可燃粉塵 隱藏的危險(xiǎn)

趙建民+高前進(jìn)

2008年2月7日19時(shí)15分，美國喬治亞州文特沃斯港的帝國糖業(yè)制糖廠發(fā)生了劇烈爆炸（見圖1），造成14名工人喪生、38人受傷。事故調(diào)查結(jié)果表明，這起爆炸的燃料是可燃粉塵。帝國糖業(yè)的事故是美國自1980年以來最致命的工業(yè)粉塵爆炸事故。

多年以來，美國化學(xué)品安全委員會（以下簡稱“委員會”）對可燃粉塵進(jìn)行了全面研究，認(rèn)定可燃粉塵是重大的工業(yè)安全問題。僅2003年，美國境內(nèi)就發(fā)生了3起粉塵爆炸事故。

鋁粉爆炸事故

美國印第安納州亨廷頓市的賀氏萊莫茲工廠主要生產(chǎn)鋁制汽車車輪。在該工廠生產(chǎn)過程中，車輪表面加工工序產(chǎn)生的廢鋁片被切成碎片后，送到熔爐熔化再利用。切碎、干燥和吹動干碎片這些工序，通過輸送管道制造了高度易燃的鋁粉塵，粉塵通過管道被輸送到建筑物外的一個(gè)鋼制收集箱里。在收集箱中，大的顆粒首先被攔截，剩余的粉塵進(jìn)入一個(gè)收集器，在那里，細(xì)小的鋁塵顆粒會被除掉。久而久之，鋁粉塵會大量堆積在輸送管道里。另外，輸送鋁碎片的管道系統(tǒng)還有泄漏，導(dǎo)致鋁粉塵在整個(gè)熔爐表面區(qū)域積聚。鋁粉塵落在橫梁、壁架和設(shè)備上，某些地方的粉塵甚至有幾厘米厚。

2003年10月29日20時(shí)30分左右，大約在工人們開始鋁片熔化操作的10 min后，在熔爐區(qū)域，熔爐中爆發(fā)出一個(gè)火球吞沒了該區(qū)域，點(diǎn)燃了漂浮的粉塵，引起了第二次更大的爆炸。廠房的屋頂炸出了一個(gè)約15 m寬的洞（見圖2）。委員會的調(diào)查人員最終確定，粉塵收集器內(nèi)的鋁粉塵最初可能由某個(gè)金屬余火或者碰撞火花引起燃燒，導(dǎo)致了爆炸。爆炸通過管道傳播回到收集箱里，收集箱炸裂，火球和壓力波繼續(xù)回沖，通過管道系統(tǒng)進(jìn)入建筑物內(nèi)，由于積累的鋁粉塵燃燒而更加強(qiáng)烈。猛烈的震動使堆積在外表面的粉塵松散掉落，從而引起大規(guī)模的二次爆炸。

美國消防協(xié)會警告，當(dāng)粉塵處于一個(gè)建筑物或某個(gè)設(shè)備內(nèi)的受限空間時(shí)，只要在表面積5%的區(qū)域上，粉塵積聚層厚度大于0.8 cm，就存在著重大的爆炸危險(xiǎn)。積累的粉塵可能因最初的局部火災(zāi)或爆炸產(chǎn)生的超壓波而被震起，就為二次爆炸提供了燃料，爆炸還可以通過管線進(jìn)行更遠(yuǎn)距離的傳播。在粉塵爆炸事故中，大部分的死亡和毀滅性的傷害，都是由于這些二次爆炸造成的。因此，美國消防協(xié)會建議企業(yè)在生產(chǎn)過程中控制無源粉塵排放，確保良好的管理、設(shè)計(jì)和設(shè)備維護(hù)，避免粉塵泄漏，盡量減少粉塵可能積聚的平面和區(qū)域，并執(zhí)行嚴(yán)格的日常清掃工作，清除所有已經(jīng)堆積的粉塵。關(guān)于粉塵收集器的標(biāo)準(zhǔn)，美國消防協(xié)會也考慮到了爆炸傳播的風(fēng)險(xiǎn)，提供了隔離閥或安全距離的建議。這一規(guī)范已被各州采用，但是卻沒有得到有效執(zhí)行。上述事故中，車輪加工產(chǎn)生的鋁粉在輸送管道內(nèi)堆積，并且從管道系統(tǒng)中的一個(gè)破損點(diǎn)泄漏出來，在車間和設(shè)備表面長期積累，卻不為人知。如果工廠執(zhí)行了美國消防協(xié)會的建議措施，這一事故就很可能避免。

聚乙烯粉塵爆炸事故

位于美國北卡羅來納州金斯頓市的西氏醫(yī)藥公司工廠，主要制造小型醫(yī)用橡膠制品，擁有將近300名工人。在生產(chǎn)過程中，大批的橡膠條被浸泡在含有白色細(xì)粉狀聚乙烯水漿液的一個(gè)大桶中。用風(fēng)扇吹干橡膠條時(shí)，易燃的聚乙烯粉塵就被吹到空氣中，但這是用肉眼看不到的。多年來，在空調(diào)系統(tǒng)的吸收下，聚乙烯粉塵進(jìn)入吸音板頂棚上方隱蔽的空間。粉塵在頂棚逐漸累積到3.8 cm的厚度，也聚集在橫梁、管道和照明設(shè)備上，距離生產(chǎn)區(qū)域中工人們的頭頂不到1 m。

2003年1月29日13時(shí)28分左右，西氏醫(yī)藥工廠生產(chǎn)區(qū)域發(fā)生了一場小的火災(zāi)或爆炸，這使廠房頂棚上累積的粉塵都騰空而起，濃云彌漫，然后導(dǎo)致了更加劇烈的二次爆炸。粉塵爆炸在頂棚上整個(gè)空間傳播，使廠房炸裂。這起事故奪走了6名員工的生命，還造成了包括2名消防員在內(nèi)共38人受傷。

美國消防協(xié)會的規(guī)范要求，任何粉塵可能累積的開口都必須被封閉。解決方法是封閉開口，或者不要有吊頂頂棚。該公司顯然沒有按照規(guī)范執(zhí)行。

這起事故的另一個(gè)原因是，工人們沒有被告知聚乙烯漿液可能引起粉塵爆炸的危險(xiǎn)性，這是一個(gè)本應(yīng)該包含在化學(xué)品安全數(shù)據(jù)表內(nèi)的事實(shí)。然而在西氏醫(yī)藥，粉塵不被認(rèn)為是個(gè)危險(xiǎn)，因?yàn)樗鼘?shí)際上是漿料的形式。但漿料的處理過程——干燥，產(chǎn)生了粉塵。由于屬于醫(yī)藥服務(wù)行業(yè)，西氏醫(yī)藥的員工保持著非常清潔的生產(chǎn)區(qū)域，他們中有一些人知道吊頂頂棚上有大量的粉塵累積，如果他們早知道那是種爆炸物質(zhì)的話，他們就會通知管理層，可能這種情況就會在爆炸發(fā)生前被糾正了。

樹脂粉末爆炸事故

西氏醫(yī)藥的事故發(fā)生后不到一個(gè)月，一場致命的粉塵爆炸事故重創(chuàng)了CTA公司位于美國肯塔基州科爾賓鎮(zhèn)的工廠，事故導(dǎo)致了7人死亡。

CTA工廠有超過500名員工為汽車生產(chǎn)玻璃纖維隔音設(shè)備，占地面積2.8 萬m2，有5條生產(chǎn)線。工廠每月要使用數(shù)噸的可燃樹脂粉末。在405生產(chǎn)線上，黑色酚醛樹脂粉末被放置到玻璃纖維上，鋪料機(jī)利用抽氣使樹脂分布到玻璃纖維中，多余的粉末和纖維被吸入一個(gè)集塵器中，累積到長布袋上。通過鋪料機(jī)后，玻璃纖維進(jìn)入氣體加熱固化爐。易燃的樹脂在爐中累積，常常引起小火，但通常都被工人們及時(shí)熄滅了。

每次換班時(shí)，生產(chǎn)線都會停車進(jìn)行清掃。在屋頂和生產(chǎn)線上，員工通常使用壓縮空氣去除在輸送管道中和設(shè)備上累積的粉塵，并將其收集到生產(chǎn)間地板上一個(gè)敞開的大盒子中。他們用掃帚清掃生產(chǎn)間的地板，這些清掃行為行成了相當(dāng)密集的粉塵云。工廠用大風(fēng)扇將粉塵吹離操作員，這導(dǎo)致工廠內(nèi)的粉塵四處飛散。經(jīng)過多年的運(yùn)行，粉塵累積在管道、電纜，以及屋頂架等難清掃的高架表面上，有的地方厚度甚至超過了30 cm。

2003年2月20日早晨，405生產(chǎn)線停車，進(jìn)行常規(guī)清掃。爐子還在運(yùn)行，其中一扇爐門保持開啟。清掃時(shí)，工人們發(fā)現(xiàn)一根由鋪料器通往集塵器的傳輸管道堵塞了，他們用壓縮空氣槍將堵塞物通過清掃孔吹回到生產(chǎn)區(qū)域，這在405生產(chǎn)線周圍形成了一個(gè)密集的粉塵云。委員會的調(diào)查員后來推斷，很可能是排氣扇將粉塵云吹向敞開的爐子，樹脂粉塵在爐內(nèi)引燃，而工人們都沒看見。endprint

火焰從爐子中噴發(fā)出來，點(diǎn)燃了更大的粉塵云，產(chǎn)生了爆炸。隨后，在該生產(chǎn)線的另一端又發(fā)生了二次粉塵爆炸。兩次爆炸的力量晃動了廠房，累積的粉塵在整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域分散開來，浮塵助燃了快速移動的火球，沿著屋頂架向西面?zhèn)鞑ィ?01生產(chǎn)線引發(fā)了第三次爆炸，距離第一次爆炸引燃點(diǎn)將近90 m遠(yuǎn)。在此事故中，大部分死亡的員工都在距離初始失火點(diǎn)很遠(yuǎn)的地方工作。正是由于生產(chǎn)線沒有被適當(dāng)隔離，使得粉塵爆炸迅速傳播。（見圖3）

委員會發(fā)現(xiàn)，CTA工廠實(shí)施了許多在美國消防協(xié)會制定的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中所禁止的行為。例如：使用壓縮空氣，這會在空氣中制造更多粉塵，為爆炸提供更多的可燃物；使用掃帚和風(fēng)扇清掃生產(chǎn)線，將使粉塵散布到整個(gè)廠房內(nèi)。而美國消防協(xié)會強(qiáng)調(diào)，應(yīng)采用安全的清掃方法，例如用專業(yè)設(shè)備吸塵。為了預(yù)防粉塵爆炸，在每日例行的清掃工作中，需要注意清掃到一些隱蔽的地方。并且如果持續(xù)不斷地清掃還是會看到粉塵堆，就應(yīng)當(dāng)檢查整個(gè)工藝流程，找到粉塵產(chǎn)生堆積的原因。

委員會還發(fā)現(xiàn)， CTA使用的關(guān)于酚醛樹脂粉末的化學(xué)品安全數(shù)據(jù)表，沒有充分警告粉塵爆炸危險(xiǎn)。專家指出，對于某種可燃粉塵，其爆炸能力、引燃所需的能量，以及當(dāng)爆炸時(shí)這種粉塵會不會造成大范圍超壓，這些都需要在化學(xué)品安全數(shù)據(jù)表上寫明。然而調(diào)查發(fā)現(xiàn)，化學(xué)品安全數(shù)據(jù)表中關(guān)于可燃粉塵的信息遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。140種可燃粉塵的安全數(shù)據(jù)中，對粉塵爆炸進(jìn)行充分警告的，或提醒讀者參考美國消防協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)的寥寥無幾。

此外，自從1972年該工廠建成以來，肯塔基州防火檢查員從未去該企業(yè)檢查過。保險(xiǎn)公司曾多次調(diào)查該工廠，但未識別粉塵危害?？纤萋殬I(yè)安全和健康署在爆炸前不久曾檢查過該工廠，但是由于檢查人員沒有接受過專門的培訓(xùn)，他們也沒有發(fā)現(xiàn)這一隱患。

在這一事故之后，肯塔基州官方建立了一個(gè)新的項(xiàng)目，檢查有粉塵危害的工廠，還發(fā)布了有關(guān)粉塵的教育公告，分發(fā)到了成千上萬的工廠。

措施建議

研究表明，1980-2005年，美國至少有281起可燃粉塵火災(zāi)和爆炸事故，導(dǎo)致了119人死亡，718人受傷，并且對工業(yè)設(shè)施的重創(chuàng)，造成很多人失業(yè)，對整個(gè)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)都產(chǎn)生影響。

委員會主席認(rèn)為，粉塵爆炸事故持續(xù)發(fā)生的原因之一，是人們?nèi)狈@些物質(zhì)的了解，低估了它的危害。

2006年委員會的研究報(bào)告中指出，良好的工程和安全措施用以預(yù)防粉塵爆炸已經(jīng)有幾十年的歷史了。從20世紀(jì)20年代初開始，美國消防協(xié)會發(fā)布的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)中，就已經(jīng)有7部規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)是直接與粉塵相關(guān)的。除了美國消防協(xié)會外，化工工藝安全中心和保險(xiǎn)公司也制定了關(guān)于控制可燃粉塵的建議措施。但是沒有綜合的聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)，要求遵守上述措施。很多公司沒有采取有效行動來控制粉塵危險(xiǎn)。因此，委員會呼吁美國職業(yè)安全和健康局，在美國消防協(xié)會現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)上，建立一個(gè)預(yù)防粉塵爆炸的綜合性法規(guī)，其中包括風(fēng)險(xiǎn)評估、工程控制、日常清掃、建筑設(shè)計(jì)、防爆設(shè)置、操作程序和員工培訓(xùn)的各項(xiàng)準(zhǔn)則。該項(xiàng)建議最終在2006年11月華盛頓的公開會議上被批準(zhǔn)。

委員會還向眾議院的教育與勞工委員會提出倡議：加強(qiáng)職業(yè)安全和健康管理部門檢查員的培訓(xùn)以識別粉塵危害。委員會在2003年調(diào)查的3起粉塵爆炸事故中，發(fā)現(xiàn)在事故發(fā)生之前，職業(yè)安全和健康管理部門對這3家工廠都進(jìn)行過檢查，但是從未指出過粉塵危害。另外，委員會還建議美國職業(yè)安全和健康局修改其危害標(biāo)準(zhǔn)，完善化學(xué)品安全數(shù)據(jù)表，以確保更好地傳達(dá)給工人們粉塵危害的信息。

美國職業(yè)安全和健康局在2007年10月通過了“可燃粉塵國家重點(diǎn)計(jì)劃”項(xiàng)目，增強(qiáng)了現(xiàn)有法規(guī)的執(zhí)行力度。并于2007年12月開始培訓(xùn)相關(guān)人員進(jìn)行其他檢查時(shí)注意查找粉塵問題。

2009年4月，美國勞工部長宣布了綜合管制標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)劃，職業(yè)安全和健康局將開始制定有關(guān)可燃粉塵的綜合規(guī)定。同時(shí)強(qiáng)調(diào)，要通過教育讓各行業(yè)明白粉塵的危險(xiǎn)，對法規(guī)充分執(zhí)行。

實(shí)習(xí)編輯 趙 原endprint