我國棉花加工危險有害因素辨識分析及安全對策

■ 李夢輝 徐 捷

〔中華全國供銷合作總社鄭州棉麻工程技術設計研究所，河南鄭州450004〕

一、引言

棉花是關系國計民生的重要戰略物資，棉花加工企業是我國紡織行業和服裝行業的重要基礎性行業。棉花的自燃點是250℃，是一種管狀纖維，具有易燃、自燃、陰燃、復燃等燃燒特性，在棉花加工過程中極易發生火災，火災發生率高、火災危險性大，是火災事故易發多發行業。

早在1985年11月18日，商業部和公安部就聯合發布了《關于印發〈棉花加工廠消防安全管理暫行規定〉的通知》，明確了棉花加工廠消防安全管理的組織領導、宣傳教育、安全檢查、建筑管理、車間生產、存儲包管、火源管理、電源管理、消防設施等要求，規范棉花加工的消防安全管理，取得了很大的成效。但是，在我國棉花加工行業，每年仍有數起重大火災安全事故發生，威脅著人民的生命財產安全。例如2011年3月9日凌晨新疆奎屯市一棉花加工廠價值200余萬元的成品皮棉過火，2014年11月2日新疆昌吉市二六工鎮州棉麻二分公司7個棉垛過火，近期最大的棉花加工企業火災案例發生于2015年10月31日的新疆生產建設兵團第七師125團一棉花加工廠，起火棉花堆垛約7 000 t，起火面積5 000 m2左右，參與消防官兵、人民群眾200余人，共投入消防車13輛、鏟車8輛、灑水車2輛、加油車1輛，歷時11小時大火才被撲滅。事實上，對于多數棉花加工廠而言，在每個加工周期內雖然沒有重特大火災安全事故的發生，沒有造成巨大的經濟財產損失和人員傷亡的嚴重影響，但是均存在不同程度的火情，少則十幾次，多則幾十次。棉花加工廠小型過火安全事故的發生，雖然沒有造成重大的經濟損失和人員傷亡，但在滅火的過程中造成了大量的水漬棉和火燒棉，棉纖維表面蠟質和棉纖維分子結構被破壞，致使該部分棉花不能被重新利用，造成一定的經濟損失。另外，根據火情的大小，處理火情的過程需要幾個小時甚至更長的時間，不僅增加了工人的勞動強度，而且嚴重影響了棉花加工的生產效率，制約著棉花加工廠的安全生產。

另外，由于棉花具有復燃和陰燃特性，因此在棉花加工廠，無論火災安全事故的大小，嚴格意義上講火災安全事故處理完畢之后并沒有完全杜絕了火災事故的安全隱患。對于棉花加工，為了確保棉花的輸送，輸棉管道內的風速大于20 m/s，而火災的發現具有滯后性，當發現火情時存在火星已進入棉包的可能，但在400噸打包機打包的壓力下，并沒有發生火災，而當棉包在運輸或者倉儲過程中，一旦滿足棉纖維燃燒的條件時，就會出現棉包燃燒的現象。如2016年1月31日，河南豫棉物流公司倉庫發生火災，造成經濟損失約80萬元，起火原因可能是棉花在加工過程中棉包火星夾帶陰燃引發火災。經調查，倉庫方在卸貨后棉包未按規定在觀察場停放24小時觀察，而是直接將棉包碼垛存放，以致外來火種引發火災。這些事故的發生不僅給企業及個人造成了巨大的經濟損失，同時也對我國棉花產業的穩定發展產生了極其不利的影響。基于此，筆者針對其棉花加工廠生產過程中存在（或潛在）的危險、有害因素進行辨識和分析，有針對性地提出消除（或減少）危險安全對策和措施，為進行棉花儲備庫的安全性評價提供依據。

二、棉花加工廠生產流程及主要設備

（一）棉花加工生產工藝流程

棉花加工工藝是勞動者利用棉花加工設備把籽棉加工成皮棉、短絨、棉籽的方法。我國的棉花加工工藝經歷了棉花加工傳統工藝——棉花加工新工藝——機采棉加工工藝三個階段。其中，機采棉加工工藝無論從加工產量還是加工質量上均有了質的飛躍，其機械化、自動化程度已十分接近世界棉花加工強國美國的機采棉加工水平。為此，本報告以我國機采棉加工工藝為例進行介紹，機采棉加工工藝流程圖如圖1所示。

圖1 機采棉加工工藝流程圖

待加工籽棉被送入籽棉喂料機后，在籽棉喂料機的喂料電機和刺釘輥筒的輸送開松作用下，籽棉進入輸棉管道，在風力作用下被輸送到重雜物分離器，隨著輸棉腔體突然增大，風速下降，密度較大的石塊兒、棉殼、棉稈等重雜物掉落，實現重雜物分離的目的。當籽棉到達籽棉卸料器時，籽棉與輸棉氣體分離，籽棉進入異性纖維清理機，通過異性纖維清理機纏繞輥的纏繞作用和氣體拋射作用實現地膜、絲線、毛發等異性纖維與籽棉的分離。經過異性纖維清理后的籽棉在混合箱處與干燥氣體混合，進入干燥塔，完成籽棉回潮的首次平衡。回潮率平衡后的籽棉再次進入籽棉卸料器，完成氣體與籽棉分離，分離后的籽棉首先進入傾斜式籽棉清理機，在刺釘輥筒和隔條柵的打擊作用下實現雜質的一次清理；清理后的籽棉進入鋸齒式籽棉清理機，在鋸齒鉤拉作用下，實現雜質的二次清理。二次清理后的籽棉在混合箱處與調濕氣體混合進入調濕塔，實現籽棉回潮率的再次平衡。回潮率平衡后的籽棉進入卸料器，完成氣體與籽棉分離后，籽棉分別進入傾斜式籽棉清理機和回收式籽棉清理機，在刺釘輥筒和隔條柵的打擊作用下，實現籽棉雜質的再次清理。清理后的籽棉通過配棉絞龍的配棉作用，分配到各個軋花機的上儲棉箱，把上儲棉箱內的籽棉喂入軋花機內，籽棉在軋花機內首先通過刺釘輥的清花和鋸齒的鉤拉作用實現籽棉的清理及棉籽與纖維的分離。軋花后的纖維在氣力輸送作用下，先經過氣流式皮棉清理機完成一次皮棉清理；再經過兩道鋸齒式皮棉清理機，在鋸齒鉤拉作用下完成兩次鋸齒式皮棉清理。完成皮棉清理后的皮棉進入總集棉機實現輸棉氣體與皮棉的分離，通過皮棉滑道進入打包機進行打包包裝進入貨場存儲。

（二）危險有害因素分析

1.貨場自動喂花機。

貨場自動喂花機在喂花過程中，主要通過刺釘輥筒打擊棉花，使其開松并進入輸棉管道。而根據中國國情，在棉花交售過程中，棉農為了個人利益，往往會向運棉車內投放石塊、鐵塊等雜物，特別是超過10 CM以上的大石塊。在自動喂花機輸送籽棉時，石塊等雜物在刺釘輥筒高速打擊作用下，極易產生火花，導致自動喂花機內的棉花起火，此類事件在棉花加工廠普遍存在。為此，貨場自動喂花機是棉花加工廠引發火災的重要危險源之一。

2.籽棉清理機。

目前，棉花加工行業在用的籽棉清理機主要有傾斜式籽棉清理機、回收式籽棉清理機和鋸齒式籽棉清理機三種。其中，傾斜式籽棉清理機和回收式籽棉清理機工作原理基本一致，均通過刺釘輥筒高速打擊和隔條柵配合作用下開松棉花、清除雜質，而刺釘輥筒的刺釘在工作過程中極易纏繞棉纖維，隨著高速打擊時間的增長，刺釘上纏繞的棉纖維在摩擦作用下溫度升高，當達到棉花的燃點150℃時，引發火情。而鋸齒式籽棉清理機，其工作原理是利用鋸齒輥筒鉤住帶走籽棉，與刷條產生擦拭作用及刷條的抖動作用，使鈴殼、僵瓣等不易被鋸齒鉤住的雜質抖落、拋離鋸齒輥筒與籽棉分離。鋸齒輥筒在工作過程中，鋸齒間極易夾帶棉纖維，鋸齒輥筒高速運轉時，棉纖維摩擦生熱達到棉花燃點時引發火情。

因為籽棉清理機在實際工作過程中出現過火情的狀況，所以，無論是其工作原理還是實際情況，棉花加工廠危險源調研時，籽棉清理機也是不可忽視的。

3.烘干機。

烘干機是棉花加工進行籽棉干燥的設備，籽棉干燥時，干燥氣體夾帶待干燥籽棉在籽棉干燥機內運動時進行熱交換，待干燥籽棉的水分在運動過程中通過熱輻射和熱氣體穿透作用進入氣體中致使籽棉回潮率降低，而干燥氣體隨著熱交換溫度降低、濕度增大，在實際干燥過程中，干燥氣體溫度一般在120℃-150℃之間，特殊情況可達到180℃以上。一般情況下，高回潮率的籽棉從與干燥氣體結合到分離不超過6 s的時間，且在后期因熱交換，溫度會迅速降下來。但是，一旦烘干機內存在堵棉或者毛刺掛住纖維長時間處于高溫狀態下，燃點只有150℃的棉纖維極易燃燒引發火情。棉花加工廠火災危險源調研時，烘干機的因素不容忽視。

4.軋花機。

軋花機是棉花加工工藝中最主要的加工設備，軋花機主要有皮輥軋花機和鋸齒軋花機兩種，目前國內應用最多的是鋸齒軋花機。鋸齒軋花機主要通過鋸齒輥筒的鋸片鉤拉籽棉經阻殼肋條進入工作箱，工作箱內的籽棉在鋸片鉤拉和排籽管阻力作用下形成旋轉籽棉卷，在通過肋條工作點時，鋸片將鑲嵌在鋸齒中的纖維鉤拉走。在軋花過程中，鋸齒輥筒高速旋轉，每分鐘轉速達到1 650 r/min以上，一旦籽棉里面含有石塊、鐵塊等特雜就會發生碰撞與摩擦產生火星。另外鋸齒輥筒鋸片間夾帶棉纖維，在高速摩擦力作用下短時間內達到棉纖維燃點，引發火情。該類現象在棉花加工現場時有發生，為此，棉花加工廠火災危險源調研，軋花機是必不可少的調研分析對象。

5.鋸齒皮棉清理機。

鋸齒皮棉清理機是棉花加工工藝中重要的皮棉雜質清理設備，鋸齒皮棉清理機主要是通過喂花輥把集棉塵籠上形成的棉胎喂送給鋸齒輥筒，鋸齒輥筒的鋸齒鉤住皮棉高速旋轉，在排雜刀的阻力作用下，把暴露在棉胎表層的雜質清理出棉胎。在鋸齒輥筒高速旋轉過程中，一旦夾帶棉纖維，極易在摩擦力作用下引發火災。

6.集棉機。

集棉機主要把集棉總管送來的棉纖維與氣流分離，并清除棉纖維中的部分細小雜質，使散亂的棉纖維積聚于塵籠的表面，對棉纖維進行初步壓縮，形成密度均勻的棉胎，以利于打包，實質就是皮棉分離器。其在工作過程中各個撥棉輥、壓棉輥易纏繞棉纖維摩擦發生火情。

三、棉花加工廠火災調研

（一）全國棉花加工調研

近幾年，隨著國家棉花政策的調整停止收儲，實行棉花目標價格補貼政策，以及植棉用工成本的逐漸提高，我國棉花加工企業數量呈逐年減少趨勢。根據中國纖維檢驗局印發的《2016/2017年度中國棉花質量分析報告》提供的數據，自2012/2013年度到2016/2017年度5年間，我國棉花加工企業數量統計如表1所示。根據2017/2018年度棉花種植、生長情況以及環保等其他因素的影響，預計棉花加工企業還會持續減少，保持在900家左右。棉花加工廠火災風險調研，為了確保調研質量，確保調研結果能夠準確反映我國棉花加工企業火災風險現狀，結合項目經費實際，選取我國棉花加工企業總量的約2%，作為本次棉花加工企業火災風險調研的樣本量，即選取18家棉花加工企業。

表1 我國棉花加工企業數量統計表

另外，根據中華人民共和國國家統計局和新疆維吾爾自治區統計局發布的2014年-2016年的國民經濟和社會發展統計公報提供的數據，我國和新疆維吾爾自治區2014年-2016年棉花產量統計數據如表2所示。

表2 全國與新疆棉區棉花產量統計表

從表2中可知，自2014年以來，新疆棉花產量在全國棉花產量所占的比例基本在75%左右且呈上升趨勢，而其他將近25%的產量主要分布在河北、山東、湖北、湖南、甘肅、安徽、江蘇、天津等8個省、直轄市。由于每個省、直轄市的加工企業數量較少、產量較低、生產周期不穩定，其調研結果代表性不強，因此，為了確保棉花加工企業火災風險調研結果的真實性、準確性，棉花加工企業火災風險調研主要集中在新疆棉區進行。

綜上所述，在整體考慮項目實際以及我國棉花加工企業分布現狀的情況下，確定棉花加工企業火災調研數量為18家，其中新疆兵團棉花加工企業6家，新疆地方棉花加工企業12家。另外，新疆維吾爾自治區區域較大且受天山阻隔等原因，造成南疆與北疆的自然氣候有所差異，致使棉花加工周期、加工自然環境存在一定的差異，為了確保棉花加工企業火災風險調研客觀性，在新疆兵團的6家棉花加工企業和新疆地方的12家棉花加工企業中，按照南北疆棉花加工企業各占50%處理。

根據中國纖維檢驗局2017年提供的棉花公檢棉花加工企業信息，按照調研方案制定了新疆兵團與新疆地方棉花加工企業選取的數量，隨機抽取18家調研企業。

四、棉花加工廠風險危害調研統計表

（一）棉花加工廠火災風險發生概率

（二）棉花加工廠火災風險危險等級

致災因素級別危險等級棉花加工廠A.及其危險，不能繼續作業B.高度危險，需立即整改C.顯著危險，重點控制D.一般危險，需要控制E.稍有危險，可以接受貨場籽棉垛存放期間引起火情發生火災的危險等級貨場自動機喂花時發生火災的危險等級籽棉清理時發生火災的危險等級烘干機發生火災的危險等級軋花機發生火災的危險等級皮棉清理機發生火災的危險等級集棉機發生火災的危險等級明火及抽煙引起火情發生火災的危險等級棉包高溫高濕引起霉變陰燃的危險等級雷擊引起火情發生火災的危險等級電氣設備短路、超負載、接觸不良，產生電火花，引起火災及粉塵爆炸事故危險等級的電器火花引起火情發生火災的危險等級電線搭接不當導致火災事故的危險等級高水分棉花進入機器與機器摩擦起火，引發火災事故的危險等級棉絨與油類、酸類、氧化劑接觸導致火災事故的危險等級動火作業導致火災事故的危險等級其它A B D D B C D C E C C C C D E C

（三）棉花加工廠火情事故發生頻次

次數致災因素說明棉花加工廠統計一年之內即一個加工季節總共發生火情事故貨場籽棉垛存放期間引起火情發生火災貨場自動機喂花時發生火災籽棉清理時發生火災烘干機發生火災軋花機發生火災皮棉清理機發生火災集棉機發生火災明火及抽煙引起火情發生火災棉包高溫高濕引起霉變陰燃雷擊引起火情發生火災電氣設備短路、超負載、接觸不良，產生電火花，引起火災及粉塵爆炸事故電器火花引起火情發生火災電線搭接不當導致火災事故高水分棉花進入機器與機器摩擦起火，引發火災事故棉絨與油類、酸類、氧化劑接觸導致火災事故動火作業導致火災事故其它0 2 1 1 5 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

五、安全對策及措施

為預防棉花加工廠火災、棉包火星夾帶等事故發生，從技術和安全管理角度提出消除或減少危險的安全對策和措施。

（一）安全技術上的對策措施

1.嚴格控制特雜混入。

經過對棉花加工廠大量調研，筆者認為棉花生產工藝流程中軋花機和貨場自動喂花機是產生火星的主要危險源。

自動喂花機主要是因為籽棉中含有較大石塊等特雜與喂花機刺釘輥筒碰撞產生火星，從而引起籽棉起火。如何杜絕10 cm以上較大石塊等特雜進入是消除火情的關鍵，為此棉花加工廠在籽棉收購過程中加強收購監督，對此進行大力宣傳并增加懲罰力度。

軋花機產生火星主要是籽棉中含有的沒有清理干靜的小石塊鐵釘等特雜與高速旋轉的軋花機鋸片碰撞產生火星，棉花運輸為氣力輸送，風速為16 m/s以上，這些火星被棉花包裹很快進入打包機。已經打包的棉花在遇到火種后，由于棉包內氧氣供應不足，燃燒常常在局部或小范圍內緩慢進行，這種燃燒看不見火苗，也看不見煙，處于陰燃狀態。它可以持續數天，甚至幾十天的時間，不易被發覺。

目前，我國棉花加工廠基本上都安裝有重雜物清理器，但該設備為非標設備，對特雜清除率不穩定，不同工藝生產線上清理效果差距較大，如何調節好重雜物清理器的使用效果是減少棉花加工廠火災隱患的關鍵環節。

在本次調研過程中我們發現一個特別現象，有些棉花加工廠在沒有安裝異性纖維清理機前發生火情的概率較高，但裝上該設備后火情明顯減少。通過研究分析，原來異性纖維清理機是為了清除棉花中混入的塑料毛發等異性纖維，但該設備獨特的構造同時也能大量清除籽棉中特雜，如石塊、鐵塊等。據不完全統計，棉花加工廠生產線增加異性纖維清理機后能清除籽棉中99%的特雜，效果非常明顯，極大地消除了軋花機、皮清機、籽棉清理機等設備產生的火星隱患。

2.消除和控制火源。

檢查人員、車輛是否攜帶火源、火種、易燃易爆物品，檢查入庫作業車輛是否帶防火罩；監督各類工作人員在指定的區域工作；車輛裝卸貨物后，不準在公司區內停放或維修。

3.防止電氣火花。

電焊時，接地線不得隨意亂接、亂拉，高空動火要注意火星飛濺，備有足夠的滅火器材；動火結束后，監督動火單位清掃動火現場，清除安全隱患。必須設置可靠的避雷設施，經常檢查裝置。

4.配置消防設施與設備。

需按規定要求配置基本的消防設施與設備，如消防給水、滅火器材、消防水池等且保持應急狀態。消防水源要充足，作業場所安全疏散通道、樓梯、安全出口、消防安全標志設置符合國家規定的標準，經常檢查，一旦發現火災隱患及時整改。

（二）安全管理上的對策措施

1.建立各項安全管理制度。

棉花加工廠要認真貫徹“安全第一、預防為主、綜合治理”的安全工作方針，加強安全生產管理，建立健全各項安全管理制度，實行“一崗雙責制”，深化企業主體責任，全面落實安全管理制度，完善安全生產條件，確保安全。一般需制定如下安全管理制度：24小時庫領導值班制度，門衛值班制度，進出庫檢查登記制度，消防訓練制度，24小時巡邏制度，警消人員交接班制度，安全作業制度，火源、電源、水源管理制度，消防器材、設施管理制度，行政管理制度，棉花保管制度，安全檢查制度，安全獎懲制度。

2.強化安全生產的過程控制和管理。

建立健全特種設備、重點崗位的安全操作規程和防范措施，落實到相關崗位，嚴格執行。從事叉車、電工、焊接、消防控制室值班等特種作業崗位的人員必須按照國家有關規定經專門的安全作業培培訓，取得特種作業操作資格證書，方可上崗作業。持續開展員工消防教育培訓，按照“一崗雙責”的要求，教育員工自覺履行消防義務，認真學習安全知識，加強消防技能訓練。

3.開展經常性的安全生產監督檢查工作。

安全生產監督檢查的任務是發現和查明各種危險和隱患，督促整改，監督各項安全規章制度的實施，制止違章指揮、違章作業。棉花企業一般是由主要負責人組織制訂完善本單位生產安全檢查制度和安全檢查實施細則并實施及落實。對庫內安全狀況，特別是生產車間、籽棉貨場、棉包庫房、棉籽貨場、收購等重點部位實行全方位的有效監控，確保及時發現安全風險及隱患。

六、結論

筆者通過對新疆地區棉花加工廠火災安全隱患的全面調查分析，棉花在加工廠生產過程中存在明確火災風險和棉包內夾帶火星造成棉包內陰燃，對今后棉包出廠進入棉花儲備存在一定的危險性。為確保棉花儲備庫的安全，對在入庫及存儲過程中存在（或潛在）的危險、有害因素予以充分認識和高度重視，掌握事故致因和安全對策。同時從技術措施和安全管理措施著手，提出消除或減少危險進而預防火災、陰燃等事故，對保障棉花儲備安全具有一定的意義，同時為進行棉花儲備庫的安全性評價提供依據。☆