饲料厂安全设计的一般原则

褚慎强

摘  要：在动物生产中，饲料发挥着重要的作用。饲料厂的安全设计是确保饲料生产过程中人员安全、财产安全和产品质量最基本也是最重要的环节。笔者长期负责饲料生产中的安全质量监控和管理，现将工作和学习中积累的经验和知识总结如下，供广大同行参考。

关键词：饲料厂;粉尘;静电;安全数据表;化学品安全技术说明书;最小点火能（MIE）

中图分类号：TU972.4 文献标志码：C 文章编号：1001-0769（2019）10-0045-04

1  安全数据表

MSDS（Material Safety Data Sheet）即化学品安全技术说明书，亦可译为物料安全数据清单，是化学品生产商和进口商用来阐明化学品的理化特性（如pH、闪点、易燃度和反应活性等）以及对使用者的健康（如致癌、致畸等）可能会产生危害的一份文件。

国际标准化组织采用安全数据表 （Safety Data Sheet，SDS）术语，美国、加拿大，澳洲以及亚洲许多国家则采用MSDS术语。MSDS是化学品生产或销售企业按法律要求向客户提供的有关化学品特征的一份综合性法律文件。MSDS可由生产厂家按照相关规则自行编写，但为了保证报告的准确性和规范性，生产厂家可向专业机构申请编制。

我国在2008年前的标准《化学品安全技术说明书编写规定范围》（GBT16483-2000）称为CSDS（化学品安全技术说明书），2008年重新修订的标准《化学品安全技术说明书内容和项目顺序》（GBT16483-2008）中，与国际标准化组织进行了统一，缩写为SDS。SDS与MSDS两种缩写在供应链上所起的作用完全一致，仅在内容上有一些细微的差别。对于生产企业的安全管理来说，了解每一种物料的安全特性是安全管理的第一步。任何一家企业都有责任和义务向员工提供物料的SDS信息。

化学品安全技术说明书提供化学品的理化参数、燃爆性能、对健康的危害、安全使用贮存、泄漏处置、急救措施以及有关的法律法规等十六项内容：

第一部分 化学品及企业标识：包含化学品中文名称、化学品俗名或商品名、化学品英文名称、企业信息、技术说明书编码和生效日期等。

第二部分 成分/组成信息：包含纯品和混合物的化学品名称、有害物成分含量和CAS 编号等信息。

第三部分 危险性概述：包含危险性类别、侵入途径、健康危害、环境危害、燃爆危险等。

第四部分 急救措施：包含皮肤接触、眼睛接触、吸入以及食入等情况出现后的急救方法和措施。

第五部分 消防措施：包含危险特性、有害燃烧产物、灭火方法及灭火剂和灭火注意事项等。

第六部分 泄露应急处理：描述有关泄露的应急处理和消除方法。

第七部分 操作处置与储存：包含关于处置与储存操作注意事项、储存注意事项。

第八部分 接触控制/个体防护：包含人员防护和接触该物质的最高容许浓度、监测方法、工程控制、呼吸系统防护、眼睛防护、身体防护、手防护和其他防护等。

第九部分 理化特性：包含外观与性状、pH、熔点（℃）、相对密度（水=1）、沸点（℃）、相对蒸气密度（空气=1）、饱和蒸气压（kPa）、燃烧热（kJ/mol）、临界温度（℃）、临界压力（MPa）、辛醇/水分配系数的对数值、     闪点（℃）、爆炸上限%（V/V）、引燃温度（℃）、爆炸下限%（V/V）、溶解性、主要用途和其他理化性质等。

第十部分 稳定性和反应活性：包含稳定性、禁配物、避免接触的条件、聚合危害和分解产物。

第十一部分 毒理学资料：包含急性毒性、亚急性和慢性毒性、刺激性、致敏性、致突变性、致畸性、致癌性和其他。

第十二部分 生态学资料：包含生态毒性、生物降解性、非生物降解性、生物富集或生物积累性以及其他有害作用。

第十三部分 废弃处置：包含废弃物性质、废弃处置方法和废弃注意事项。

第十四部分 运输信息：包含危险货物编号、UN编号、包装标志、包装类别、包装方法及运输注意事项。

第十五部分 法规信息：包含相关的法规信息。

第十六部分 其他信息：包含参考文献、填表时间、填表部门、数据审核单位、修改说明以及其他信息。

2  最小点火能

最小点火能（Minimum Ignition Energy，MIE）是指能够引起粉尘云（或可燃气体与空气混合物）燃烧（或爆炸）的最小火花能量，亦称为最小火花引燃能或者临界点火能。混合气体的浓度对点火能量有较大的影响，通常如果火源的能量小于最小能量，可燃物就不能着火。所以最小点火能量也是一个衡量可燃气体、蒸汽和粉尘燃烧爆炸危险性的重要参数。对于释放能量很小的撞击摩擦火花和静电火花，其能量是否大于最小点火能量，是判定其能否作为火源引发火灾爆炸事故的重要条件。引燃源的能量低于这个临界值时，可燃混合系一般不会被点燃。

可用电火花法测定最小点火能，即在放电电极上并联一定容量的电容，设其电容最为C（F）。当电极上的火花电压为U（V）时，放电能量E（J）可用下式计算：

E=0.5C×U2

MIE和混合气体的温度或压力有关，当混合气的温度或压力升高时，所需临界点火能减小;反之，在低温、低压条件下，混合气点燃所需临界点火能增大（表1）。

3  粉尘和粉尘爆炸

3.1 爆炸

爆炸是指物质的状态和存在形式发生突变，在瞬间释放出大量的能量，形成空气冲击波，可使周围物质受到强烈的冲击，同时伴随有声或光效应的现象。

3.2 爆炸极限

爆炸极限是可燃气体、蒸汽或粉尘与空气混合后，遇火会产生爆炸的最高或最低浓度。最低浓度——爆炸下限（Lower Explosion Limited，LEL）;最高濃度——爆炸上限（Upper Explosion Limited，UEL）。

3.3 粉尘

凡是颗粒极微小、粒径在1 μm～76 μm范围内的固体物质均称为粉尘。浮在空气中的粉尘往往会给人类的生命和财产带来巨大的危害。其危害之一是污染大气，影响人类的健康。飘逸在大气中的粉尘往往含有许多有毒成分，如铬、锰、镉、铅、汞和砷等。当人体吸入粉尘后，直径小于5 μm的微粒极易进入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有时还会引起肺癌。沉积在肺部的污染物一旦被溶解就会直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物也可能会被细胞吸收，导致细胞结构的破坏。此外，粉尘还会沾污建筑物，使建筑遭受腐蚀。降落在植物叶面的粉尘会阻碍光合作用，抑制其生长。粉尘包括易燃粉尘（如糖粉、淀粉、可可粉、硫粉、茶粉和橡胶粉等）和可燃粉尘（如米粉、锯末屑、皮革屑、丝、虫胶等）。固体物质被粉碎成粉尘以后，其燃烧特性有很大的变化。原来是不燃的物质可能会变成可燃物质，原来难燃的物质可能会变成易燃物质，在一定条件下就有可能会发生爆炸。能导致粉尘爆炸的情况也很多，从农副产品的加工、储存和运输到药物、食品、有机物和无机物的生产等很多过程中，粉尘爆炸的事故时有发生，其危害极大。

3.3.1 粉尘爆炸的特点

○ 粉尘爆炸的条件：（1）粉尘本身必须是可燃的;（2）粉尘必须具有相当大的比表面积;（3）粉尘必须悬浮在空气中，与空气混合形成爆炸极限范围内的混合物;（4）有足够的点火能量。

○ 影响粉尘爆炸的因素：（1）颗粒的尺寸;（2）粉尘浓度;（3）空气的含水量;（4）含氧量;（5）可燃气体含量。颗粒越小其比表面积越大，氧吸附也越多，在空气中悬浮时间越长，爆炸危险性越大。空气中含水量越高，粉尘越小，引爆能量越高。随着含氧量的增加，爆炸浓度范围扩大。有粉尘的环境中存在可燃性气体时，会大大增加粉尘爆炸的危险性。

○ 粉尘爆炸的特点：（1）多次爆炸是粉尘爆炸的最大特点;（2）粉尘爆炸所需的最小点火能量较高，一般在几十毫焦耳以上;（3）与可燃性气体爆炸相比，粉尘爆炸压力上升较缓慢，较高压力持续时间长，释放的能量大，破坏力强。

3.3.2 影响粉尘爆炸的内部因素（粉尘的理化性能）

○ 粉尘的燃烧速度比气体的燃烧速度要小。粉尘的颗粒越小，相对表面越多，分散度越大，则爆炸极限范围扩大，其爆炸危险性便增加。因为粒子越小，粒子带电性越强，使得体积和质量极小的粉尘粒子在空气中悬浮的时间更长，燃烧速度就更接近可燃性气体混合物的燃烧速度，燃烧过程也进行得更完全。燃烧热高的粉尘，其爆炸浓度下限低，一旦发生爆炸即呈高温高压，爆炸威力大。

○ 粉尘中含可燃挥发成分越多，热分解温度越低，爆炸的危险性和爆炸产生的压力就越大。

○ 粉尘中的灰分（即不燃物质）和水分的含量增加，其爆炸的危险性就降低。因为，它们一方面能够较多地吸收体系的热量，从而减弱粉尘的爆炸性能，另一方面灰分和水分会增加粉尘的密度，加快其沉降速度，使悬浮粉尘浓度降低。

3.3.3 影响粉尘爆炸的外部因素

○ 含氧量是粉尘爆炸最敏感的因素，随着空气中氧含量的增加，爆炸浓度范围也随之扩大，爆炸危险性也就增加。

○空气湿度增加，粉尘爆炸的危险性减小。因为湿度增大，有利于消除粉尘静电和加速粉尘的凝聚沉降。同时水分的蒸发消耗了体系的热能，稀释了空气中的含氧量，降低了粉尘的燃烧反应速度，使粉尘不轻易发生爆炸。

○当粉尘与可燃性气体共存时，粉尘爆炸浓度的下限相应下降，而最小点火能量也有一定程度的降低，即可燃气体的出现，大大增加了粉尘爆炸的危险性。

○当温度升高，压强增加时，粉尘爆炸浓度极限范围会扩大，所需要的点火能量也会降低，从而造成危险性增大。

○点火源的温度越高，强度越大，与粉尘和空气的混合物接触的时间越长。其爆炸浓度极限范围就变得更宽。爆炸危险性也就增大。每一种可燃粉尘，在一定条件下，都有一个最小点火能量，若低于此能量，粉尘与空气形成的混合物就不能爆炸。粉尘的最小点火能量越小，其爆炸的危险性就越大。

3.3.4 粉尘爆炸的危害

○粉尘爆炸能呈现出跳跃式和爆炸连续性的特点。具有很大的破坏性。粉尘爆炸形成后，随着爆炸的连续，反应速度和爆炸压力也就持续加快和升高，并呈现跳跃式发展，产生爆震。特别是当在爆炸传播途中遇有障碍物或巷道拐弯处，则压力会急剧升高。所以在一些粉尘爆炸事故中，不仅表现出了爆炸连续性的特点，而且表现出了离爆炸点越远，破坏性越严重的特点。

○粉尘爆炸有产生二次爆炸的可能性。因为粉尘初始爆炸的气浪会将沉积粉尘扬起，在新的空间迅速形成新的爆炸性混合物，在火焰和高温的作用下，再次发生爆炸（即二次爆炸）。另一方面，在粉尘爆炸的地点，空气受热膨胀，密度变小，经过一个极短促的时间后形成负压区，由于气压差的作用，新鲜空气向爆炸点送流，促进空气的二次冲击（即返回风），使已发生粉尘爆炸的高温区沉积粉尘再次发生爆炸。二次爆炸所扬起的沉积粉尘，其浓度往往比第一次爆炸时还要大，爆炸破坏力更为严重。

○粉尘爆炸后可能产生有毒气体，与气体爆炸相比，粉尘爆炸易引起不完全燃烧，有些沉积粉尘还有阴燃现象。因而在爆炸产物中含有大量的CO气体及自身分解产生的毒性气体HCL和HCN等轻易使人员中毒。

4  静电的危害

静电，是一种处于静止状态的电荷或者说不流动的电荷（流动的电荷形成电流）。当电荷聚集在某个物体上或表面时就形成了静电，而电荷分为正电荷和负电荷两种，也就是说静电现象也分为两种，即正静电和负静电。正电荷聚集在某个物体上时形成正静电，负电荷聚集在某个物体上时形成负静电，但无论是正静电还是负静电，带静电物体接触零电位物体（接地物体）或与其有电位差的物体时都会发生电荷转移，这就是我们日常见到的火花放电现象。例如北方冬天天气干燥，人体容易带上静电，当接触他人或金属导电体时就会出现放电现象。人会有触电的针刺感，夜间能看到火花，这是化纤衣物与人体摩擦人体带上正静电的原因。有基本物理知识我们就知道橡胶棒与毛皮摩擦，橡胶棒带负电，毛皮带正电。

静电并不是静止的电，是宏观上暂时停留在某处的电。人在地毯或沙发上立起时，人体电压也可高1万多伏，而橡胶和塑料薄膜行业的静电更是可高达10多万伏。

静电的危害很多，它的第一种危害来源于带电体的互相作用。在飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，如果不采取措施，将会严重干扰飞机无线电设备的正常工作;在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦;在制药厂里，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度;在放电视时荧屏表面的静电容易吸附灰尘和油污，形成一层尘埃薄膜，使图像的清晰程度和亮度降低;在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼。静电的第二大危害，是有可能因静电火花点燃某些易燃物体而发生爆炸。漆黑的夜晚，人们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。但在手术台上，电火花会引起麻醉剂的爆炸，伤害医生和病人;在煤矿，则会引起瓦斯爆炸，会导致工人死伤，矿井报废。总之，静电危害起因于用电力和静电火花。在饲料厂这類使用大量粉未作为原料的工厂来说，静电火花则是引发粉尘爆炸的最为重要的因素之一。

（待续）