當前,我國正處于粉塵爆炸的高發(fā)期,存在爆炸性粉塵的企業(yè)“量大面廣”,治理難度大,特別是2014年江蘇昆山“8·2”粉塵爆炸事故,造成75人死亡,185人受傷,引起了全社會的廣泛關注。實際上,美國、德國、日本等發(fā)達國家在工業(yè)化高速發(fā)展時期,都曾出現過粉塵爆炸事故多發(fā)的情況,這些國家通過近幾十年時間的治理已取得了較好的效果。通過總結研究這些國家在防范粉塵爆炸方面的成功經驗,可以給我國粉塵防爆帶來許多啟示。
一、美國
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一般而言,發(fā)達國家粉塵防爆標準主要分為四大類:通用標準、技術標準、產品標準和管理標準。完善的標準體系是美國防范粉塵爆炸的成功因素之一。早在20世紀40年代中期,美國就開始建立粉塵防爆的國家標準。到上世紀70-80年代,面對粉塵爆炸事故頻發(fā)的局面,粉塵防爆研究更為活躍,形成了美國防火協會標準(nfpa),為世界兩大權威標準化組織之一。
美國的粉塵防爆標準體系是以美國防火協會標準(nfpa)為主,主要包括:nfpa484《可燃金屬標準》、nfpa61《農產品及食品加工裝置中火災與粉塵爆炸的預防標準》、nfpa499《可燃粉塵分類和化工工藝區(qū)域中電氣裝置危險區(qū)域設置分類推薦實施規(guī)程》、nfpa654《可燃性固體顆粒的生產、加工和搬運中防火和防塵爆標準》等。從內容上看,這些標準不僅包含常規(guī)粉塵的通風及防爆技術要求,而且還詳細規(guī)定了特殊可燃粉體具體防爆規(guī)程。從操作性看,這些標準可操作性強,如nfpa654標準,就從粉塵管理、點火源管理、減輕事故損害三個方面做了詳細規(guī)定,對消除粉塵爆炸隱患、防范粉塵爆炸事故起到了很大的作用。
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美國在建立完善的防爆基礎類、管理類標準基礎上,針對近年來出現的許多新的粉塵和粉塵處理方式,前瞻性地預防事故發(fā)生。例如:生產加工的高級化使得粉塵更加微細,資源循環(huán)利用以及垃圾處理過程中對各種不明物質的處理等,在某種程度上,均提升了粉塵爆炸的潛在風險。美國粉塵防爆的預防管理主要從四個方面入手:粉塵管理、火源管理、減輕事故受害程度以及安全生產培訓。
在粉塵管理方面,美國主要是評估生產企業(yè)的粉塵危險性;采用先進生產設備,減少生產過程和通風設備中產生的粉塵量;廣泛采用集塵系統(tǒng)和集塵設備;定期檢查地面、機械設備表面以及窗戶等處的粉塵堆積狀況;及時清理堆積粉塵;將粉塵爆炸危險區(qū)域與火源以及釋放壓力的安全閥等設備隔離開來等。在安全生產培訓方面,企業(yè)高度重視職工應有的安全技術和業(yè)務培訓,特別是在高危行業(yè),使崗位管理人員和工人對于安全生產法規(guī)、粉塵防爆知識、粉塵爆炸危險場所的危險程度與防爆措施充分了解。
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先進的技術是防止粉塵爆炸事故的關鍵環(huán)節(jié)。美國較早設立了粉塵爆炸科研項目,系統(tǒng)地支持粉塵爆炸相關技術的研究,主要以爆炸性測試方法與裝置、泄爆、抑爆技術與設備等為主,在爆炸抑制系統(tǒng)以及關系到火花檢測等關鍵技術領域至少領先我國30年。在這過程中,也出現了不少專注于粉塵防爆系統(tǒng)解決方案的優(yōu)秀企業(yè),比如在安全泄放技術領域領先的bs&b安全系統(tǒng)有限公司、在工業(yè)除塵領域領先的美國唐納森集團等。唐納森除塵器的設計包含了各種防爆配置,能有效降低粉塵爆炸的風險。
二、德國
粉塵爆炸是眾多工業(yè)領域的安全隱患。縱觀歷史,在制造業(yè)發(fā)達的德國,也未能“幸免”這種風險。1965年-1980年間,德國發(fā)生各類粉塵爆炸事故768起,其中較嚴重的是木粉及木制品粉塵和糧食飼料爆炸事故。為積極應對粉塵爆炸事故,降低工廠事故發(fā)生率,德國采取了以下措施:
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大數據提供了海量數據及其處理能力,將其應用于粉塵防爆系統(tǒng)上,可以快速整合信息數據,構建起安全模型,綜合分析各類事故、自然災害和突發(fā)公共事件等。為了厘清粉塵爆炸的龐雜數據,提高安全評估機構和企業(yè)隱患排查的效率,德國政府投入了大量資金和人力,分析和評估了100余種常見的工業(yè)粉塵,在反復試驗核實之后,于2012年建立了在線的粉塵參數數據庫。通過應用海量數據庫,全國機構和企業(yè)可以免費查詢各種粉塵在具體環(huán)境中,發(fā)生燃燒和爆炸時的臨界溫度、壓力、能量等大量參數,并對生產過程中的多個參數進行分析對比,從而有效界定事物狀態(tài)是否構成安全隱患。該數據庫不僅對于安全評估等預防工作意義重大,而且對于發(fā)生粉塵爆炸事故后的事故調查工作也具有非常重要的作用,通過這個數據庫,事故調查專家能夠分析出事故發(fā)生時粉塵燃燒和爆炸的全過程,對事故發(fā)生情況一目了然,為指導事故預防,采取有針對性的對策措施,提供了決策依據。
?。ǘ┙嗤姆蹓m防爆標準體系
目前,美國和德國的粉塵防爆標準體系在國際上的權威性最高,其中德國以德國工程師協會(vdi)制定的粉塵防爆標準體系為代表。除此之外,歐盟也形成了一套防爆標準體系,基本與德國vdi類似。德國的vdi粉塵防爆標準體系主要包括粉塵爆炸泄壓標準(這與我國的《粉塵爆炸泄壓指南》內容基本一致)、評估測試粉塵危險性以及預防粉塵火災爆炸的標準要求等。
vdi標準之所以能成為權威標準。首先,該標準體系涵蓋多個方面,范圍較廣泛。由于有著深厚的基礎理論、應用研究作支撐,制訂出的系列防范粉塵爆炸參數測試類標準、技術類標準、產品標準等,都達到了減少粉塵爆炸事故和傷害程度的目的。其次,該標準體系能及時制修訂,加以完善。德國標準加快轉化步伐,逐步與國際標準接軌。最后,該標準體系操作性極強。例如,粉塵防爆產品類標準既設定了對重點設備的防火防爆標準,又設定了相關的分析和檢測標準,并進行了舉例說明,具有很強的實際應用性和可操作性。
?。ㄈ┛茖W的安全規(guī)劃和建設
加強工廠的安全規(guī)劃和建設是保證安全生產的基礎。一是從廠房規(guī)劃和配備機械設備等初始階段開始,企業(yè)就必須到由德國政府頒發(fā)評估資質的機構,聘請相關安全評估專家對新廠房進行全方位的安全生產評估。如果企業(yè)的生產活動會造成粉塵堆積,那么企業(yè)就必須嚴格按照vdi粉塵防爆標準做好粉塵防爆工作,對生產空間進行區(qū)間隔離。二是為降低粉塵爆炸造成的損害,在廠房規(guī)劃和建設中,增加隔爆、抑爆、卸爆等裝置。防范“二次爆炸”及多次爆炸引發(fā)的更大傷害,減少粉塵燃燒爆炸時產生有毒有害氣體造成的傷亡等。三是專業(yè)的評估機構將對各企業(yè)進行實地采樣,綜合分析、評估粉塵爆炸的可能性。評估機構需在掌握粉塵的普遍特性的基礎上,根據被考察企業(yè)中粉塵的具體物理、化學特性,做出盡量準確的分析和評估,以求盡可能降低事故發(fā)生的概率。
三、日本
在日本,歷史上也曾發(fā)生過嚴重的粉塵爆炸事故,最知名的是1963年11月發(fā)生的煤塵爆炸,導致458人死亡,輕重傷者達555人,成為日本戰(zhàn)后最大的煤礦事故。此后,日本雖仍有類似事故發(fā)生,但后果未再如此嚴重,這與日本對粉塵爆炸危險性的高度重視和嚴格安全管理制度等密不可分。
(一)詳盡的粉塵法律法規(guī)
及時頒布相關的法律法規(guī)、規(guī)范標準是粉塵防爆的重要保證。對存在爆炸危險性的粉塵作業(yè)場所,日本制定了相關法律對其進行了嚴格的規(guī)范管理。首先,嚴格規(guī)定了“特定工廠”的選址和建設。早在1959年3月,日本就制定了《工廠布局法》(2010年12月進行了最新修改),明確了具有排煙、污水排放、產生噪音、產生粉塵和產生振動等行為的工廠,并界定為“特定工廠”。在此基礎上,1971年6月制定的《特定工廠公害防止法》(2011年6月進行了最新修改)進一步對“特定工廠”的建設進行了嚴格規(guī)范。
其次,諸多法律法規(guī)明確規(guī)定,產生大量粉塵的工廠受到嚴格限制。例如,在日本《大氣污染防治法》中,粉塵被定義為“粉碎和篩選物質以及其他機械處理時產生的分散物,與煤煙和汽車尾氣一起定為受限制對象。”《勞動衛(wèi)生法》中,粉塵也被認定為給工作帶來危險和有害的物質?!督ㄖ飪却_保環(huán)境衛(wèi)生法》規(guī)定,漂浮粉塵量不能高于每立方米0.15mg。根據這些法律的明確規(guī)定,產生大量粉塵的工廠受到嚴格限制,必須保護員工的身體健康,控制粉塵的產生,防范粉塵爆炸事故。
?。ǘ﹪栏竦陌踩芾砼c監(jiān)督
日本高度重視粉塵爆炸的危險性,實行嚴格的安全管理與監(jiān)督。首先,日本工業(yè)規(guī)格(jis)于2002年規(guī)定了測量粉塵的方法,主要分為“jisz8817”和“jisz8818”兩種測量方法,前者測量的是可燃性粉塵的爆炸壓力和上升速度,后者測量的是可燃性粉塵的爆炸下限的濃度。其次,從頻度和強度兩方面評估粉塵爆炸的危險性。在一般的風險管理中,發(fā)生頻率越低認為越安全,但粉塵爆炸危害性極大,因此即使發(fā)生頻度很低也要評估為高風險。再次,嚴格執(zhí)行安全管理措施。例如,為了減小安全隱患,保持環(huán)境清潔尤為必要。特別是鋁和鎂類金屬粉末等危險化學品,除了采用除塵設備外,必須定期清掃粉塵。比如日本有些工廠每隔兩小時就清掃一次
?。ㄈ┐罅ν茝V除塵設備應用
除塵設備是防止粉塵爆炸事故的關鍵環(huán)節(jié)。對于冶金、有色、建材、機械等易發(fā)生粉塵防爆的行業(yè),日本近年來傾向于采用更多的行政干預,來推廣關鍵的防爆技術和產品的應用。第一,日本法規(guī)要求,產生粉塵的工廠車間必須安裝集塵器,強制企業(yè)對除塵設備的使用和安裝,以此促進除塵設備的產業(yè)化發(fā)展。第二,提高除塵設備專業(yè)化發(fā)展水平。如天野公司,作為一家專門生產除塵設備的企業(yè),研制開發(fā)出一種感知粉塵爆炸危險的教育器械。該器械顯著特點是可以了解粉塵爆炸的身體感覺,確認粉塵爆炸的情形和漂浮的各種粉塵的危險程度等。第三,日本粉體工業(yè)技術指導會定期對除塵設備進行技術指導,并制定了協會的規(guī)格以及測試方法等。
四、對我國的啟示
(一)建立健全完善標準體系
與美國nfpa、德國vdi標準體系相比,我國的標準研究工作較為滯后。首先,我國僅有通用類、管理類和防護設施及裝置3類,共15項標準。應學習和借鑒發(fā)達國家5大類相關標準體系的成功經驗,根據我國涉及防范粉塵爆炸行業(yè)特點,盡快建立健全適應我國防范粉塵爆炸特點的標準體系。其次,我國部分同類標準在使用中可操作性不如美國標準。以金屬拋光粉塵防爆為例,美國的nfpa484涵蓋了金屬生產環(huán)節(jié)的防爆、泄爆、抑爆等各個方面,但我國的gb17269《鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規(guī)程》主要規(guī)定了鋁鎂粉生產的防爆標準,對于發(fā)生爆炸后的抑爆和泄爆等補救措施沒有相關的規(guī)范。同樣,德國的vdi系列防爆標準既設定了分析和評估風險的標準,又設定相關預防技術的標準,并進行了舉例說明,具有很強的實際應用性和可操作性。研究美國和德國的粉塵防爆標準體系,對于我國結合自身特點,制修訂自己的粉塵防爆標準具有重要的意義。
?。ǘ┩七M除塵設備產業(yè)化發(fā)展
借鑒發(fā)達國家的成功經驗,加強粉塵防爆的技防和物防,大力推動相關設備產業(yè)化發(fā)展,特別是產粉車間除塵器的研發(fā),對減少粉塵爆炸事故,發(fā)揮了重要作用。然而我國企業(yè)目前使用的粉塵防爆技術及設備基本還處于美國上世紀七八十年代的水平。國內生產的具有高技術含量的產品較少,許多粉塵防爆設備都依賴進口,大大增加了企業(yè)的粉塵防爆成本。
我國粉塵爆炸防護規(guī)章制度的健全,必將推動企業(yè)生產的轉型升級,促進企業(yè)對除塵設備的使用和安裝。除塵設備行業(yè)的發(fā)展正面臨良好的機遇。據推測,到2018年,我國除塵設備制造業(yè)市場規(guī)模有望達到1000億元。因此,目前應重點做好三方面工作:一是大力推廣除塵設備示范應用,努力培育市場需求;二是將防范粉塵爆炸設備納入安全產業(yè)支持范疇,優(yōu)先給予除塵設備產業(yè)化投融資支持;三是將存在粉塵爆炸危險的企業(yè)納入安全生產專項提取費用的范疇。
?。ㄈ┐罅訌姺蹓m防爆技術改造
安全技術改造是工業(yè)領域提高安全生產的重要舉措。粉塵防爆技術改造同其他技術改造不同,直接產生的經濟效益較少,企業(yè)實施技術改造的主動性和積極性相對較低。要解決此類問題,首先,政府和科研機構要將防范粉塵爆炸技術改造列為重點攻關項目,提供技術改造專項資金。其次,要強化對企業(yè)技術改造的支撐,支持加快淘汰落后工藝技術和設備,推廣應用自動化、數字化、網絡化、智能化的先進除塵技術和裝備,減少危險作業(yè)場所的人員。最后,要鼓勵企業(yè)引進國外先進技術設備,推動企業(yè)進行消化吸收、再創(chuàng)新和集成創(chuàng)新,提升相關粉塵企業(yè)和生產車間的本質安全水平。