飼料廠安全設計的一般原則

褚慎強

摘? 要：在動物生產中，飼料發揮著重要的作用。飼料廠的安全設計是確保飼料生產過程中人員安全、財產安全和產品質量最基本也是最重要的環節。筆者長期負責飼料生產中的安全質量監控和管理，現將工作和學習中積累的經驗和知識總結如下，供廣大同行參考。

關鍵詞：飼料廠;粉塵;靜電;安全數據表;化學品安全技術說明書;最小點火能（MIE）

中圖分類號：TU972.4 文獻標志碼：C 文章編號：1001-0769（2019）10-0045-04

1? 安全數據表

MSDS（Material Safety Data Sheet）即化學品安全技術說明書，亦可譯為物料安全數據清單，是化學品生產商和進口商用來闡明化學品的理化特性（如pH、閃點、易燃度和反應活性等）以及對使用者的健康（如致癌、致畸等）可能會產生危害的一份文件。

國際標準化組織采用安全數據表 （Safety Data Sheet，SDS）術語，美國、加拿大，澳洲以及亞洲許多國家則采用MSDS術語。MSDS是化學品生產或銷售企業按法律要求向客戶提供的有關化學品特征的一份綜合性法律文件。MSDS可由生產廠家按照相關規則自行編寫，但為了保證報告的準確性和規范性，生產廠家可向專業機構申請編制。

我國在2008年前的標準《化學品安全技術說明書編寫規定范圍》（GBT16483-2000）稱為CSDS（化學品安全技術說明書），2008年重新修訂的標準《化學品安全技術說明書內容和項目順序》（GBT16483-2008）中，與國際標準化組織進行了統一，縮寫為SDS。SDS與MSDS兩種縮寫在供應鏈上所起的作用完全一致，僅在內容上有一些細微的差別。對于生產企業的安全管理來說，了解每一種物料的安全特性是安全管理的第一步。任何一家企業都有責任和義務向員工提供物料的SDS信息。

化學品安全技術說明書提供化學品的理化參數、燃爆性能、對健康的危害、安全使用貯存、泄漏處置、急救措施以及有關的法律法規等十六項內容：

第一部分 化學品及企業標識：包含化學品中文名稱、化學品俗名或商品名、化學品英文名稱、企業信息、技術說明書編碼和生效日期等。

第二部分 成分/組成信息：包含純品和混合物的化學品名稱、有害物成分含量和CAS 編號等信息。

第三部分 危險性概述：包含危險性類別、侵入途徑、健康危害、環境危害、燃爆危險等。

第四部分 急救措施：包含皮膚接觸、眼睛接觸、吸入以及食入等情況出現后的急救方法和措施。

第五部分 消防措施：包含危險特性、有害燃燒產物、滅火方法及滅火劑和滅火注意事項等。

第六部分 泄露應急處理：描述有關泄露的應急處理和消除方法。

第七部分 操作處置與儲存：包含關于處置與儲存操作注意事項、儲存注意事項。

第八部分 接觸控制/個體防護：包含人員防護和接觸該物質的最高容許濃度、監測方法、工程控制、呼吸系統防護、眼睛防護、身體防護、手防護和其他防護等。

第九部分 理化特性：包含外觀與性狀、pH、熔點（℃）、相對密度（水=1）、沸點（℃）、相對蒸氣密度（空氣=1）、飽和蒸氣壓（kPa）、燃燒熱（kJ/mol）、臨界溫度（℃）、臨界壓力（MPa）、辛醇/水分配系數的對數值、? ? ?閃點（℃）、爆炸上限%（V/V）、引燃溫度（℃）、爆炸下限%（V/V）、溶解性、主要用途和其他理化性質等。

第十部分 穩定性和反應活性：包含穩定性、禁配物、避免接觸的條件、聚合危害和分解產物。

第十一部分 毒理學資料：包含急性毒性、亞急性和慢性毒性、刺激性、致敏性、致突變性、致畸性、致癌性和其他。

第十二部分 生態學資料：包含生態毒性、生物降解性、非生物降解性、生物富集或生物積累性以及其他有害作用。

第十三部分 廢棄處置：包含廢棄物性質、廢棄處置方法和廢棄注意事項。

第十四部分 運輸信息：包含危險貨物編號、UN編號、包裝標志、包裝類別、包裝方法及運輸注意事項。

第十五部分 法規信息：包含相關的法規信息。

第十六部分 其他信息：包含參考文獻、填表時間、填表部門、數據審核單位、修改說明以及其他信息。

2? 最小點火能

最小點火能（Minimum Ignition Energy，MIE）是指能夠引起粉塵云（或可燃氣體與空氣混合物）燃燒（或爆炸）的最小火花能量，亦稱為最小火花引燃能或者臨界點火能。混合氣體的濃度對點火能量有較大的影響，通常如果火源的能量小于最小能量，可燃物就不能著火。所以最小點火能量也是一個衡量可燃氣體、蒸汽和粉塵燃燒爆炸危險性的重要參數。對于釋放能量很小的撞擊摩擦火花和靜電火花，其能量是否大于最小點火能量，是判定其能否作為火源引發火災爆炸事故的重要條件。引燃源的能量低于這個臨界值時，可燃混合系一般不會被點燃。

可用電火花法測定最小點火能，即在放電電極上并聯一定容量的電容，設其電容最為C（F）。當電極上的火花電壓為U（V）時，放電能量E（J）可用下式計算：

E=0.5C×U2

MIE和混合氣體的溫度或壓力有關，當混合氣的溫度或壓力升高時，所需臨界點火能減小;反之，在低溫、低壓條件下，混合氣點燃所需臨界點火能增大（表1）。

3? 粉塵和粉塵爆炸

3.1 爆炸

爆炸是指物質的狀態和存在形式發生突變，在瞬間釋放出大量的能量，形成空氣沖擊波，可使周圍物質受到強烈的沖擊，同時伴隨有聲或光效應的現象。

3.2 爆炸極限

爆炸極限是可燃氣體、蒸汽或粉塵與空氣混合后，遇火會產生爆炸的最高或最低濃度。最低濃度——爆炸下限（Lower Explosion Limited，LEL）;最高濃度——爆炸上限（Upper Explosion Limited，UEL）。

3.3 粉塵

凡是顆粒極微小、粒徑在1 μm～76 μm范圍內的固體物質均稱為粉塵。浮在空氣中的粉塵往往會給人類的生命和財產帶來巨大的危害。其危害之一是污染大氣，影響人類的健康。飄逸在大氣中的粉塵往往含有許多有毒成分，如鉻、錳、鎘、鉛、汞和砷等。當人體吸入粉塵后，直徑小于5 μm的微粒極易進入肺部，引起中毒性肺炎或矽肺，有時還會引起肺癌。沉積在肺部的污染物一旦被溶解就會直接侵入血液，引起血液中毒，未被溶解的污染物也可能會被細胞吸收，導致細胞結構的破壞。此外，粉塵還會沾污建筑物，使建筑遭受腐蝕。降落在植物葉面的粉塵會阻礙光合作用，抑制其生長。粉塵包括易燃粉塵（如糖粉、淀粉、可可粉、硫粉、茶粉和橡膠粉等）和可燃粉塵（如米粉、鋸末屑、皮革屑、絲、蟲膠等）。固體物質被粉碎成粉塵以后，其燃燒特性有很大的變化。原來是不燃的物質可能會變成可燃物質，原來難燃的物質可能會變成易燃物質，在一定條件下就有可能會發生爆炸。能導致粉塵爆炸的情況也很多，從農副產品的加工、儲存和運輸到藥物、食品、有機物和無機物的生產等很多過程中，粉塵爆炸的事故時有發生，其危害極大。

3.3.1 粉塵爆炸的特點

○ 粉塵爆炸的條件：（1）粉塵本身必須是可燃的;（2）粉塵必須具有相當大的比表面積;（3）粉塵必須懸浮在空氣中，與空氣混合形成爆炸極限范圍內的混合物;（4）有足夠的點火能量。

○ 影響粉塵爆炸的因素：（1）顆粒的尺寸;（2）粉塵濃度;（3）空氣的含水量;（4）含氧量;（5）可燃氣體含量。顆粒越小其比表面積越大，氧吸附也越多，在空氣中懸浮時間越長，爆炸危險性越大。空氣中含水量越高，粉塵越小，引爆能量越高。隨著含氧量的增加，爆炸濃度范圍擴大。有粉塵的環境中存在可燃性氣體時，會大大增加粉塵爆炸的危險性。

○ 粉塵爆炸的特點：（1）多次爆炸是粉塵爆炸的最大特點;（2）粉塵爆炸所需的最小點火能量較高，一般在幾十毫焦耳以上;（3）與可燃性氣體爆炸相比，粉塵爆炸壓力上升較緩慢，較高壓力持續時間長，釋放的能量大，破壞力強。

3.3.2 影響粉塵爆炸的內部因素（粉塵的理化性能）

○ 粉塵的燃燒速度比氣體的燃燒速度要小。粉塵的顆粒越小，相對表面越多，分散度越大，則爆炸極限范圍擴大，其爆炸危險性便增加。因為粒子越小，粒子帶電性越強，使得體積和質量極小的粉塵粒子在空氣中懸浮的時間更長，燃燒速度就更接近可燃性氣體混合物的燃燒速度，燃燒過程也進行得更完全。燃燒熱高的粉塵，其爆炸濃度下限低，一旦發生爆炸即呈高溫高壓，爆炸威力大。

○ 粉塵中含可燃揮發成分越多，熱分解溫度越低，爆炸的危險性和爆炸產生的壓力就越大。

○ 粉塵中的灰分（即不燃物質）和水分的含量增加，其爆炸的危險性就降低。因為，它們一方面能夠較多地吸收體系的熱量，從而減弱粉塵的爆炸性能，另一方面灰分和水分會增加粉塵的密度，加快其沉降速度，使懸浮粉塵濃度降低。

3.3.3 影響粉塵爆炸的外部因素

○ 含氧量是粉塵爆炸最敏感的因素，隨著空氣中氧含量的增加，爆炸濃度范圍也隨之擴大，爆炸危險性也就增加。

○空氣濕度增加，粉塵爆炸的危險性減小。因為濕度增大，有利于消除粉塵靜電和加速粉塵的凝聚沉降。同時水分的蒸發消耗了體系的熱能，稀釋了空氣中的含氧量，降低了粉塵的燃燒反應速度，使粉塵不輕易發生爆炸。

○當粉塵與可燃性氣體共存時，粉塵爆炸濃度的下限相應下降，而最小點火能量也有一定程度的降低，即可燃氣體的出現，大大增加了粉塵爆炸的危險性。

○當溫度升高，壓強增加時，粉塵爆炸濃度極限范圍會擴大，所需要的點火能量也會降低，從而造成危險性增大。

○點火源的溫度越高，強度越大，與粉塵和空氣的混合物接觸的時間越長。其爆炸濃度極限范圍就變得更寬。爆炸危險性也就增大。每一種可燃粉塵，在一定條件下，都有一個最小點火能量，若低于此能量，粉塵與空氣形成的混合物就不能爆炸。粉塵的最小點火能量越小，其爆炸的危險性就越大。

3.3.4 粉塵爆炸的危害

○粉塵爆炸能呈現出跳躍式和爆炸連續性的特點。具有很大的破壞性。粉塵爆炸形成后，隨著爆炸的連續，反應速度和爆炸壓力也就持續加快和升高，并呈現跳躍式發展，產生爆震。特別是當在爆炸傳播途中遇有障礙物或巷道拐彎處，則壓力會急劇升高。所以在一些粉塵爆炸事故中，不僅表現出了爆炸連續性的特點，而且表現出了離爆炸點越遠，破壞性越嚴重的特點。

○粉塵爆炸有產生二次爆炸的可能性。因為粉塵初始爆炸的氣浪會將沉積粉塵揚起，在新的空間迅速形成新的爆炸性混合物，在火焰和高溫的作用下，再次發生爆炸（即二次爆炸）。另一方面，在粉塵爆炸的地點，空氣受熱膨脹，密度變小，經過一個極短促的時間后形成負壓區，由于氣壓差的作用，新鮮空氣向爆炸點送流，促進空氣的二次沖擊（即返回風），使已發生粉塵爆炸的高溫區沉積粉塵再次發生爆炸。二次爆炸所揚起的沉積粉塵，其濃度往往比第一次爆炸時還要大，爆炸破壞力更為嚴重。

○粉塵爆炸后可能產生有毒氣體，與氣體爆炸相比，粉塵爆炸易引起不完全燃燒，有些沉積粉塵還有陰燃現象。因而在爆炸產物中含有大量的CO氣體及自身分解產生的毒性氣體HCL和HCN等輕易使人員中毒。

4? 靜電的危害

靜電，是一種處于靜止狀態的電荷或者說不流動的電荷（流動的電荷形成電流）。當電荷聚集在某個物體上或表面時就形成了靜電，而電荷分為正電荷和負電荷兩種，也就是說靜電現象也分為兩種，即正靜電和負靜電。正電荷聚集在某個物體上時形成正靜電，負電荷聚集在某個物體上時形成負靜電，但無論是正靜電還是負靜電，帶靜電物體接觸零電位物體（接地物體）或與其有電位差的物體時都會發生電荷轉移，這就是我們日常見到的火花放電現象。例如北方冬天天氣干燥，人體容易帶上靜電，當接觸他人或金屬導電體時就會出現放電現象。人會有觸電的針刺感，夜間能看到火花，這是化纖衣物與人體摩擦人體帶上正靜電的原因。有基本物理知識我們就知道橡膠棒與毛皮摩擦，橡膠棒帶負電，毛皮帶正電。

靜電并不是靜止的電，是宏觀上暫時停留在某處的電。人在地毯或沙發上立起時，人體電壓也可高1萬多伏，而橡膠和塑料薄膜行業的靜電更是可高達10多萬伏。

靜電的危害很多，它的第一種危害來源于帶電體的互相作用。在飛機機體與空氣、水氣、灰塵等微粒摩擦時會使飛機帶電，如果不采取措施，將會嚴重干擾飛機無線電設備的正常工作;在印刷廠里，紙頁之間的靜電會使紙頁粘合在一起，難以分開，給印刷帶來麻煩;在制藥廠里，由于靜電吸引塵埃，會使藥品達不到標準的純度;在放電視時熒屏表面的靜電容易吸附灰塵和油污，形成一層塵埃薄膜，使圖像的清晰程度和亮度降低;在混紡衣服上常見而又不易拍掉的灰塵，也是靜電搗的鬼。靜電的第二大危害，是有可能因靜電火花點燃某些易燃物體而發生爆炸。漆黑的夜晚，人們脫尼龍、毛料衣服時，會發出火花和“叭叭”的響聲，這對人體基本無害。但在手術臺上，電火花會引起麻醉劑的爆炸，傷害醫生和病人;在煤礦，則會引起瓦斯爆炸，會導致工人死傷，礦井報廢。總之，靜電危害起因于用電力和靜電火花。在飼料廠這類使用大量粉未作為原料的工廠來說，靜電火花則是引發粉塵爆炸的最為重要的因素之一。

（待續）