基于煙火藥裸件制作風(fēng)險(xiǎn)防控對(duì)策研究
2021-06-11 03:07:06李德釗高級(jí)工程師
安全 2021年5期
李德釗高級(jí)工程師
(1.四川省煙花爆竹安全監(jiān)督質(zhì)量檢測(cè)站，四川 南充 637200；2.四川省太平危爆品安全評(píng)價(jià)中心，四川 南充 637200)
0 引言
煙火藥裸件是焰火光色反應(yīng)中的核心部件，它是通過(guò)工藝制作形成的煙火藥或含有煙火藥的單個(gè)裸藥效果件。在目前的工藝技術(shù)條件下，煙火藥裸件制作時(shí)人與危險(xiǎn)藥料直接接觸，導(dǎo)致生產(chǎn)作業(yè)時(shí)常常發(fā)生自燃自爆事故和機(jī)械能作用事故。2019年12月4日，瀏陽(yáng)市碧溪煙花制造有限公司石下工區(qū)發(fā)生爆炸事故，造成13人死亡、17人受傷(其中3人重傷)；2018年7月25日，上饒市廣豐區(qū)霞峰鎮(zhèn)俊馬花炮制造有限公司發(fā)生爆炸事故，造成4人死亡；2017年9月22日，江西省萍鄉(xiāng)市上栗縣金山鎮(zhèn)鳳林出口花炮廠發(fā)生爆炸事故，造成7人死亡；2016年1月14日，開(kāi)封市通許縣通安煙花爆竹有限公司發(fā)生爆炸事故，造成10人死亡、7人受傷(其中5人重傷)。因此，本文針對(duì)煙火藥裸件制作事故頻發(fā)的現(xiàn)狀，研究其工藝制作過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)特征，分析研判事故發(fā)生的可能途徑，從而制定安全對(duì)策措施以科學(xué)防范煙火藥裸件制作中燃燒爆炸事故的發(fā)生。
1 煙火藥裸件制作風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)
1.1 裸藥效果件生產(chǎn)工藝
裸藥效果件的基本成分是煙火藥，是專門用于煙花爆竹燃放時(shí)產(chǎn)生光、聲、色、煙霧、氣體等煙火效應(yīng)的主要原料，是由氧化劑、還原劑、黏合劑及特效藥劑按一定比例組成的混合物，包括亮珠、藥粒、藥柱、藥塊、藥片等。裸藥效果件制造工藝，如圖1。
圖1 裸藥效果件生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Production process chart of exposure gunpowder effect parts
1.2 裸藥效果件的風(fēng)險(xiǎn)特征
1.2.1 易燃易爆、有毒有害物質(zhì)多
煙火藥裸件制作過(guò)程中涉及到的危險(xiǎn)物料大致可分為易燃易爆物料與有毒有害物料2大類，而有的物料同時(shí)兼有易燃易爆和有毒有害的雙重屬性。例如，用于煙火藥的氧化劑具有較強(qiáng)的助燃性，如KClO、KClO、KNO、Ba(NO)等。這些氧化劑與可燃物質(zhì)混合時(shí)有著火、爆炸的危險(xiǎn)，而且這些氧化劑本身具有一定毒害性；用于煙火藥的還原劑主要是一些可燃固體物料，如Al、Mg、Ti、Fe、S、SbS等，這些還原劑接觸明火或高溫都會(huì)燃燒，其中的粉塵懸浮在空氣中達(dá)到一定濃度時(shí)，在一定條件下遇火源會(huì)發(fā)生爆炸；用于煙火藥的著色劑、特殊效應(yīng)物質(zhì)大多具有一定毒害性，如著色劑中NaCO、SrCO、CuCO等，特殊效應(yīng)物質(zhì)中的CCl、CHOK等，作業(yè)人員與這些物質(zhì)長(zhǎng)期接觸會(huì)慢性中毒；由煙火藥制成的亮珠、藥柱、藥粒、藥塊、藥包、藥球、稻糠藥等都屬于爆炸性物質(zhì)，遇明火、高溫、撞擊會(huì)引起燃燒或爆炸，含有鋁粉、鋁鎂合金粉的煙火藥效果件具有遇水或受潮時(shí)自燃自爆的危險(xiǎn)。
1.2.2 高危險(xiǎn)等級(jí)工序多，風(fēng)險(xiǎn)大
1.1級(jí)建筑物是煙花爆竹工廠危險(xiǎn)等級(jí)最高的建筑物，建筑物內(nèi)的危險(xiǎn)品具有整體爆炸危險(xiǎn)性或迸射危險(xiǎn)性。在工程設(shè)計(jì)時(shí)將破壞能力相當(dāng)于TNT的廠房劃為1.1級(jí)，將破壞能力相當(dāng)于黑火藥的廠房劃為1.1級(jí)。
煙火藥裸件制作各工序均屬于1.1級(jí)危險(xiǎn)作業(yè)。在煙火藥配制時(shí)，氧化劑與還原劑等各成分的混合、攪拌等工序，稍有不慎就有起火燃燒爆炸的可能；在裸件亮珠造粒、篩選分級(jí)、藥柱壓制、日光晾曬或烘房干燥、散熱與計(jì)量包裝等工序，作業(yè)時(shí)有因摩擦、撞擊、靜電等引發(fā)燃燒爆炸危險(xiǎn)的可能，爆炸的破壞效應(yīng)以空氣沖擊波、地震波(震動(dòng))、飛石(磚頭、瓦塊)等形式傷及到周圍目標(biāo)，甚至造成墻倒屋塌人亡的悲劇。
1.2.3 作業(yè)條件簡(jiǎn)陋、環(huán)境較差
因煙花爆竹工程項(xiàng)目選址的特殊性要求，決定煙花爆竹生產(chǎn)、儲(chǔ)存項(xiàng)目要遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)、遠(yuǎn)離交通要道、遠(yuǎn)離村莊和居民點(diǎn)，常選址于高山狹谷之中或位于貧瘠荒蕪的山坡上，地勢(shì)起伏較大，交通不便，地質(zhì)不穩(wěn)，蓄水困難，洪澇易發(fā)，自然環(huán)境條件差。
煙花爆竹企業(yè)大多是鄉(xiāng)鎮(zhèn)個(gè)體企業(yè)或手工作坊，建設(shè)項(xiàng)目大多未歷經(jīng)“三同時(shí)”審查，導(dǎo)致企業(yè)先天安全條件不足，本質(zhì)安全水平不高，如建筑物低矮簡(jiǎn)陋，空間狹小，陰暗潮濕，通風(fēng)、采光、散熱效果不好；作業(yè)時(shí)藥物粉塵污染重，影響從業(yè)人員身心健康。
1.2.4 機(jī)械化、自動(dòng)化程度較低
現(xiàn)階段煙花爆竹作業(yè)時(shí)，依然沿襲了傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式。雖然在混藥、造粒、壓柱、球磨等部分工序上使用了人力驅(qū)動(dòng)的半機(jī)械化作業(yè)或電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)械化作業(yè)，但這類機(jī)械設(shè)備在使用過(guò)程中暴露出來(lái)的不成熟性和不安全性，造成整個(gè)煙花爆竹行業(yè)機(jī)械化水平不高、自動(dòng)化程度低的現(xiàn)狀。
在手工操作為主的危險(xiǎn)工序上，無(wú)法對(duì)有燃燒爆炸危險(xiǎn)的作業(yè)采取隔離措施，作業(yè)人員直接接觸具有燃燒爆炸危險(xiǎn)的各類危險(xiǎn)物質(zhì)，這使得作業(yè)人員長(zhǎng)期處于危險(xiǎn)環(huán)境中，而作業(yè)過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵，也使作業(yè)人員容易患上職業(yè)病。
1.2.5 從業(yè)人員整體安全意識(shí)不強(qiáng)
煙花爆竹企業(yè)是季節(jié)性生產(chǎn)企業(yè)，煙花爆竹從業(yè)人員特別是生產(chǎn)一線的操作者，主要是以臨時(shí)性的農(nóng)民工為主，他們文化程度較低，流動(dòng)較頻繁，針對(duì)他們的企業(yè)安全培訓(xùn)教育很難做到位。因此，煙花爆竹企業(yè)從業(yè)人員普遍安全意識(shí)淡薄、安全知識(shí)缺乏、操作技能不熟練，在生產(chǎn)過(guò)程中也經(jīng)常違反安全操作規(guī)程和勞動(dòng)紀(jì)律。
1.2.6 事故救援難度較大
煙花爆竹事故多具有偶然性、突發(fā)性和后果嚴(yán)重性。事故的表現(xiàn)形式以火災(zāi)、爆炸、或火災(zāi)與爆炸相伴發(fā)生為主。在發(fā)生爆炸事故后，工廠內(nèi)任一個(gè)危險(xiǎn)操作間、中轉(zhuǎn)庫(kù)、危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)都可能是下一個(gè)爆炸點(diǎn)，稍有不慎就會(huì)引發(fā)連鎖反應(yīng)，給整個(gè)企業(yè)帶來(lái)毀滅性的嚴(yán)重后果。因此，煙花爆竹事故救援難度大，火災(zāi)撲救專業(yè)性強(qiáng)。
2 事故樹(shù)(FTA)分析法風(fēng)險(xiǎn)研判
2.1 事故樹(shù)分析法
事故樹(shù)分析法(Fsult Tree Analysis，F(xiàn)TA)，是從結(jié)果到原因描述事件發(fā)生的有向邏輯樹(shù)，通過(guò)對(duì)事故進(jìn)行圖形演繹分析，尋找導(dǎo)致結(jié)果事件發(fā)生的所有可能的直接原因及相互間的邏輯關(guān)系，直到找出事故發(fā)生的基本原因，又稱故障樹(shù)分析法。
2.2 構(gòu)建爆炸事故樹(shù)模型
以煙火藥裸藥效果件爆炸事故(T
)為頂上事件，人的不安全行為、物的不安全狀態(tài)、不良的自然環(huán)境條件以及安全管理上的缺陷共同作用下導(dǎo)致事故的發(fā)生。事故樹(shù)模型，如圖2，事件列表，見(jiàn)下表。
圖2 裸藥效果件爆炸事故樹(shù)Fig.2 Explosion fault tree of exposure gunpowder effect parts
表 爆炸事故基本事件表Tab. Basic event table of explosion accident
2.3 爆炸事故樹(shù)定性分析
2.3.1 最小割集分析
事故樹(shù)的結(jié)構(gòu)函數(shù)表達(dá)為：
T
=A
×A
=A
·[(D
+D
)·C
+B
]依據(jù)布爾代數(shù)的運(yùn)算法則，計(jì)算出煙火藥裸藥效果件制造作業(yè)爆炸事故樹(shù)的最小割集有53個(gè)，即導(dǎo)致頂上事件“煙火藥裸件制作爆炸”有53種可能途徑，而每一種途徑均是最小割集中幾個(gè)事件同時(shí)作用的結(jié)果。這54個(gè)最小割集分別是：{X
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}。2.3.2 結(jié)構(gòu)重要度分析
根據(jù)事故樹(shù)結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)計(jì)算公式：
I
(i
)=
∑K
(1/2)-1,X
∈K
式中：
I
(i
)—表示基本事件X
的重要系數(shù)的近似判別值；K
—包含X
的所有割集；n
—基本事件X
所在割集中基本事件個(gè)數(shù)。計(jì)算后得出煙火藥制造作業(yè)爆炸事故結(jié)構(gòu)重要度順序?yàn)椋?p>I(X
)=I
(X
)=I
(X
)>I
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(X
)3 裸藥效果件制作的防控措施
3.1 技術(shù)對(duì)策措施
(1)含KClO的煙火藥劑相當(dāng)敏感，而且煙火藥劑里KClO含量越大，機(jī)械敏感度(撞擊感度、摩擦感度)與發(fā)火點(diǎn)越高。在選擇氧化劑時(shí)應(yīng)選擇KClO、KNO、Ba(NO)來(lái)替代常用的KClO。
(2)使用鈍感劑降低煙火藥的敏感度。比如在笛音藥劑中選用CHOK替代(NO)CHOH、CHO;在煙火藥配比中加入石蠟、硬脂酸、膨脹珍珠巖粉，也能起到降低藥劑燃速與敏感度的作用。
(3)改進(jìn)工藝，在煙火藥粉碎、碾磨、篩選、混合等高風(fēng)險(xiǎn)作用環(huán)境里，通過(guò)使用機(jī)械化、自動(dòng)化、遙控化、密閉化的生產(chǎn)設(shè)備，減少易燃易爆粉塵接觸。比如使用混藥機(jī)代替手工混藥，把煙火藥粉塵控制在密閉設(shè)備內(nèi)，實(shí)現(xiàn)人藥分離、人機(jī)隔離、遠(yuǎn)程操作。
3.2 管理對(duì)策措施
(1)從事煙火藥裸藥效果件粉碎、配藥、混合、造粒、篩選、干燥、包裝以及其他1.1級(jí)煙火藥制造工序的作業(yè)人員，必須經(jīng)專門的安全技術(shù)培訓(xùn)并經(jīng)考核合格，取得《中華人民共和國(guó)特種作業(yè)操作證》后，方可上崗作業(yè)。
(2)不得在雷電、狂風(fēng)、暴雨、濃霧、霜凍、高溫、極寒、冰雪等惡劣氣象條件下進(jìn)行裸藥效果件制造作業(yè)，遵守國(guó)家關(guān)于煙花爆竹高溫停產(chǎn)或極端天氣等緊急情況下停止生產(chǎn)的規(guī)定。
(3)保持作業(yè)場(chǎng)所清潔、衛(wèi)生、干凈；保證作業(yè)場(chǎng)所安全疏散出口暢通無(wú)阻；作業(yè)場(chǎng)所半成品堆碼整齊、工具輔件擺放有序，做到地面無(wú)粉塵，屋角無(wú)殘?jiān)?/p>
(4)作業(yè)人員應(yīng)佩戴自吸過(guò)濾式防塵口罩，應(yīng)穿戴緊口棉麻質(zhì)長(zhǎng)袖長(zhǎng)褲工作服，不準(zhǔn)穿化纖衣服、短褲、裙子、硬底鞋、拖鞋和普通膠鞋進(jìn)入危險(xiǎn)車間，不準(zhǔn)赤膊、赤腳進(jìn)入危險(xiǎn)品生產(chǎn)區(qū)。
(5)實(shí)現(xiàn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)“三定”(定員、定量、定級(jí))管理?！叭ā笔菬熁ū衿髽I(yè)安全管理最核心的要素。生產(chǎn)裸藥效果件應(yīng)嚴(yán)格遵守每棟危險(xiǎn)性建筑物安全技術(shù)參數(shù)的要求，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)不超員、藥物不超量、不改變建筑物的危險(xiǎn)等級(jí)。
(6)在混合、造粒、篩選、筑藥、壓藥、切藥等危險(xiǎn)作業(yè)時(shí)，必須遵守操作過(guò)程中的“輕、穩(wěn)、準(zhǔn)”三字綱要，做到“三輕”(輕拿、輕放、輕操作)，遵守“六不準(zhǔn)”(不準(zhǔn)拖拉、碰撞、摩擦、翻滾、拋摔、擠壓)的安全作業(yè)規(guī)程。
4 結(jié)論
(1)煙火藥裸件在受到外界能量的作用下，特別在明火、雷擊和物體打擊下，發(fā)生爆炸事故的可能性最大；操作人員的不安全行為在無(wú)有效監(jiān)控防范措施的情形下，引發(fā)爆炸事故的可能性排在第二位。
(2)煙火藥裸件制作過(guò)程中，應(yīng)從人、機(jī)、料、法、環(huán)全方位管控作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，特別是要加強(qiáng)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)細(xì)節(jié)的安全管理，提高從業(yè)人員對(duì)高危工序的認(rèn)知水平和安全操作技能，是防范事故風(fēng)險(xiǎn)的有效途徑。
(3)裸藥效果件制作中引入新型環(huán)保材料和新型自動(dòng)化工藝所帶來(lái)的新的風(fēng)險(xiǎn)還有待進(jìn)一步認(rèn)識(shí)，其安全對(duì)策措施還有待進(jìn)一步研究。
