可燃粉尘 隐藏的危险

赵建民+高前进

2008年2月7日19时15分，美国乔治亚州文特沃斯港的帝国糖业制糖厂发生了剧烈爆炸（见图1），造成14名工人丧生、38人受伤。事故调查结果表明，这起爆炸的燃料是可燃粉尘。帝国糖业的事故是美国自1980年以来最致命的工业粉尘爆炸事故。

多年以来，美国化学品安全委员会（以下简称“委员会”）对可燃粉尘进行了全面研究，认定可燃粉尘是重大的工业安全问题。仅2003年，美国境内就发生了3起粉尘爆炸事故。

铝粉爆炸事故

美国印第安纳州亨廷顿市的贺氏莱莫兹工厂主要生产铝制汽车车轮。在该工厂生产过程中，车轮表面加工工序产生的废铝片被切成碎片后，送到熔炉熔化再利用。切碎、干燥和吹动干碎片这些工序，通过输送管道制造了高度易燃的铝粉尘，粉尘通过管道被输送到建筑物外的一个钢制收集箱里。在收集箱中，大的颗粒首先被拦截，剩余的粉尘进入一个收集器，在那里，细小的铝尘颗粒会被除掉。久而久之，铝粉尘会大量堆积在输送管道里。另外，输送铝碎片的管道系统还有泄漏，导致铝粉尘在整个熔炉表面区域积聚。铝粉尘落在横梁、壁架和设备上，某些地方的粉尘甚至有几厘米厚。

2003年10月29日20时30分左右，大约在工人们开始铝片熔化操作的10 min后，在熔炉区域，熔炉中爆发出一个火球吞没了该区域，点燃了漂浮的粉尘，引起了第二次更大的爆炸。厂房的屋顶炸出了一个约15 m宽的洞（见图2）。委员会的调查人员最终确定，粉尘收集器内的铝粉尘最初可能由某个金属余火或者碰撞火花引起燃烧，导致了爆炸。爆炸通过管道传播回到收集箱里，收集箱炸裂，火球和压力波继续回冲，通过管道系统进入建筑物内，由于积累的铝粉尘燃烧而更加强烈。猛烈的震动使堆积在外表面的粉尘松散掉落，从而引起大规模的二次爆炸。

美国消防协会警告，当粉尘处于一个建筑物或某个设备内的受限空间时，只要在表面积5%的区域上，粉尘积聚层厚度大于0.8 cm，就存在着重大的爆炸危险。积累的粉尘可能因最初的局部火灾或爆炸产生的超压波而被震起，就为二次爆炸提供了燃料，爆炸还可以通过管线进行更远距离的传播。在粉尘爆炸事故中，大部分的死亡和毁灭性的伤害，都是由于这些二次爆炸造成的。因此，美国消防协会建议企业在生产过程中控制无源粉尘排放，确保良好的管理、设计和设备维护，避免粉尘泄漏，尽量减少粉尘可能积聚的平面和区域，并执行严格的日常清扫工作，清除所有已经堆积的粉尘。关于粉尘收集器的标准，美国消防协会也考虑到了爆炸传播的风险，提供了隔离阀或安全距离的建议。这一规范已被各州采用，但是却没有得到有效执行。上述事故中，车轮加工产生的铝粉在输送管道内堆积，并且从管道系统中的一个破损点泄漏出来，在车间和设备表面长期积累，却不为人知。如果工厂执行了美国消防协会的建议措施，这一事故就很可能避免。

聚乙烯粉尘爆炸事故

位于美国北卡罗来纳州金斯顿市的西氏医药公司工厂，主要制造小型医用橡胶制品，拥有将近300名工人。在生产过程中，大批的橡胶条被浸泡在含有白色细粉状聚乙烯水浆液的一个大桶中。用风扇吹干橡胶条时，易燃的聚乙烯粉尘就被吹到空气中，但这是用肉眼看不到的。多年来，在空调系统的吸收下，聚乙烯粉尘进入吸音板顶棚上方隐蔽的空间。粉尘在顶棚逐渐累积到3.8 cm的厚度，也聚集在横梁、管道和照明设备上，距离生产区域中工人们的头顶不到1 m。

2003年1月29日13时28分左右，西氏医药工厂生产区域发生了一场小的火灾或爆炸，这使厂房顶棚上累积的粉尘都腾空而起，浓云弥漫，然后导致了更加剧烈的二次爆炸。粉尘爆炸在顶棚上整个空间传播，使厂房炸裂。这起事故夺走了6名员工的生命，还造成了包括2名消防员在内共38人受伤。

美国消防协会的规范要求，任何粉尘可能累积的开口都必须被封闭。解决方法是封闭开口，或者不要有吊顶顶棚。该公司显然没有按照规范执行。

这起事故的另一个原因是，工人们没有被告知聚乙烯浆液可能引起粉尘爆炸的危险性，这是一个本应该包含在化学品安全数据表内的事实。然而在西氏医药，粉尘不被认为是个危险，因为它实际上是浆料的形式。但浆料的处理过程——干燥，产生了粉尘。由于属于医药服务行业，西氏医药的员工保持着非常清洁的生产区域，他们中有一些人知道吊顶顶棚上有大量的粉尘累积，如果他们早知道那是种爆炸物质的话，他们就会通知管理层，可能这种情况就会在爆炸发生前被纠正了。

树脂粉末爆炸事故

西氏医药的事故发生后不到一个月，一场致命的粉尘爆炸事故重创了CTA公司位于美国肯塔基州科尔宾镇的工厂，事故导致了7人死亡。

CTA工厂有超过500名员工为汽车生产玻璃纤维隔音设备，占地面积2.8 万m2，有5条生产线。工厂每月要使用数吨的可燃树脂粉末。在405生产线上，黑色酚醛树脂粉末被放置到玻璃纤维上，铺料机利用抽气使树脂分布到玻璃纤维中，多余的粉末和纤维被吸入一个集尘器中，累积到长布袋上。通过铺料机后，玻璃纤维进入气体加热固化炉。易燃的树脂在炉中累积，常常引起小火，但通常都被工人们及时熄灭了。

每次换班时，生产线都会停车进行清扫。在屋顶和生产线上，员工通常使用压缩空气去除在输送管道中和设备上累积的粉尘，并将其收集到生产间地板上一个敞开的大盒子中。他们用扫帚清扫生产间的地板，这些清扫行为行成了相当密集的粉尘云。工厂用大风扇将粉尘吹离操作员，这导致工厂内的粉尘四处飞散。经过多年的运行，粉尘累积在管道、电缆，以及屋顶架等难清扫的高架表面上，有的地方厚度甚至超过了30 cm。

2003年2月20日早晨，405生产线停车，进行常规清扫。炉子还在运行，其中一扇炉门保持开启。清扫时，工人们发现一根由铺料器通往集尘器的传输管道堵塞了，他们用压缩空气枪将堵塞物通过清扫孔吹回到生产区域，这在405生产线周围形成了一个密集的粉尘云。委员会的调查员后来推断，很可能是排气扇将粉尘云吹向敞开的炉子，树脂粉尘在炉内引燃，而工人们都没看见。endprint

火焰从炉子中喷发出来，点燃了更大的粉尘云，产生了爆炸。随后，在该生产线的另一端又发生了二次粉尘爆炸。两次爆炸的力量晃动了厂房，累积的粉尘在整个生产区域分散开来，浮尘助燃了快速移动的火球，沿着屋顶架向西面传播，在401生产线引发了第三次爆炸，距离第一次爆炸引燃点将近90 m远。在此事故中，大部分死亡的员工都在距离初始失火点很远的地方工作。正是由于生产线没有被适当隔离，使得粉尘爆炸迅速传播。（见图3）

委员会发现，CTA工厂实施了许多在美国消防协会制定的规范和标准中所禁止的行为。例如：使用压缩空气，这会在空气中制造更多粉尘，为爆炸提供更多的可燃物；使用扫帚和风扇清扫生产线，将使粉尘散布到整个厂房内。而美国消防协会强调，应采用安全的清扫方法，例如用专业设备吸尘。为了预防粉尘爆炸，在每日例行的清扫工作中，需要注意清扫到一些隐蔽的地方。并且如果持续不断地清扫还是会看到粉尘堆，就应当检查整个工艺流程，找到粉尘产生堆积的原因。

委员会还发现， CTA使用的关于酚醛树脂粉末的化学品安全数据表，没有充分警告粉尘爆炸危险。专家指出，对于某种可燃粉尘，其爆炸能力、引燃所需的能量，以及当爆炸时这种粉尘会不会造成大范围超压，这些都需要在化学品安全数据表上写明。然而调查发现，化学品安全数据表中关于可燃粉尘的信息远远不够。140种可燃粉尘的安全数据中，对粉尘爆炸进行充分警告的，或提醒读者参考美国消防协会标准的寥寥无几。

此外，自从1972年该工厂建成以来，肯塔基州防火检查员从未去该企业检查过。保险公司曾多次调查该工厂，但未识别粉尘危害。肯塔基州职业安全和健康署在爆炸前不久曾检查过该工厂，但是由于检查人员没有接受过专门的培训，他们也没有发现这一隐患。

在这一事故之后，肯塔基州官方建立了一个新的项目，检查有粉尘危害的工厂，还发布了有关粉尘的教育公告，分发到了成千上万的工厂。

措施建议

研究表明，1980-2005年，美国至少有281起可燃粉尘火灾和爆炸事故，导致了119人死亡，718人受伤，并且对工业设施的重创，造成很多人失业，对整个地区的经济都产生影响。

委员会主席认为，粉尘爆炸事故持续发生的原因之一，是人们缺乏对这些物质的了解，低估了它的危害。

2006年委员会的研究报告中指出，良好的工程和安全措施用以预防粉尘爆炸已经有几十年的历史了。从20世纪20年代初开始，美国消防协会发布的规范和标准中，就已经有7部规范和标准是直接与粉尘相关的。除了美国消防协会外，化工工艺安全中心和保险公司也制定了关于控制可燃粉尘的建议措施。但是没有综合的联邦标准，要求遵守上述措施。很多公司没有采取有效行动来控制粉尘危险。因此，委员会呼吁美国职业安全和健康局，在美国消防协会现有的标准上，建立一个预防粉尘爆炸的综合性法规，其中包括风险评估、工程控制、日常清扫、建筑设计、防爆设置、操作程序和员工培训的各项准则。该项建议最终在2006年11月华盛顿的公开会议上被批准。

委员会还向众议院的教育与劳工委员会提出倡议：加强职业安全和健康管理部门检查员的培训以识别粉尘危害。委员会在2003年调查的3起粉尘爆炸事故中，发现在事故发生之前，职业安全和健康管理部门对这3家工厂都进行过检查，但是从未指出过粉尘危害。另外，委员会还建议美国职业安全和健康局修改其危害标准，完善化学品安全数据表，以确保更好地传达给工人们粉尘危害的信息。

美国职业安全和健康局在2007年10月通过了“可燃粉尘国家重点计划”项目，增强了现有法规的执行力度。并于2007年12月开始培训相关人员进行其他检查时注意查找粉尘问题。

2009年4月，美国劳工部长宣布了综合管制标准的计划，职业安全和健康局将开始制定有关可燃粉尘的综合规定。同时强调，要通过教育让各行业明白粉尘的危险，对法规充分执行。

实习编辑 赵 原endprint