工业中的可燃性粉尘-预防及减缓火灾爆炸的作用

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1、工業中的可燃性粉塵－預防及減緩火災爆炸的作用勞工安全組歐新榮助理研究員目的此篇安全衛生資訊快報(SafetyandHealthInformationBulletin,SHIB)著重於：l可燃性粉塵的危害。l降低可燃性粉塵爆炸發生的可能性，或爆炸發生時，降低員工危險性之作業實務及指引。l訓練員工採取保護，使其遠離上述危害。背景有機粉塵火災及爆炸：美國麻薩諸塞州(Massachusetts)3死9傷1999年2月，麻薩諸塞州的某鑄造場發生一件致命的火災爆炸案。美國職業安全衛生署(OSHA)與州及當地政府對此事故進行聯合調查。聯合調查報告指出，火災起因於未知點火源引燃殼模鑄造機(shell

2、moldingmachine)，再藉由灌入鑄造機而形成大量沉積的酚醛樹酯粉塵原料蔓延至通風系統的導管。小型的初始爆燃(deflagration)先於導管內發生，並使粉塵在導管外開始沉降。接踵而至的粉塵氣雲成為了二次爆炸所需的燃料，而二次爆炸的威力足以掀起屋頂並造成牆壁損毀。聯合調查報告中所列的事故原因，包括下列缺失項目：l控制粉塵累積的內部管理；l通風系統設計；l火爐的維護；l設備的安全裝置。有機粉塵火災及爆炸：美國北卡羅來納州(NorthCarolina)6死38傷2003年1月，破壞力極大的火災爆炸毀壞一間位於北卡羅來納州以生產合成橡膠製藥物傳遞元件的製藥廠，造成6名員工死亡，3

3、8名人員受傷，其中包括2名消防隊員。美國化學安全與危害調查委員會(U.S.ChemicalSafetyandHazardInvestigationBoard,CSB)，其為獨立的聯邦機構並負責調查化學品事故，公佈最終報告，結論為可燃性聚乙烯粉塵的累積於天花板上而激起爆炸。CSB並沒有確定是何種原因引燃初始火災，或粉塵是如何在隱蔽的天花板空間內散佈而產生爆炸性氣雲。爆炸嚴重毀損此座工廠，造成附近工廠輕微損害。CSB指出事故原因，包括下列缺失項目：l危害評估；ll危害通識；ll工程管理。有機粉塵火災及爆炸：美國肯塔基州(Kentucky)7死37傷2003年2月，一間位於肯塔基州的隔音棉

4、製造工廠發生另一件致命粉塵爆炸事故。CSB也對此事故進行調查，其報告指出，可能的點火原因為小火自一個未被注意的火爐蔓延開，而引燃了附近生產線清除作業所產生的粉塵氣雲，隨後，致死的粉塵爆炸接連發生遍及全廠區。CSB辯識出幾個粉塵控制不當、爆炸預防及減緩措施不當的原因：l危害評估；l危害通識；l維修程序；l建築物設計；l過往火災案例的調查。金屬粉塵火災及爆炸：美國印第安納州(Indiana)1死1傷在容器或建築物內，散佈於空氣中的金屬粉塵亦可能產生爆炸。2003年10月，一間位於印第安納州的汽車輪胎製造廠發生一件事故，CSB亦對此事故進行調查。雖然調查報告並未發布，但CSB的新聞稿報導其

5、事故歷程類似於先前所述的有機粉塵事故：在碎片鎔融爐附近發生初次爆炸，而鋁粉參與了初次爆炸，隨後，集塵設備發生二次爆炸。在稻穀產業的相關事故經驗在1970年後期，在具有貨梯的穀倉內，發生了一連串破壞力強大的稻穀粉塵爆炸事故，共造成59死49傷。為了回應這些悲慘的事故，OSHA發布「稻穀貨梯產業危害警訊(GrainElevatorIndustryHazardAlert)」提供雇主、員工及其他官員了解稻穀儲存及分配的安全衛生危害。1987年OSHA公佈「稻穀作業設施標準(GrainHandlingFacilitiesstandard,29CFR1910.272)」，現今仍然有效。此標準、緊

6、急應變計畫(EmergencyActionPlan,29CFR1910.38)等其他OSHA標準及新版產業標準等，對降低此產業的爆炸發生及減緩其影響皆扮演了重要角色。藉由稻穀產業案例，可以應用至其他生產或使用可燃性粉塵的產業。粉塵爆炸的基本要素火災的基本要素(火災三角形)1.可燃性粉塵(燃料)；2.點火源(熱能)；及3.空氣中的氧(氧化劑)。可燃性粉塵爆炸額外所需的基本要素4.粉塵散佈於氣相中且具足夠量及濃度；及5.侷限可燃性粉塵。於火災三角形加入最後2項基本要素即成為著名的爆炸五邊形，如圖1。若粉塵氣雲在侷限空間或半侷限容器、區域或建築物內被引燃，其將會快速燃燒並可能產生爆炸。員工

7、的生命安全將受接踵而至的火災、爆炸、飛出的破片及坍塌的建築物元件所威脅。圖1爆炸五邊形製程設備或區域內累積自由粉塵(fugitivedust)時，當初次爆炸發生後，將可能震鬆更多累積的粉塵、或毀損包圍系統(如導管、容器或集塵器)，如圖2。其將造成額外的粉塵散佈於空氣中，若被引燃，將導致1個或多個二次爆炸發生，也因為其散佈的粉塵量及濃度較高，因此其具有較初次爆炸強的破壞威力。圖2若缺少五邊形的任一項要素，爆炸將不會發生。爆炸五邊形中的中2項較難被消除的基本要