火災與爆炸

工作場所的火災與爆炸事故是全球工業界面臨的最嚴重安全威脅之一。根據美國勞工統計局的數據，2023年美國發生了5,283起致命工作事故，其中火災與爆炸相關事故造成104人死亡。這些數字背後代表著無數家庭的破碎和企業的巨大損失。美國每年約有16,500起辦公室和商店火災，造成9.32億美元的直接財產損失。工作相關的燒傷占美國總燒傷傷害的8%，每年超過5,000起燒傷事故與工作場所火災和爆炸有關。本文將深入探討職業安全中火災與爆炸的成因、預防措施、管理策略和應急響應，為建立更安全的工作環境提供全面指導。(傳送門)

火災與爆炸的基本原理

火災三角理論

火災的發生需要三個基本要素的同時存在，這就是著名的「火三角」理論。這三個要素包括：燃料（可燃物質）、氧氣（助燃劑）和熱源（點火源）。只有當這三個要素同時存在並達到適當比例時，火災才會發生。(傳送門)

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燃料來源在工作場所中多種多樣，包括顯而易見的燃料如汽油、油漆稀釋劑、焊接氣體，以及不太明顯的燃料如包裝材料、木屑、麵粉和糖等。氧氣通常來自空氣中，在某些工藝過程中可能濃度更高。熱源可能來自電氣設備、機械摩擦、明火或高溫表面。

爆炸五角理論

對於粉塵爆炸，需要額外的兩個條件：粉塵雲的分散和密閉空間，這形成了「爆炸五角」理論。當可燃粉塵以足夠的數量和濃度分散在空氣中，並在密閉或半密閉的容器、區域或建築物中被點燃時，會產生快速燃燒並可能發生爆炸。(傳送門)

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主要爆炸可能引發次要爆炸，這些次要爆炸往往比主要爆炸更具破壞性，因為分散的可燃粉塵數量和濃度增加。例如，加工設備或粉塵聚積區域的初始爆炸可能會震動更多聚積的粉塵，或損壞容器系統，導致更多粉塵分散到空氣中。(傳送門)

工作場所火災與爆炸統計分析

行業分佈與風險評估

根據最新統計數據，不同行業面臨的火災爆炸風險存在顯著差異。建築業擁有最高的死亡人數，2023年達到1,075人，其中39.2%（421人）的死亡事故由跌落、滑倒和絆倒引起，22.3%（240人）由運輸事故引起。運輸和倉儲業緊隨其後，有930起死亡事故，比2022年的1,053起下降了11.7%。(傳送門)

製造業在2023年錄得391起死亡事故，其中包括與火災和爆炸相關的案例。研究顯示，製造業和造紙廠的燒傷往往規模較大，主要由爆炸和閃火引起，而餐廳工作人員更容易遭受較小規模的燒傷。(傳送門)

燒傷事故特徵分析

職業相關燒傷的流行病學研究顯示，90%的工作相關燒傷受害者為男性，平均年齡37歲。工業廠房爆炸是工作相關燒傷的最主要原因，化學燒傷在職業燒傷中相對頻繁。燒傷類型分佈為：熱水和油脂燙傷占37%，熱燒傷占26%，化學燒傷占16%，電燒傷占11%。(傳送門)

石油和天然氣行業的統計數據特別令人擔憂，16%的死亡事故由火災和爆炸引起。此外，電氣火災占工作場所火災的22%，美國每天發生5-10起電弧閃光事故。(傳送門)

危險識別與風險評估

危險物質分類

工作場所的危險物質可分為多個類別。液體、氣體、蒸氣和粉塵都可能成為危險物質，包括丙酮、甲苯、乙醚等溶劑，油漆和清漆，乙炔、氫氣、丙烷等可燃氣體，液化石油氣(LPG)，以及機械加工和打磨作業產生的粉塵。(傳送門)

爆炸性大氣是危險物質與空氣的混合物，具有著火或爆炸的潛力。除了火災和爆炸事件外，DSEAR還適用於其他高能事件，如失控的放熱反應或不穩定物質的分解。(傳送門)

點火源識別

潛在的點火源包括多種形式的能量：

• 熱能：供暖設施、內燃機、明火和火焰、熱表面、吸煙、熱作業（包括焊接飛濺）、激光或其他強輻射源。

• 電能：電氣照明設備、電磁輻射、短路、電弧、接地故障、導體故障、雷擊、靜電放電、鬆動接觸、過載導致的過度溫升、感應加熱、電阻加熱。

• 機械能：摩擦（結合、摩擦、過熱）、超聲波、撞擊、研磨、壓縮（包括絕熱壓縮和衝擊波）。

• 化學能：自熱、撞擊和熱敏感材料如自燃物質和鋁熱反應火花、失控的放熱反應。

粉塵危險分析

粉塵危險分析(DHA)是識別設施內可燃粉塵危險並確定適當控制措施的重要工具。NFPA 660標準要求所有處理可燃粉塵的設施進行DHA。DHA應由合格人員執行或領導，包括識別存在火災、閃火或爆炸潛力的儲存區域、工藝區域和處理設施。(傳送門)

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粉塵危險分析的五個關鍵步驟包括：(傳送門)

1. 識別危險：列出工廠中所有可能形成粉塵雲的材料
2. 確定可能受害人員：考慮爆炸的後果和傳播可能性
3. 評估風險並決定預防措施：粉塵爆炸的後果通常是嚴重的
4. 記錄發現：文件化風險評估結果
5. 審查和修訂：定期更新評估

預防與控制措施

工程控制措施

消除或替代是最有效的控制方法。企業應考慮：使用不產生可燃粉塵的不同材料，採用不產生任何粉塵的不同工藝。當無法消除危險時，工程控制措施包括：(傳送門)

粉塵收集系統的適當設計和維護。系統應在源頭捕獲粉塵，粉塵收集器應位於室外，具備適當的爆炸排氣，能夠最小化點火源並控制火花或火焰。(傳送門)

通風系統對於稀釋或清除可燃氣體或蒸氣至關重要。適當的通風有助於分散粉塵顆粒，防止形成爆炸性濃度。(傳送門)

設備選擇應確保不會成為點火源。在危險場所，必須使用經ATEX認證的設備，製造商或認證機構聲明該設備受到充分保護。(傳送門)

管理控制措施

粉塵管理計劃的制定包括對所有產生或可能聚積可燃粉塵的工作區域、所有潛在點火源和所有粉塵分散手段的風險評估。(傳送門)

清潔維護程序至關重要。使用安全的清潔方法頻繁徹底清潔工作區域、頂部表面和隱蔽空間，以清除未被捕獲或控制的可燃粉塵。清潔時必須小心避免產生粉塵雲，只能使用經批准的吸塵器進行粉塵收集。(傳送門)

熱作業許可制度對於焊接和切割等活動是必需的。所有涉及明火的作業都需要特殊許可和安全措施。(傳送門)

點火控制計劃旨在消除或減少點火源。將點火源遠離粉塵區域或使用適當的控制措施。禁止在儲存、處理、加工或使用可燃物質的工作區域吸煙。(傳送門)

個人防護設備

雖然個人防護設備對可燃粉塵爆炸不是有效的控制措施，但在產生粉塵的地方，可能還存在其他需要評估的危險。工人需要適當的呼吸器、護目鏡和防護服。在處理可燃粉塵的環境中，應為工人配備阻燃PPE。(傳送門)

火災抑制與檢測系統

水基抑制系統

噴淋系統是最常見和廣泛使用的類型，適用於一般辦公樓、倉庫和工廠環境。這些系統在火災達到一定溫度時被激活，噴水滅火，適用於電氣或化學火災風險最小的工作場所。(傳送門)

水霧系統釋放細水滴，有效冷卻火災並減少火焰的氧氣供應。這些系統使用的水量比傳統噴淋系統少，適用於需要將水損害降至最低的環境。(傳送門)

氣體基滅火系統

惰性氣體系統使用氮氣、氬氣或二氧化碳等氣體通過置換氧氣來撲滅火災。由於不留殘留物，惰性氣體系統非常適合保護敏感設備。(傳送門)

CO2系統釋放CO2氣體通過降低區域內氧氣含量來窒息火災。它們常用於工業環境和水或化學滅火劑可能造成損害的地方。(傳送門)

HFC227ea系統是使用清潔劑氣體且不留殘留物的理想系統。該系統快速撲滅火災而不損害電子設備或文件，是服務器房、控制中心和數據存儲區域的可靠自動滅火系統。(傳送門)

泡沫抑制系統

泡沫系統通過窒息火災和防止氧氣助燃來工作。它們對可燃液體火災非常有效，常用於可能發生油或化學品火災的工業環境。(傳送門)

特殊危險系統

對於重型機械等特定類型的設備，如油冷變壓器和液壓系統，可能構成獨特的火災風險。專門為這些危險設計的特殊危險滅火系統可以幫助防止火災發生。(傳送門)

法規標準與合規要求

OSHA標準

美國職業安全與健康管理局(OSHA)要求雇主實施工作場所的火災防護和預防計劃。危險化學品標準(29 CFR 1910.1200)要求在工作場所有危險化學品（包括可燃粉塵）的雇主遵守危險通信標準。(傳送門)

動力工業車輛標準(29 CFR 1910.178)規範工業車輛的使用，該標準第(c)段涉及包括粉塵濃度在內的危險大氣。(傳送門)

NFPA標準

NFPA 652提供了管理可燃粉塵基本要求的總體指導。對於處理可燃粉塵的設施，通常需要進行粉塵危險分析(DHA)。(傳送門)

NFPA 654《從製造、加工和處理可燃顆粒固體防止火災和粉塵爆炸的標準》包含最小化爆炸危險和損害的綜合指導。(傳送門)

NFPA 69《爆炸預防系統標準》提供防止由可燃粉塵顆粒、氣體或蒸氣引起爆炸的指導。該標準涵蓋爆炸預防、爆炸隔離、氧化劑濃度控制、燃料濃度控制和點火控制系統。

其他重要的NFPA標準包括：(傳送門)

• NFPA 30：可燃和易燃液體規範

• NFPA 68：爆燃排氣指南

• NFPA 70：國家電氣規範

• NFPA 77：靜電推薦作法

DSEAR法規

危險物質和爆炸性大氣法規2002(DSEAR)要求雇主評估工作場所危險物質可能引起的火災和爆炸風險。這些風險必須在合理可行的範圍內被消除或減少。(傳送門)

DSEAR採用常見於風險降低方法的保護措施層次：(傳送門)

• 首先消除或減少爆炸性大氣的存在

• 如果無法避免危險的爆炸性大氣，則防止其點燃

• 如果無法避免爆炸風險，則通過足夠的措施減輕爆炸的有害影響

應急響應與疏散程序

火災應急響應

當發現火災時，必須立即採取行動。RACE程序是標準的應急響應協議：(傳送門)

• Rescue：拯救處於危險中的人員

• Alarm：啟動火災警報系統

• Confine：關閉門窗以控制火災蔓延

• Extinguish/Evacuate：撲滅小火或疏散

疏散程序

有效的疏散程序必須包括以下要素：(傳送門)

清晰的疏散路線必須是最短和最直接的，有足夠的出口和路線供所有人員疏散。緊急門必須易於開啟，在需要時提供緊急照明。(傳送門)

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疏散程序檢查清單包括：(傳送門)

• 立即停止所有活動

• 評估所有人員是否能安全疏散區域

• 遵循安全出口標誌到最近的安全出口

• 使用樓梯，在火災期間不要使用電梯

• 允許他人優先，保持冷靜

集合點管理要求指定建築物內外的集合區域，員工在疏散後應聚集在這些地方。集合地點應位於建築物外且遠離建築物，在那裡逗留直到得到進一步指示。(傳送門)

特殊人群照顧

對於行動不便的人員，應制定特殊安排。例如，確保有人幫助輪椅使用者在火災時下樓。疏散程序必須考慮殘疾員工的需求，並指定人員協助疏散過程中有困難的個人。(傳送門)

溝通系統

多種溝通渠道應用於通知所有員工有關情況，如公共廣播系統、簡訊或電子郵件警報。在緊急情況發生前，必須建立清晰的溝通協議，確保重要信息能夠快速準確地傳達給所有相關人員。(傳送門)

案例研究與經驗教訓

Formosa塑料公司火災案例

2005年10月6日，位於德州Point Comfort的Formosa塑料公司發生了重大火災和爆炸事故。事故起因是拖車被叉車拖拽時勾住並拔出液態丙烯系統過濾器中的小排水閥。洩漏的丙烯迅速汽化，形成大型可燃蒸氣雲。

事故經過：操作員立即開始關閉工廠並試圖隔離洩漏，但不斷推進的蒸氣雲迫使他們撤退。約3:07 PM，蒸氣被點燃，產生爆炸，火焰高達500英尺。事故造成16名員工受傷，其中一人傷勢嚴重，火災持續燃燒了5天。

關鍵教訓：

1. 車輛撞擊保護不足：涉及事故的丙烯管道伸入開放空間但沒有撞擊保護
2. 結構鋼防火保護缺陷：支撐安全閥和緊急管道的結構只有四排支撐柱中的三排安裝了防火保護
3. 設計標準更新滯後：設計從未更新以納入API Publication 2218關於防火保護的指導

可燃粉塵爆炸案例

Imperial Sugar公司粉塵爆炸主要由於缺乏培訓計劃和對可燃粉塵危險的認識。公司沒有解決可燃粉塵的風險，儘管在此事故之前有粉塵爆炸的歷史。Imperial Sugar也沒有書面的粉塵控制計劃或使用安全粉塵清除方法的程序。(傳送門)

Wisconsin穀物廠爆炸：一家位於威斯康星州的穀物廠因違反安全規定並掩蓋違規行為而面臨聯邦刑事指控。該公司未能定期清理可燃玉米粉塵，導致2017年發生爆炸，造成5名工人死亡，15人受傷。該公司被指控偽造記錄，使其看起來好像清潔工作已經完成。(傳送門)

經驗教訓總結

從多起案例分析中可以總結出以下關鍵教訓：(傳送門)

培訓與意識：充分的員工培訓對於防止火災爆炸事故至關重要。工人是防止和減輕火災爆炸的第一道防線。(傳送門)

設計與維護：適當的工廠佈局設計應特別考慮交通和撞擊，採取一切預防措施防止車輛損害，特別是起重機和叉車。

標準更新：設計和程序必須定期更新以納入最新的安全標準和最佳實踐。

粉塵控制：在源頭捕獲可燃粉塵，通過建立清潔頻率控制粉塵積累。專門針對粉塵爆炸潛力的緊急行動計劃，包括疏散程序和急救人員行動應當建立和實施。(傳送門)

持續改進與監督管理

檢查與審核體系

定期檢查計劃應包括對機器、管道和通風系統的粉塵檢查。檢查間隔的確定應基於風險評估結果和以往經驗。及時修理或清潔發現的問題。(傳送門)

粉塵積累監測：即使是設備、管道或設施其他區域的細粉塵塗層也意味著現在是實施適當清潔措施和/或評估粉塵收集系統的時候了。根據粉塵類型、潛在點火源和其他情況，即使少量粉塵、任何積累都可能被視為工作場所危險。(傳送門)

管理體系整合

過程安全管理應整合火災爆炸風險管理。這包括危險識別、風險評估、變更管理、機械完整性、承包商管理、操作程序、培訓、事故調查和應急計劃。(傳送門)

PDCA循環的應用確保持續改進。計劃(Plan)階段制定風險控制策略，執行(Do)階段實施控制措施，檢查(Check)階段監督效果，行動(Action)階段根據結果調整策略。(傳送門)

技術創新應用

智能監測系統可以實時監測粉塵濃度、溫度、濕度和其他關鍵參數。這些系統能夠在危險條件發展時提供早期警告。(傳送門)

熱像儀技術用於檢測潛在熱點，在它們成為問題之前發現潛在問題。實施預防性維護計劃，使用熱像儀檢測設備異常，保持詳細的維護記錄並及時解決問題。

結論與建議

火災與爆炸風險管理是職業安全的核心組成部分，需要全面、系統和持續的方法。從統計數據可以看出，工作場所火災爆炸事故造成的人員傷亡和財產損失仍然嚴重，這凸顯了加強預防措施的緊迫性。

預防優於治療的原則應貫穿整個風險管理過程。通過消除或減少危險源、控制點火源、改善工作環境和加強人員培訓，可以大幅降低火災爆炸風險。工程控制措施如適當的通風系統、粉塵收集系統和防爆設備是最有效的控制方法。

法規遵循與標準實施是確保工作場所安全的基礎。OSHA、NFPA和DSEAR等法規標準提供了明確的指導框架，企業必須嚴格遵循並定期更新以符合最新要求。

應急準備與響應能力的建設同樣重要。完善的疏散程序、充足的滅火設備和定期的演練訓練可以在事故發生時最大限度地減少損失。案例研究顯示，準備充分的應急響應可以挽救生命並減少財產損失。

持續改進文化的建立是長期安全管理的關鍵。通過定期檢查、風險評估更新、員工反饋和事故調查，組織可以不斷識別改進機會並提升安全績效。

展望未來，智能監測技術、人工智能風險預測和自動化安全系統將為火災爆炸預防提供更強大的工具。然而，技術進步不能取代基本的安全管理原則和人員的安全意識。只有將先進技術與嚴格的管理制度、充分的人員培訓和強烈的安全文化相結合，才能真正實現工作場所火災爆炸風險的有效控制，為所有工作者創造安全、健康的工作環境。