(diǎn)燃，導(dǎo)致事故發(fā)生。如果此時(shí)能察覺(jué)到火花，及時(shí)把滅火劑或惰性氣體噴入除塵設(shè)備，既能惰化空氣，又能吸收熱量熄滅火花，噴在物料表面，還能起到隔離保護(hù)物料的作用，從而預(yù)防爆炸發(fā)生。

4.4 增強(qiáng)設(shè)備耐壓和采取初爆的泄壓

制造高強(qiáng)度的設(shè)備來(lái)承受最高壓力，容器、管道、設(shè)備的結(jié)構(gòu)上要遵循壓力容器標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然這樣會(huì)造成成本過(guò)高。房屋建筑、除塵室等應(yīng)符合《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《亞麻纖維加工系統(tǒng)粉塵防爆安全規(guī)程》。對(duì)于不可避免的一次爆炸，采用防爆板、防爆門、無(wú)焰阻火器、建筑用防爆板等進(jìn)行爆炸泄放。推薦通過(guò)屋頂、墻壁等處將一次爆炸壓力泄放到外面安全的地方，盡量避免屋內(nèi)泄放。

1 粉塵爆炸原因.冶金安全

2 可燃粉塵爆炸危害性及預(yù)防.http://www.hbsafety.cn/article/225/436/201003/71350.shtml.

3 鐘圣俊.粉塵爆炸案例、預(yù)防與防護(hù).http://www.doc88.com/p-78540088698.html，2010.07.15