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摘要：無論在日常生產過程中，還是檢維修、保養和改造過程中,化工企業都存在臨時使用防爆設備的情況。眾所周知，化工企業內存在爆炸性氣體環境，在這種環境中必須使用防爆設備。通常爆炸性氣體環境又劃分為不同的爆炸危險區域等級，不同的環境等級對設備的防爆類型要求不同；如果錯誤地使用了不符合爆炸危險區域等級的防爆設備，就可能會導致安全事故。本文通過一家化工企業在臨時使用防爆設備時，由于使用了錯誤類型的防爆設備導致發生安全事故的例子來探索化工企業對在爆炸性氣體環境中如何正確選擇符合爆炸危險區域等級要求的防爆設備，如何在日常工作中做好對臨時使用防爆設備的安全管理來確保化工企業的安全生產。

關鍵詞：化工企業；臨時使用；防爆設備；安全管理

2016年3月3日，某石化倉儲公司發生了一起汽油儲罐閃爆并著火燃燒的事故。當天中午12時30分，該公司現場操作班的班長接到對固定頂結構的T2510汽油儲罐實施清罐作業的指令后，帶領3名操作員到現場將T2510汽油儲罐內剩余的少量汽油使用電泵抽到槽車內；下午約13時許將儲罐內汽油抽完。此后，1名現場操作員拆掉儲罐的下部人孔口蓋板，觀察儲罐內是否還有余料；另一名操作員拆掉儲罐底閥的端板，準備收集尾料。約13時30分確認該汽油儲罐內無物料后，指令槽車出庫過磅。完成上述工作步驟后，當班班長又帶領2名操作員在已經拆掉蓋板的T2510汽油儲罐的下部人孔口處臨時安裝了一臺防爆風機，經檢查合格后通知電工送電。當防爆風機啟動的瞬間，現場一名操作員聽到防爆風機處有異常聲音，抬頭看見防爆風機上出現一團明火，緊接著發生儲罐閃爆并著火。接警后，企業專職消防隊迅速到達現場，及時撲滅了這起火災。在這起事故中，為什么使用防爆風機會導致爆炸事故呢？到底是防爆風機有故障，還是人為的操作失誤，事故中的原因值得思考和探討。以下通過對爆炸性氣體環境和防爆設備選型來闡述引發化工企業爆炸事故的相關知識及發生事故的原因。

1爆炸性氣體環境的分類

又稱化學加工工業，泛指生產過程中化學方法占主要地位的過程工業。人們常將生產、儲存、使用、經營、運輸危險化學品的單位，即危險化學品生產經營單位，簡稱為化工企業。在化工企業中生產、儲存和使用大量的危險化學品，這些危險化學品中許多為易燃易爆類的危險化學品，會揮發出易燃易爆的氣體，如果積聚就會形成爆炸性氣體環境。1.1爆炸性氣體環境區域劃分作者:單位:現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)第3.2.1條規定：爆炸性氣體、可燃蒸氣與空氣混合形成爆炸性氣體混合物的環境，按其出現的頻繁程度和持續時間可分為以下3個區域等級：(1)0級區域(簡稱0區)，在正常運行情況下，爆炸性氣體混合物連續出現或長期出現的環境。正常運行是指正常的開車、運轉、停車，可燃物質產品的裝卸，密閉容器的開閉，安全閥、排放閥以及所有工廠設備都在其設計參數范圍內工作的狀態。非正常運行情況是指有可能發生設備故障或誤操作的情況。(2)1級區域(簡稱1區)，在正常運行時可能出現爆炸性氣體混合物的環境。(3)2級區域(簡稱2區)，在正常運行時不太可能出現爆炸性氣體混合物的環境，即使出現也是短時存在的爆炸性氣體混合物的環境。從本條規定中可以看出本起事故中汽油儲罐在正常運行時，儲存汽油后會出現揮發，產生爆炸性氣體，并且連續長期出現，可將儲罐內部劃為0區；而儲罐頂部因存在呼吸閥、排氣孔使少量汽油的揮發氣體溢出，導致在呼吸閥、排氣孔的周邊可能出現爆炸性氣體混合物，但由于儲罐外部比較空曠，通風良好，出現的爆炸性氣體混合物容易擴散，通過空氣稀釋爆炸性氣體濃度，從而降低到混合物的爆炸極限濃度的下限以外，轉變成相對安全的非爆炸危險區域，因此，可將儲罐頂部呼吸閥、排氣孔周邊一定范圍內劃分為1區；儲罐外部四周的其它部分，則可能在故障情況下出現或者短時存在的爆炸性氣體混合物，可將之劃分為2區。1.2氣體的釋放源級別劃分作者:單位:根據國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)第3.2.3條規定：釋放源應按可燃物質的釋放頻繁程度和持續時間長短分為連續釋放源、一級釋放源、二級釋放源，釋放源的分級應符合下列規定：(1)連續級釋放源應為連續釋放或預計長期釋放的釋放源。下列情況可劃分為連續釋放源：a．沒有用惰性氣體覆蓋的固定頂蓋貯罐中的易燃液體的表面；b．油、水分離器等直接與空間接觸的易燃液體的表面；c．經常或長期向空間釋放易燃氣體或可燃液體的蒸氣的自由排氣孔和其它孔口。(2)一級釋放源應為在正常運行時，預計可能周期或偶爾釋放的釋放源。下列情況可劃為一級釋放源：a．在正常運行時，會釋放可燃物質的泵、壓縮機和閥門等的密封處；b．貯有可燃液體的容器上的排水處，在正常運行時，當水排掉時，該處可能會向空間釋放可燃物質；c．正常運行時，會向空間釋放可燃物質的取樣點；d．正常運行時，會向空間釋放可燃物質的泄壓閥、排氣孔和其他孔口。(3)二級釋放源應為在正常運行時，預計不可能釋放，當出現釋放時，僅是偶爾和短期釋放的釋放源。下列情況可劃為第二級釋放源：a．正常運行時，不能出現釋放可燃物質的泵、壓縮機和閥門的密封處；b．正常運行時，不能釋放可燃物質的法蘭、連接件和管道接頭；c．正常運行時，不能向空間釋放可燃物質的安全閥、排氣孔和其它孔口處；d．正常運行時，不能向空間釋放可燃物質的取樣點。從本條規定中可以看出本起事故中汽油儲罐在正常運行時，儲罐內部儲存的汽油后會產生揮發，因此儲罐內部為連續級釋放源；而儲罐的頂部存在呼吸閥、排氣孔的周邊為一級釋放源；儲罐外部四周的其它部分為二級釋放源。儲罐下部的人孔口在拆掉蓋板打開人孔口前為二級釋放源；但當拆掉蓋板打開人孔口后，該處與儲罐內部一樣屬于符合沒有用惰性氣體覆蓋的固定頂蓋貯罐中的易燃液體的表面，應確定為連續級釋放源。根據國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014第3.2.5條的規定，存在連續級釋放源的區域劃分為0區，存在一級釋放源的區域劃分為1區，存在二級釋放源的區域劃分為2區。因此儲罐下部的人孔口處在打開前屬于2區，打開后為0區。1.3爆炸危險區域范圍作者:單位:根據國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)附錄B.0.1第3款的規定：對于可燃物質重于空氣的貯罐，爆炸危險區域的范圍劃分宜符合下列規定：(1)固定式貯罐，在罐體內部未充惰性氣體的液體表面以上的空間可劃分為0區；(2)以放空口為中心，半徑為1.5m的空間和爆炸危險區域內地坪下的坑、溝可劃分為1區；(3)距離貯罐的外壁和頂部3m的范圍內可劃分為2區；(4)當貯罐周圍設圍堤時，貯罐外壁至圍堤，其高度為堤頂高度的范圍內可劃分為2區。在本起事故中，由于汽油揮發出的氣體比空氣重，當拆掉蓋板打開儲罐的下部人孔口之前，貯罐的爆炸危險區域范圍如下圖1所示：由于儲罐的人孔口的直徑通常為DN450～600mm，而儲罐的排氣口直徑通常為DN50~100mm，并且通常安裝有呼吸閥或對儲罐內充氮氣進行保護。當拆掉蓋板打開儲罐的下部人孔口之后，揮發出來的氣體量遠大于通過排氣口揮發的氣體量，因此不能將人孔口與排氣口同等對待，儲罐的人孔口周邊一定范圍內應當按0區對待。

2爆炸性氣體環境的設備選型

化工企業的固定設備通常由具有化工設計資質的設計院設計設備選型，大型的化工企業在建設過程中還聘請了專門的設備工程師進行監督檢查，因此對于化工企業的固定設備的選型能夠保證符合爆炸危險區域的要求。但對于臨時設備的管理則存在漏洞，對設備的防爆等級是否滿足爆炸危險區域的要求重視不夠，導致員工認為只要是防爆設備就可以使用在爆炸危險區域的誤解，出現錯誤使用不符合爆炸危險區域要求的防爆設備的情形。現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)第5.2.2條的規定，適用0區的設備可以使用在1區和2區內，適用1區的設備可以使用在2區內；但適用1區和2區的設備不能使用在0區內，2區的設備不能使用在0區和1區內。如果錯誤地使用不符合爆炸危險區域要求的防爆設備，就可能會導致安全事故。現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)第5.2.3條的規定：防爆電氣設備的級別和組別不低于該爆炸性氣體環境內爆炸性氣體混合物的級別和組別，電氣設備允許的最高表面溫度不超過可能出現的任何氣體或蒸氣之間引燃溫度。從本條規定中可以看出適用氣體/蒸氣分級IIC級的設備可以適用于IIA、IIB級，IIB級的設備可以適用于IIA級，但不能將IIA級的設備適用于IIB、IIC級，也不能將IIB級的設備適用于IIC級，否則將會發生安全事故。從本條規定中可以看出溫度組別T1級的電氣設備可以適用于T1~T6級，T2級的設備可以適用于T2~T6級，但不能將T2級的設備適用于T1級，不能將T6級的設備適用于T1~T5級，否則可能會發生安全事故。從上述規定可以看出爆炸性氣體環境中的設備選型需要根據爆炸危險區域、爆炸性氣體級別、設備的最高表面允許溫度以及氣體/蒸氣引燃溫度來確定。例如一臺防爆標志為“ExdIICT4”的設備(見下圖2)為隔爆型、適用于1區(可適用于2區)，適用于IIC級(可適用于IIA、IIB級)、電氣設備允許的最高表面溫度135℃的環境。示例：液體0區排氣孔，1區圍堤坑，1區地坪3.0mR1.5m2區2區圖1爆炸危險區域范圍圖在本起事故中，該公司使用的防爆風機的防爆標志為“ExdIIBT4”，該防爆風機為適用于1區的隔爆型風機，氣體/蒸氣分級為IIB類，允許的最高表面溫度為135℃的設備。前面已經分析得出，當拆掉蓋板打開人孔口后，儲罐的人孔口周邊一定范圍內應當按0區對待；同時，從國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》(GB50058-2014)附錄C中查出，石油(包括車用汽油)，應使用氣體/蒸氣分級為IIA類，溫度組別為T3的防爆設備。本起事故中將適用于1區等級的設備錯誤地用于0區，將溫度組別為T4級的設備錯誤地適用于T3級。因此，本起事故的直接原因是臨時使用的防爆設備不符合爆炸危險區域要求，屬于使用了錯誤設備。

3臨時使用防爆設備的安全管理

前面，我們分析了一家化工企業臨時使用了錯誤的防爆設備導致發生安全事故的原因，那么在日常工作中化工業企應當如何對臨時使用防爆設備進行安全管理，避免發生類似的事故呢？我們認為應當做好如下安全管理工作。3.1做好防爆知識的教育培訓作者:單位:對包括外包工程人員在內的員工進行爆炸性氣體環境的劃分和防爆設備分類方面的教育培訓，具體為：(1)對企業生產儲存裝置現場的爆炸性氣體環境進行劃分，對員工進行教育培訓，讓員工牢記各個爆炸危險區域的類別；或者通過舉例的方式讓員工能夠清楚爆炸性氣體環境的分類，自行判斷企業內哪些區域為0區、1區和2區。(2)通過將企業現有各類防爆設備以圖片展示的形式讓員工能夠讀準設備防爆標志的文字含義，掌握防爆設備的類型以及適用的爆炸危險區域范圍。(3)通過招聘和內部培養的方式配備精通防爆設備的專業防爆人員負責企業的防爆設備的檢查和檢測，并對相關員工進行防爆設備知識的教育培訓。(4)教育培訓之后進行必要的考試或現場考核，以確保員工能夠準確的對爆炸性氣體環境的區域進行劃分、掌握防爆設備的類型及適用范圍。3.2進行防爆設備標識化管理作者:單位:對企業現有的，特別是對可移動的防爆設備進行清查，在設備上直接標識或設置標識卡，注明適用哪類防爆區域，禁止使用區域等，實行可視化管理。對新采購的防爆設備在入廠時做好標識。對外來的防爆設備安排專業防爆人員進行入廠檢查，確認適用的區域范圍，并進行標識。3.3做好維修和保養后的防爆設備的防爆認定防爆設備進行維修和保養后，可能會出現防爆間隙接合面或結構間隙超過規定值、隔爆外殼嚴重變形或出現裂紋、隔爆接合面嚴重銹蝕或有凹坑、連接螺栓沒有壓緊而達不到不傳爆的要求、電纜進出線口沒有使用合格的密封膠圈或根本沒有密封膠圈、不用的電纜接線孔口沒有使用合格的密封擋板或根本沒有密封擋板、配件安裝不到位或丟失等等導致設備的防爆功能失效的情形。因此，對維修和保養后的防爆設備應由專業防爆人員進行防爆認定，確保防爆設備的防爆功能完好。3.4做好爆炸性氣體環境區域的風險分析，注明使用防爆設備的類型在有爆炸危險區域進行動火、進入受限空間、臨時用電、吊裝等工作需要臨時使用防爆設備的場所辦理相關票證時，在票證單上的風險分析欄注明爆炸危險區域的類別和使用防爆設備的級別，以避免錯誤使用不符合防爆等級要求的防爆設備。3.5必要的臨時措施作者:單位:當出現現有的臨時設備級別不能符合爆炸危險區域等級要求而又必須使用時，可采取一些必要的臨時措施，確保符合爆炸危險區域等級的要求。就本起事故來說，可將防爆標志為“ExdIIBT4”的防爆風機安裝在T2510汽油儲罐下部人口10m之外的上風側，通過送風筒將風輸送到T2510汽油儲罐內。這項措施實質上將防爆風機從本起事故中的0區場所轉移到1區或1區之外的場所使用，滿足這臺防爆風機的適用條件。在化工企業中通常可采取臨時措施有：(1)采用符合防爆要求的氣體驅動或液體驅動的設備。(2)給非防爆設備制作一個鐵制高強度的密封外殼，外殼的接合面或結構間隙必須達到一定的規定數值，如接合面達到25mm以上，孔洞口嚴格密閉，滿足隔爆型防爆設備的要求。(3)給非防爆設備制作一個基本密封的箱子，裝上壓力表，通過壓縮空氣或空氣壓縮機供氣、通過氮氣裝置供氣等，保持箱內的氣體壓力高于外部的壓力。(4)根據現行國家標準《爆炸危險環境電力裝置設計規范》[1](GB50058-2014)第3.2.5條的規定：當通風良好時，可降低爆炸危險區域等級；當通風不良時，應提高爆炸危險區域等級。加強通風，改變設備安裝處的爆炸危險區域等級，以滿足防爆設備的使用環境。(5)通過使用送風機創造一個安全的環境，確保該環境內無爆炸性氣體或不會出現爆炸性氣體，將設備安裝在此環境之中。(6)將非防爆設備安裝在無防爆要求的安全區域，將低于爆炸危險區域等級要求的防爆設備安排在遠離爆炸危險區域等級場所一定距離的上風側，設置實時檢測爆炸性氣體濃度的儀器，并采取聯鎖控制和專人監護措施。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部,K中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.GB50058-2014爆炸危險環境電力裝置設計規范[S].北京：中國標準出版社，2014.

作者:鮑傳寶 單位:廣東省危險化學品應急救援東莞基地