樂(lè)有邦 張發(fā)濤 胡維西 吳曉煜 張倩倩

(中鋼集團(tuán)武漢安全環(huán)保研究院有限公司 武漢 430081)

0 引言

粉塵爆炸是指火焰在粉塵云中傳播，引起壓力、溫度明顯躍升的現(xiàn)場(chǎng)[1]。粉塵防爆是安全生產(chǎn)的一個(gè)重要組成部分，而要開展粉塵防爆工作，企業(yè)必須首先開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，辨識(shí)企業(yè)存在的風(fēng)險(xiǎn)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，確定可燃性粉塵爆炸危險(xiǎn)性以及粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的數(shù)量、位置、危險(xiǎn)區(qū)域等，分析存在的粉塵爆炸危險(xiǎn)因素，評(píng)估粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，才能制定消除或有效控制粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)的措施。然而作為粉塵防爆中極其重要的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，在我國(guó)還存在無(wú)標(biāo)準(zhǔn)可依、現(xiàn)有的評(píng)估方法多樣且針對(duì)性不強(qiáng)、細(xì)化不夠、評(píng)估內(nèi)容缺失、可操作性差等問(wèn)題。

因此，全面評(píng)估我國(guó)粉塵防爆風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估現(xiàn)狀，提出完善我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，判斷我國(guó)與美國(guó)先進(jìn)做法的差距，提出完善我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的對(duì)策和建議，實(shí)現(xiàn)與國(guó)際先進(jìn)做法接軌，對(duì)規(guī)范企業(yè)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，提高我國(guó)安全生產(chǎn)水平具有重要意義。

1 美國(guó)粉塵危險(xiǎn)分析概況

1.1 美國(guó)粉塵危險(xiǎn)分析標(biāo)準(zhǔn)要求

美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 652 可燃粉塵基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)(standard on the fundamentals of combustible dust)第7章明確提出“粉塵危險(xiǎn)分析” (dust hazards analysis， DHA)。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，只要涉及可燃或可爆物料的，則此物料所在設(shè)施的業(yè)主應(yīng)負(fù)責(zé)按照要求完成粉塵危險(xiǎn)分析(DHA)。按照標(biāo)準(zhǔn)的要求，對(duì)于進(jìn)行改造的現(xiàn)有工藝和設(shè)施，企業(yè)主應(yīng)將DHA作為工程的一部分來(lái)完成，對(duì)于未進(jìn)行改造的現(xiàn)有工藝和設(shè)施，企業(yè)主應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)生效日期起3年內(nèi)安排并完成現(xiàn)有工藝和設(shè)施的DHA。DHA作為一個(gè)強(qiáng)制性工作，在美國(guó)要求所有粉塵涉爆企業(yè)開展。

1.2 美國(guó)粉塵危險(xiǎn)分析主要內(nèi)容

DHA主要內(nèi)容包含：識(shí)別和評(píng)估存在火災(zāi)、閃爆和爆炸危險(xiǎn)的工藝或?qū)嵤﹨^(qū)域；確定安全操作范圍；確認(rèn)已有的管控火災(zāi)、燃爆和爆炸事故的安全保護(hù)措施；建議增加的安全保護(hù)措施及其實(shí)施計(jì)劃。DHA的范圍包括物料評(píng)估，對(duì)物料進(jìn)行粉塵爆炸特性參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。工藝系統(tǒng)評(píng)估，對(duì)工藝系統(tǒng)中每個(gè)存在可燃粉塵或存在可燃固體顆粒而形成可燃粉塵的部分進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估工藝系統(tǒng)部件之間可能存在的可燃粉塵傳輸；可燃粉塵可能溢散、排放到建筑物或建筑物隔間以及工藝系統(tǒng)各部分之間潛在的燃爆傳播。建筑物或車間評(píng)估，對(duì)每個(gè)存在可燃性粉塵的建筑或車間進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估建筑或車間之間潛在的可燃粉塵傳輸問(wèn)題、評(píng)估建筑或車間之間潛在的爆炸傳播問(wèn)題。

1.3 美國(guó)粉塵危險(xiǎn)分析類型和方法

DHA的類型一般有兩種：一種為傳統(tǒng)(traditional)的模式，就是系統(tǒng)地評(píng)估每個(gè)粉塵爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，通過(guò)危害管理，從而達(dá)到滿足NFPA標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定要求，其基于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的對(duì)應(yīng)，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范逐條進(jìn)行評(píng)估，分析企業(yè)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的遵循性。

另一種基于風(fēng)險(xiǎn)的模式(risk-based)，這個(gè)模式同傳統(tǒng)的模式一樣也是一種系統(tǒng)的方法，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)每個(gè)節(jié)點(diǎn)，是一種基于可接受的風(fēng)險(xiǎn)管理方法，這個(gè)方法有可能不能滿足NFPA標(biāo)準(zhǔn)的要求，但也有可能比傳統(tǒng)的方法更加嚴(yán)格，是一種綜合性的評(píng)估方法。

1.4 美國(guó)粉塵危險(xiǎn)分析步驟

美國(guó)DHA分為3個(gè)步驟，見圖1所示。

圖1 美國(guó)粉塵危險(xiǎn)分析步驟

第一步為核實(shí)涉及到的粉塵是否具有可燃性。篩選實(shí)驗(yàn)可以用來(lái)確定粉塵在空氣中懸浮時(shí)是否能夠支持燃燒?？扇疾牧峡梢赃M(jìn)行測(cè)試以確定點(diǎn)火靈敏度和爆炸的嚴(yán)重程度。如果在爆炸性篩選測(cè)試中發(fā)現(xiàn)粉塵是可爆的，那么根據(jù)情況需要考慮對(duì)最大爆炸壓力Pmax、爆燃指數(shù)Kst、粉塵云爆炸下限濃度MEC、極限氧濃度測(cè)試LOC、粉塵云最小點(diǎn)火能量測(cè)試MIE、最低著火溫度測(cè)試(粉塵云&粉塵層)、自熱效應(yīng)、燃燒特性、粉塵荷電率、體積電阻率和電荷弛豫時(shí)間等參數(shù)進(jìn)行測(cè)試。

第二步為工藝與建筑風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。工藝系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是根據(jù) NFPA 652要求進(jìn)行DHA分析，確定材料可以形成粉塵云或粉塵層，并能接觸點(diǎn)火源的工藝范圍。針對(duì)粉塵出現(xiàn)的全部區(qū)域，DHA應(yīng)能夠解答以下關(guān)鍵問(wèn)題：工藝系統(tǒng)部件之間可能存在的有意、無(wú)意的可燃粉塵傳輸；可燃粉塵可能逃逸、排放到建筑物或建筑物隔間中；工藝系統(tǒng)各部分之間潛在的燃爆傳播。建筑或車間的分析是對(duì)每個(gè)存在可燃性粉塵的建筑或車間進(jìn)行評(píng)估，包括含有可燃固體顆粒并可能同時(shí)出現(xiàn)氧化氣氛和有效點(diǎn)火源的車間。

第三步為給出建議。從防火、防爆、除塵器粉塵清理、粉塵清掃方面給出粉塵防爆建議，必要時(shí)給出設(shè)計(jì)和設(shè)備安裝建議。

2 我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估概況

2.1 我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)要求

我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)《粉塵防爆安全規(guī)程》(GB 15577—2007)第4.2條要求“企業(yè)應(yīng)清楚本企業(yè)有無(wú)粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，并采取能有效預(yù)防和控制粉塵爆炸的措施”。從2007年，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)就要求所有的粉塵涉爆企業(yè)開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，但對(duì)評(píng)估的內(nèi)容沒有給出具體的要求。

2018年，在總結(jié)多年粉塵防爆經(jīng)驗(yàn)和重特大粉塵爆炸事故案例的基礎(chǔ)上，對(duì)GB 15577進(jìn)行了修訂，《粉塵防爆安全規(guī)程》(GB 15577—2018)第4.1條要求“企業(yè)應(yīng)辨識(shí)所存在的粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，確定可燃性粉塵爆炸危險(xiǎn)性以及粉塵爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的數(shù)量、位置、危險(xiǎn)區(qū)域等，分析存在的粉塵爆炸危險(xiǎn)因素，評(píng)估粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)，并制定能消除或有效控制粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)的措施”。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)粉塵涉爆企業(yè)開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了強(qiáng)制性要求。

此外，新制定的《工貿(mào)企業(yè)粉塵防爆安全規(guī)定》從部門規(guī)章的層次對(duì)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提出了要求，并從2016年開始立項(xiàng)起草國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，指導(dǎo)企業(yè)開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。

2.2 我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要內(nèi)容

我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要內(nèi)容有爆炸性粉塵辨識(shí)、建筑風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、工藝及設(shè)備辨識(shí)、管理缺陷辨識(shí)等內(nèi)容。同時(shí)分析爆炸性粉塵環(huán)境出現(xiàn)的頻率、點(diǎn)火源引燃有效性、粉塵爆炸事故后果嚴(yán)重度及粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并提出改進(jìn)措施及建議。

2.3 我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估類型和方法

目前，我國(guó)的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作最主要的目的是滿足政府或者行業(yè)監(jiān)管的要求。因此，粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估目前的主要做法還是對(duì)照相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，進(jìn)行逐條地評(píng)估，確認(rèn)企業(yè)是否已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求。

從單純的風(fēng)險(xiǎn)分析的方法來(lái)說(shuō)，目前在國(guó)內(nèi)主要的方法有檢查表法(Checklist)、事故樹分析法(ETA)、故障樹分析法(FTA)、故障類型與影響分析法(FMECA)、危險(xiǎn)性與可操作性研究(HAZOP)和道化學(xué)火災(zāi)爆炸指數(shù)法(F&EI)等，此外，矩陣分析法也是常見的風(fēng)險(xiǎn)分析方法之一?？茖W(xué)合理地選擇風(fēng)險(xiǎn)分析的方法有助于快速、高效地分析系統(tǒng)中存在的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)。

2.4 我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟

我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要步驟分為以下3步(見圖2)：第一步為前期準(zhǔn)備，主要工作為收集企業(yè)相關(guān)信息；第二步為危險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；第三步為得出評(píng)價(jià)結(jié)論、給出風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并提出改進(jìn)建議。

圖2 我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程

3 對(duì)比分析

粉塵防爆標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際上以美國(guó)、德國(guó)最為權(quán)威[2]，美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)需求是由市場(chǎng)來(lái)決定的[3]，而非政府計(jì)劃標(biāo)準(zhǔn)的需求，且很多也不是作為強(qiáng)制性的要求。但在粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估上，美國(guó)卻將DHA作為一項(xiàng)強(qiáng)制性內(nèi)容，要求企業(yè)在3年內(nèi)完成粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，這在強(qiáng)制性要求上，同我國(guó)保持了一致性。

在粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指導(dǎo)上，相比美國(guó)，我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估僅有標(biāo)準(zhǔn)的要求，尚未頒布實(shí)施粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)。目前，我國(guó)的粉塵涉爆企業(yè)多數(shù)為中小微企業(yè)，企業(yè)人員對(duì)粉塵爆炸認(rèn)識(shí)較低，技術(shù)能力不足，因缺乏相應(yīng)的國(guó)家文件指導(dǎo)，企業(yè)較難開展相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。此外，在粉塵爆炸的基礎(chǔ)研究方面如點(diǎn)火能量對(duì)粉塵爆炸特性參數(shù)的影響[4]、工業(yè)粉塵惰化抑爆技術(shù)的研究上[5-6]，我國(guó)也相對(duì)滯后。

在評(píng)估類型上，美國(guó)有基于風(fēng)險(xiǎn)的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)分析和基于法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的粉塵分析，我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)僅能按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行評(píng)估。

在分析步驟上，美國(guó)與我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟相近，但在內(nèi)容上，我國(guó)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估給出了粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，比美國(guó)DHA內(nèi)容更加詳細(xì)、更加廣泛。

4 建議

4.1 將粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為執(zhí)法檢查重要內(nèi)容

《全國(guó)安全生產(chǎn)專項(xiàng)整治三年行動(dòng)計(jì)劃》將粉塵涉爆企業(yè)整治作為一項(xiàng)重要內(nèi)容納入計(jì)劃，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范也強(qiáng)制要求所有的粉塵涉爆企業(yè)要開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)工作，但目前政府安全生產(chǎn)監(jiān)管部門主要的工作重心還是依據(jù)《工貿(mào)行業(yè)重大生產(chǎn)安全事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)(2017版)》(安監(jiān)總管四[2017]129號(hào))和《粉塵防爆安全規(guī)程》(GB 15577—2018)開展相關(guān)的安全生產(chǎn)執(zhí)法檢查，企業(yè)粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估這項(xiàng)工作并未納入重點(diǎn)執(zhí)法檢查內(nèi)容。粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作是粉塵防爆最基礎(chǔ)性的工作，也是雙重預(yù)防機(jī)制的重要工作，應(yīng)將其作為重要執(zhí)法檢查內(nèi)容納入執(zhí)法計(jì)劃。

4.2 加快制定粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)2016年開始立項(xiàng)起草國(guó)家推薦性標(biāo)準(zhǔn)《粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，但因一些原因，標(biāo)準(zhǔn)遲遲未能公布實(shí)施，現(xiàn)有企業(yè)因無(wú)有效指導(dǎo)，開展的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不能有效地反映企業(yè)的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)水平。因此，應(yīng)在借鑒美國(guó)消防協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)NFPA 652 可燃粉塵基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)(standard on the fundamentals of combustible dust)第7章明確提出粉塵危險(xiǎn)分析 (dust hazards analysis，DHA)相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上，加快制定我國(guó)《粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南》，指導(dǎo)企業(yè)開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。

4.3 探索基于風(fēng)險(xiǎn)的粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)模式

我國(guó)粉塵涉爆企業(yè)中小微企業(yè)較多，很多企業(yè)在涉可燃性粉塵工藝設(shè)備上，可能僅有一臺(tái)打磨機(jī)、拋光機(jī)、鋸床等，涉粉作業(yè)人員也可能僅1人，按照我國(guó)基于標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式，很多企業(yè)可能不能滿足國(guó)家法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，但從風(fēng)險(xiǎn)分析的角度，粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)可能并不高。

美國(guó)聯(lián)邦職業(yè)安全健康局(OSHA)在健康安全上，并不是要求所有的企業(yè)都完全按照法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)條款去做。如OSHA雖然要求所有進(jìn)行可燃固體處理的企業(yè)開展DHA，但是DHA給出了兩條途徑，一種是常規(guī)的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的安全路線，一種則是風(fēng)險(xiǎn)分析的途徑。企業(yè)如果經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析認(rèn)為其可燃性粉塵是安全的，則企業(yè)完全可以不需要按照法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)去做，極其務(wù)實(shí)實(shí)用。美國(guó)NFPA標(biāo)準(zhǔn)除了常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)要求，也提出基于性能的設(shè)計(jì)與考慮，只要企業(yè)能夠達(dá)到最后防范事故發(fā)生的效果，企業(yè)也可以不完全按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范開展工作。

因此，應(yīng)盡快從法規(guī)上要求企業(yè)開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，同時(shí)探索粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方式，允許企業(yè)根據(jù)自身管理特點(diǎn)和管理水平，從性能角度出發(fā)，開展粉塵爆炸風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。