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喷漆烤漆房作业火灾爆炸风险分析及对策措施赵子程

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第4期作者：赵子程1 苏永明2

[导读] 摘要：为了控制喷烤漆作业火灾爆炸事故发生，运用事故树分析方法对火灾爆炸事故进行详细分析，根据最小割集、最小径集和各基本事件结构重要度确定引发喷漆火灾爆炸事故的主要危险因素，结合安全法律、法规和技术标准要求，提出了相应的预防措施，为切实加强喷烤漆作业过程中的安全生产管理工作提供了良好的理论基础。

        航空工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司黑龙江哈尔滨 150000
        摘要：为了控制喷烤漆作业火灾爆炸事故发生，运用事故树分析方法对火灾爆炸事故进行详细分析，根据最小割集、最小径集和各基本事件结构重要度确定引发喷漆火灾爆炸事故的主要危险因素，结合安全法律、法规和技术标准要求，提出了相应的预防措施，为切实加强喷烤漆作业过程中的安全生产管理工作提供了良好的理论基础。
        关键词：喷烤漆；火灾；爆炸；事故树分析
        1.背景分析
        在航空工业生产中，基于防腐蚀、装饰和实现特殊功能的目的，大量采用喷漆工艺。目前漆料其成膜物质体系主要是环氧树脂、聚氨酯树脂、极少数氨基和乙烯基树脂，喷漆前需进行漆料的稀释与调制，后使用压缩空气或静电等方式将漆料雾化附着在产品表面。油漆及稀释剂中存在大量易燃、易爆和易挥发液体，通过喷枪雾化后逸散于工作场所内，当与空气混合达到爆炸极限时，遇到最小点火能量即可发生火灾爆炸事故，造成严重的人身伤亡、财产损失和环境破坏。
        2003年7月21日上午，慈溪市观海卫镇一家专业涂装生产喷漆工厂因喷漆现场电气线路短路打火引发爆炸事故，造成2人死亡，4人严重烧伤，7间房屋损毁；2005年4月27日中午，泰州市九龙镇减震器厂烤漆车间因作业现场静电打火引发火灾事故，过火面积100㎡。
        目前公司喷漆作业有水幕喷漆和喷烤一体房喷漆两种，其中喷烤一体房喷漆作业进行零部件喷漆、流平、烘干等流程，因属密闭空间作业，漆雾局限，且含有烘干加温系统，存在高温气体和高温表面，增加了明火源，作业环境危险因素复杂，发生火灾、爆炸事故风险较高。
        本文采用事故树分析方法分析、评价喷烤漆作业火灾爆炸事故最小割集、最小径集和基本事件结构重要度，确定火灾爆炸控制管理要点，针对性提出防止喷烤漆作业火灾爆炸事故的对策措施。
        2.事故树基本理论
        2.1 事故树理论介绍
        事故树分析(Fault Tree Analysis，简称FTA)是安全系统工程中常用的一种分析方法。1961年，美国贝尔电话研究所的维森(H．A•Watson)首创了FTA并应用于研究民兵式导弹发射控制系统的安全性评价中，用它来预测导弹发射的随机故障概率。接着美国波音飞机公司的哈斯尔(Hassle)等人对这个方法又作了重大改进，并采用电子计算机进行辅助分析和计算。1974年，美国原子能委员会应用FTA对商用核电站进行了风险评价，发表了拉斯姆逊报告(Rasmussen Report)，引起世界各国的关注。目前事故树分析法已从宇航、核工业进入一般电子、电力、化工、机械、交通等领域，它可以进行故障诊断、分析系统的薄弱环节，指导系统的安全运行和维修，实现系统的优化设计。
        2.2 事故树理论优点
        事故树分析（FTA）是一种演绎推理法，这种方法把系统可能发生的某种事故与导致事故发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的树形图表示，通过对事故树的定性与定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供可靠依据，以达到预测与预防事故发生的目的，事故树分析的一般程序如图1。

        图1 事故树分析一般程序
        3.事故树分析
        3.1.绘制事故树
        本文取“喷漆作业火灾爆炸事故”作为事故树顶上事件，以点火源和漆雾达到爆炸极限作为中间事件，结合公司使用的喷烤漆房设备、作业情况和类似事故案例，确定了15个中间事件和32个基本事件，并绘制事故树。见图2。

        图2 喷漆作业火灾爆炸事故树
        3.2 事故树定性分析
        根据图2事故树结构，求取事故树的最小割集或最小径集，以及基本事件的结构重要度，根据定性分析的结果，确定预防事故的安全对策措施。
        3.2.1 确定最小割集
        利用事故输入事件和输出事件“逻辑门”关系，利用“布尔代数”法进行计算。本文中事故树布尔表达式如下：
        T=M1M2=(M3+M4+M5+M8+M9) (M11+M13+M14)=[(X1+X2+X3+M12)+( X5+ X6+X7+X8)+ M6M7+(X14+X15)+ X16 M10] [( X20+ X21) ( X24+ X25+X26+X27) ( X28+ M15)]= [(X1+X2+X3+ X22X23)+( X5+ X6+X7+X8)+ (X9+ X10) ( X11+ X12 +X13)+( X14+ X15)+ X16 (X17+X18+X19)] [(X20+X21) (X24+X25+X26+X27) ( X28+ X29+ X30+X31+X32)]
        利用布尔代数法进行计算，喷漆作业火灾爆炸事故最小割集为760个，因数目庞大，不利于定性分析，故决定选用最小径集分析
        3.2.2 确定最小径集
        如下：
        T’=M1’+M2’=(M3’•M4’•M5’ •M8’ •M9’)+(M11’ •M13’ •M14’)=[(X1’ • X2’•X3’• M12’) • ( X5’ • X6’ •X7’ •X8’) • (M6’+M7’) •( X14’+ X15’)•(X16’+M10’)]+ X20’ X21’ + X24’ X25’ X26’X27’+ X28’ M15’ = [(X1’• X2’•X3’• (X22’+X23’) ] •( X5’ • X6’ •X7’ •X8’) •( X9’ X10’ +X11’ X12’ X13’ ) •( X14’ X15’) • (X16’+ X17’ X18’ X19’)+[ X20’ X21’ + X24’ X25’ X26’X27’+( X28’+ X29’+ X30’+X31’+X32’)]
        最小径集意义如下：
        P1~ P8：明火，电火花，静电火花，撞击火花，雷击，烘干系统超温；
        P9：现场喷漆，现场调漆；
        P10：通风不良；
        P11：可燃气体探测系统缺陷。
        3.2.3基本事件结构重要度分析
        基本事件结构重要度判定有多种方法，本文采用计算近似判别值进行为预防喷烤漆作业火灾爆炸事故，提高作业安全性，根据安全法律法规和技术标准要求，提出具体安全管理措施如下：

        4.1 作业现场安全管理措施：
        （1）喷漆作业应限于喷漆室、喷漆房或喷漆区内进行，严禁在无标准通排风环境下的喷漆作业；严禁在喷漆现场调漆，在专用调漆间调漆作业；
        （2）涂漆前处理、喷漆、漆料调制等应与其他生产工序隔开布置；前处理间、喷涂间、二级油漆库、调漆间耐火等级应不低于二级；调漆（含有机溶剂）间应单独设置，并与火灾、爆炸危险区（1区）的安全距离应大于6m；
        （3）涂装前处理、涂装作业应采用封闭作业方法并使作业空间保持微负压。
        4.2 通风系统对策措施：
        （1）喷漆室应采用独立的排风系统，手动喷漆室排出的空气不宜进人喷漆室再循环使用。大型喷漆室除应配置排风系统外，还应配置送风系统，冬季送风温度不应低于12℃；
        （2）喷烘两用喷漆室通风系统应使排出气流中各溶剂蒸气的浓度低于其燃烧极限下限值的25%；
        （3）喷烘两用喷漆室内表面应经常清理，以尽量减少可燃物的沉积；
        （4）喷漆设备、烘干设备和通风系统应有连锁装置。
        4.3 可燃气体探测系统对策措施：
        （1）大型喷漆室宜设置多点可燃气体检测报警仪，其报警浓度下限值应调整在所监测的可燃气体浓度(体积)爆炸极限下限的25%；
        （2）应对作业区域按照GB 50058、AQ 3009的相关规定划分危险等级，高度危险区域（1区、11区）应设置安全报警装置，并与自动灭火装置连锁；
        （3）喷漆区和爆炸危险区域2区(见GB 50058)内不应设置有引起明火、火花的设备和外表超过喷涂涂料自燃点温度的设备；
        4.4 控制明火、电火花和撞击火花对策措施：
        （1）严禁作业区域吸烟；
        （2）喷烤漆房内严禁动火作业，作业区域30m内动火作业需进行动火作业审批；
        （3）喷烤漆房维保制度中严格电气系统检查制度，喷烤漆房电路开关、照明和电器线路等均要保证可靠运行；
        （4）喷烤漆房内的电器、照明灯选择应根据AQ3009-2007《危险场所电器安全防爆规范》进行型号选择，并合理安装，定期检验；
        （5）正在进行喷涂作业的喷漆区不应使用任何便携灯。如喷漆区内无法用固定灯具照明的区域，在使用便携灯具时应符合1区的要求。
        （6）严禁使用发火材质（黑色金属）工具；
        （7）严禁穿钉鞋。
        4.5 控制雷电火花对策措施：
        （1）根据GB50057《建筑物防雷设计规范》进行喷烤漆房和喷漆工段、厂房的防雷设计与施工；
        （2）防雷接地电阻小于10Ω，与防静电接地共用时接地电阻小于1Ω；
        （3）每年定期进行防雷检测。
        4.6 控制静电火花对策措施：
        （1）喷漆室内所有金属制件(送排风管道和输送可燃液体的管道)，应具有可靠的电气接地；
        （2）喷漆室或喷漆房的所有导电部件、排气管、喷漆设备、被喷涂的工件、供漆容器及输漆管路均应可靠接地，设置专用的静电接地体，其接地电阻值应小于100Ω;带电体的带电区对地的总泄漏电阻值应小于1×106Ω；
        （3）严格根据工艺和安全技术要求规定压力使用压缩空气，并保障压缩空气管路可靠接地；
        （4）喷烤漆房入口处设置人体导静电杆，进入现场人员进行静电导除；
        （5）严禁作业人员穿化纤衣物，必须穿戴防静电喷漆服装。
        4.7 烘干系统对策措施：
        （1）烘干室及循环风管应有良好的保温层，外壁温度不应高于室温15℃；烘干室与燃烧装置间的连接管应采用非燃材料隔热，外壁温度不应超过70℃；
        （2）烘干室应设置导除静电的接地，其接地电阻值应符合要求；
        （3）装有电器设备的烘干室其金属外壳应有PE线，接地电阻值应符合要求；
        （4）烘干室外部电器、导线应使用耐高温的绝缘层；接线端子应设有防护罩；
        （5）燃油、燃气烘干室的窥视窗应能清晰监视火焰情况；熄火保护装置应具备燃烧器熄火时自动切断燃料供给的功能；
        （6）烘干室应设置温度自动控制报警装置，并定期由专业厂家校验；
        （7）烘干室排气管上应安装防火阀，当烘干室内发生火灾时，应能自动关闭阀门，同时使循环风机和排风机自动停止工作。
        4.8 安全警示对策措施：
        根据GB2894《安全标志及其使用导则》、GBZ158《工作场所职业病危害警示标识》和GB 14444-2006 《涂装作业安全规程喷漆室安全技术规定》，在喷烤漆房入口明显处设置“严禁烟火”、“严禁穿化纤衣物”、“严禁穿钉鞋”、“当心火灾” 、“当心爆炸”、“当心中毒”、“必须带防毒面具”和“必须穿防护服”等安全警示标志。
        5.结束语
        公司喷烤漆作业应不断加强日常安全生产检查和员工安全教育培训，通过安全生产标准和职业健康安全管理体系建立安全文化，强化群众性隐患排查，根据事故树分析结果完善喷烤漆作业场所安全生产检查表，通过日常检查控制火灾爆炸事故发生途径，并结合PDCA动态管理危险因素，定期进行喷烤漆作业风险评价，预防火灾爆炸事故。
        参考文献
        [1]《中国航空材料手册》编辑委员会编,《中国航空材料手册》（第二版）第9卷.涂料、镀覆层与防锈材料,中国标准出版社.北京,2002.
        [2]林柏泉,张景林.《安全系统原理》，中国劳动社会保障出版社.北京,2007,38～51.
        [3]吴穹,许开立.《安全管理学》，煤炭工业出版社.北京,2002.
        [4]松本立正，《静电事故对策》,中国涂料工业协会.北京,2008.