钢桶灌装中的静电火灾事故

编译/高吉峰

1 事故描述

2017年10月29日13时左右，位于美国艾奥瓦州得美因市的巴顿溶剂公司化学品灌装厂发生了火灾和一系列的爆炸事故。最初的爆炸发生在钢桶灌装乙酸乙酯（一种可燃溶剂）的过程之中，见图1。

一名操作人员将一个装料软管放置在钢桶上部的装料口，并在软管上放置一个钢制重物来固定这个软管，在打开阀门开始灌装乙酸乙酯之后，这名操作人员开始进行其它作业。在这个钢桶灌装期间，他听到了爆炸声，立即转身看见了这个钢桶笼罩在火焰之中，装料软管掉落在地面上，正在排放乙酸乙酯。火焰迅速蔓延到木制框架的仓库，点燃了大量的可燃和易燃液体。

爆炸产生大量的烟雾、飞起的油桶和碎片，造成一名雇员和一名消防队员受了轻伤，工厂附近人员撤离。仓库主结构被摧毁，巴顿溶剂公司的业务被迫中断。

美国化学安全委员会（CSB）发布这个案例研究强调：在处理可燃液体时，需要进行有效的连接和接地，并严格遵守防火规范。

2 乙酸乙酯的可燃性

美国防火协会（NFPA）30的标准——可燃液体规范表明，乙酸乙酯属于Ⅰ级可燃液体。NFPA 704——紧急反应时物质危险性确认的标准体系表明，乙酸乙酯具有较高的可燃危险性（等级3）。

CSB确认：在事故发生时，钢桶灌装开口附近形成了一个可燃性蒸气—空气的混合物。在桶体与灌装管上的金属部件之间（包括钢制配重）的静电放电（火花）可能点燃了这个蒸气—空气的混合物。

3 连接和接地

当液体输送期间通过管道、阀门和过滤器时，静电就能够产生。合理的连接和接地能够确保静电不积累和放电。静电火花已经被确定能够点燃许多种可燃液体的蒸气—空气混合物。

连接是一种导电连接的方法，即通过导线或者直接接触的方式连接到导电物体（例如，从输液管到钢制罐体的连接），平衡它们各自的电势，防止火花产生。

接地是连接一个导电性物体（例如，储罐、包装桶）到大地，将积累的电荷向大地消散，将雷电或静电引入大地，使之远离人员和设备（见图2）。

4 装料喷管和软管

因为装料喷管的钢制部分和软管配件（钢制配重）没有进行连接和接地处理，所以，CSB的结论是：静电可能积累在这些部件上，并且对不锈钢桶体进行了放电，点燃了灌装期间装填口附近积累的蒸气。

在灌装期间，这个包装桶放置在一个接地的重量计量秤上，并且依据目击证人的描述，在操作人员开始灌装操作之前，他在包装桶上安装了一个接地连接的夹子。然而，喷管的钢制部分、合成橡胶软管和输送机泵并没有与钢桶进行连接。

为了防止液体通过软管和喷管时出现静电荷积累现象，连接用的软管包含一条导电性的导线或者纤维。这个喷管由绝缘塑料制成，但是带有一个不锈钢球阀，并且安装有一个钢制的快速接头。这个钢制配重（通过一条金属线连接到球阀手柄上） 目的是防止液体灌装期间，喷管从钢桶中弹出来。所有这些导电性部件都与大地隔离，因此怀疑它们可能产生静电荷积累和放电现象。

5 上部装料

巴顿溶剂公司化学品灌装采用储罐或者包装桶的上部灌装（喷溅灌装）方式。灌装设备上未接地的金属部件可能积累了静电荷并对钢制桶的外壁进行了放电，点燃了灌装口附近的蒸气。

合理的连接和接地，或者其他安全措施能够减低静电点燃的可能性。

与接地的金属桶相连的金属喷管或者斜管不能积累静电荷。NFPA77——推荐的静电处理方法规定：小型金属罐和IBCs（中型金属罐）如果可能应该底部装料，并且在斜管浸入液面以下150 mm之前，灌装速度应该不大于1m/s。图3 描绘了适宜于可燃液体的金属灌装喷管和灌装软管的斜管使用方法。

6 火灾的隔离和控制

可燃液体灌装区域毗邻可燃物品储存仓库。隔离这两个区域的隔离墙不具有防火功能，并且位于这两个区域之间的大型非防火门始终处于开启状态，且没有配备自动关闭装置。CSB认为缺少有效隔离助长火焰快速地蔓延到仓库区域。

这个仓库有一个自动喷淋灭火系统，但是没有覆盖经常储存可燃液体的灌装区域。巴顿公司的财产保险公司在事故之前已经建议：巴顿公司在包装区域安装一个自动灭火系统。

这次火灾首先开始于灌装区域，然后快速地蔓延到仓库区域。仓库的自动灭火系统是在灌装区域的火势已经很大之后才启动的，已经无力扑灭这个火灾。

如果在灌装区域安装一个自动灭火系统，并且在这个区域设置防火墙和防火门与仓库区域进行隔离，那么这个火灾应该在它蔓延到仓库之前就被扑灭或者控制住。

7 有关可燃液体安全处理和储存的重要教训

a）确保灌装喷管和软管这类设备经过连接和接地处理，并且其设计要满足可燃液体的使用条件。巴顿公司使用的灌装喷管和软管没有进行连接和接地处理，并且其设计也不适宜于可燃液体的使用条件。

b）在进行上部灌装便携式桶时，使用经过连接和接地处理的金属斜管。虽然在这次事故中，缺少灌装斜管不是一个事故原因，但是NFPA77推荐使用一个经过接地处理的金属斜管。

c）在可燃液体的灌装区域安装自动灭火系统。灌装区域安装的自动灭火系统应该能够控制火焰快速地向仓库区域蔓延。

d）将可燃液体的灌装区域与储存区域隔离开来。利用防火墙和防火门对仓库进行合理的隔离应该有助于防止火焰蔓延到仓库区域。

（原文：美国化学安全和危险调查委员会）