可燃粉塵 隱藏的危險

趙建民+高前進

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

多年以來，美國化學品安全委員會（以下簡稱“委員會”）對可燃粉塵進行了全面研究，認定可燃粉塵是重大的工業安全問題。僅2003年，美國境內就發生了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鋁制汽車車輪。在該工廠生產過程中，車輪表面加工工序產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，剩余的粉塵進入一個收集器，在那里，細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還有泄漏，導致鋁粉塵在整個熔爐表面區域積聚。鋁粉塵落在橫梁、壁架和設備上，某些地方的粉塵甚至有幾厘米厚。

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

美國消防協會警告，當粉塵處于一個建筑物或某個設備內的受限空間時，只要在表面積5%的區域上，粉塵積聚層厚度大于0.8 cm，就存在著重大的爆炸危險。積累的粉塵可能因最初的局部火災或爆炸產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行更遠距離的傳播。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，美國消防協會建議企業在生產過程中控制無源粉塵排放，確保良好的管理、設計和設備維護，避免粉塵泄漏，盡量減少粉塵可能積聚的平面和區域，并執行嚴格的日常清掃工作，清除所有已經堆積的粉塵。關于粉塵收集器的標準，美國消防協會也考慮到了爆炸傳播的風險，提供了隔離閥或安全距離的建議。這一規范已被各州采用，但是卻沒有得到有效執行。上述事故中，車輪加工產生的鋁粉在輸送管道內堆積，并且從管道系統中的一個破損點泄漏出來，在車間和設備表面長期積累，卻不為人知。如果工廠執行了美國消防協會的建議措施，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藥公司工廠，主要制造小型醫用橡膠制品，擁有將近300名工人。在生產過程中，大批的橡膠條被浸泡在含有白色細粉狀聚乙烯水漿液的一個大桶中。用風扇吹干橡膠條時，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，在空調系統的吸收下，聚乙烯粉塵進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、管道和照明設備上，距離生產區域中工人們的頭頂不到1 m。

2003年1月29日13時28分左右，西氏醫藥工廠生產區域發生了一場小的火災或爆炸，這使廠房頂棚上累積的粉塵都騰空而起，濃云彌漫，然后導致了更加劇烈的二次爆炸。粉塵爆炸在頂棚上整個空間傳播，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名消防員在內共38人受傷。

美國消防協會的規范要求，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范執行。

這起事故的另一個原因是，工人們沒有被告知聚乙烯漿液可能引起粉塵爆炸的危險性，這是一個本應該包含在化學品安全數據表內的事實。然而在西氏醫藥，粉塵不被認為是個危險，因為它實際上是漿料的形式。但漿料的處理過程——干燥，產生了粉塵。由于屬于醫藥服務行業，西氏醫藥的員工保持著非常清潔的生產區域，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的話，他們就會通知管理層，可能這種情況就會在爆炸發生前被糾正了。

樹脂粉末爆炸事故

西氏醫藥的事故發生后不到一個月，一場致命的粉塵爆炸事故重創了CTA公司位于美國肯塔基州科爾賓鎮的工廠，事故導致了7人死亡。

CTA工廠有超過500名員工為汽車生產玻璃纖維隔音設備，占地面積2.8 萬m2，有5條生產線。工廠每月要使用數噸的可燃樹脂粉末。在405生產線上，黑色酚醛樹脂粉末被放置到玻璃纖維上，鋪料機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集塵器中，累積到長布袋上。通過鋪料機后，玻璃纖維進入氣體加熱固化爐。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熄滅了。

每次換班時，生產線都會停車進行清掃。在屋頂和生產線上，員工通常使用壓縮空氣去除在輸送管道中和設備上累積的粉塵，并將其收集到生產間地板上一個敞開的大盒子中。他們用掃帚清掃生產間的地板，這些清掃行為行成了相當密集的粉塵云。工廠用大風扇將粉塵吹離操作員，這導致工廠內的粉塵四處飛散。經過多年的運行，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生產線停車，進行常規清掃。爐子還在運行，其中一扇爐門保持開啟。清掃時，工人們發現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區域，這在405生產線周圍形成了一個密集的粉塵云。委員會的調查員后來推斷，很可能是排氣扇將粉塵云吹向敞開的爐子，樹脂粉塵在爐內引燃，而工人們都沒看見。endprint

火焰從爐子中噴發出來，點燃了更大的粉塵云，產生了爆炸。隨后，在該生產線的另一端又發生了二次粉塵爆炸。兩次爆炸的力量晃動了廠房，累積的粉塵在整個生產區域分散開來，浮塵助燃了快速移動的火球，沿著屋頂架向西面傳播，在401生產線引發了第三次爆炸，距離第一次爆炸引燃點將近90 m遠。在此事故中，大部分死亡的員工都在距離初始失火點很遠的地方工作。正是由于生產線沒有被適當隔離，使得粉塵爆炸迅速傳播。（見圖3）

委員會發現，CTA工廠實施了許多在美國消防協會制定的規范和標準中所禁止的行為。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；使用掃帚和風扇清掃生產線，將使粉塵散布到整個廠房內。而美國消防協會強調，應采用安全的清掃方法，例如用專業設備吸塵。為了預防粉塵爆炸，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。并且如果持續不斷地清掃還是會看到粉塵堆，就應當檢查整個工藝流程，找到粉塵產生堆積的原因。

委員會還發現， CTA使用的關于酚醛樹脂粉末的化學品安全數據表，沒有充分警告粉塵爆炸危險。專家指出，對于某種可燃粉塵，其爆炸能力、引燃所需的能量，以及當爆炸時這種粉塵會不會造成大范圍超壓，這些都需要在化學品安全數據表上寫明。然而調查發現，化學品安全數據表中關于可燃粉塵的信息遠遠不夠。140種可燃粉塵的安全數據中，對粉塵爆炸進行充分警告的，或提醒讀者參考美國消防協會標準的寥寥無幾。

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檢查過。保險公司曾多次調查該工廠，但未識別粉塵危害。肯塔基州職業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，他們也沒有發現這一隱患。

在這一事故之后，肯塔基州官方建立了一個新的項目，檢查有粉塵危害的工廠，還發布了有關粉塵的教育公告，分發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起可燃粉塵火災和爆炸事故，導致了119人死亡，718人受傷，并且對工業設施的重創，造成很多人失業，對整個地區的經濟都產生影響。

委員會主席認為，粉塵爆炸事故持續發生的原因之一，是人們缺乏對這些物質的了解，低估了它的危害。

2006年委員會的研究報告中指出，良好的工程和安全措施用以預防粉塵爆炸已經有幾十年的歷史了。從20世紀20年代初開始，美國消防協會發布的規范和標準中，就已經有7部規范和標準是直接與粉塵相關的。除了美國消防協會外，化工工藝安全中心和保險公司也制定了關于控制可燃粉塵的建議措施。但是沒有綜合的聯邦標準，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。因此，委員會呼吁美國職業安全和健康局，在美國消防協會現有的標準上，建立一個預防粉塵爆炸的綜合性法規，其中包括風險評估、工程控制、日常清掃、建筑設計、防爆設置、操作程序和員工培訓的各項準則。該項建議最終在2006年11月華盛頓的公開會議上被批準。

委員會還向眾議院的教育與勞工委員會提出倡議：加強職業安全和健康管理部門檢查員的培訓以識別粉塵危害。委員會在2003年調查的3起粉塵爆炸事故中，發現在事故發生之前，職業安全和健康管理部門對這3家工廠都進行過檢查，但是從未指出過粉塵危害。另外，委員會還建議美國職業安全和健康局修改其危害標準，完善化學品安全數據表，以確保更好地傳達給工人們粉塵危害的信息。

美國職業安全和健康局在2007年10月通過了“可燃粉塵國家重點計劃”項目，增強了現有法規的執行力度。并于2007年12月開始培訓相關人員進行其他檢查時注意查找粉塵問題。

2009年4月，美國勞工部長宣布了綜合管制標準的計劃，職業安全和健康局將開始制定有關可燃粉塵的綜合規定。同時強調，要通過教育讓各行業明白粉塵的危險，對法規充分執行。

實習編輯 趙 原endprint