韦斯特化肥厂火灾事故给我们的启示唐彬 1 天津市居安企业管理咨询有限公司何琛2 上海于睿商务咨询有限公司关键词: 硝酸铵、热分解、应急响应、火灾、爆炸、美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)摘要本文结合美国化学品安全与危害调查委员会对美国德克萨斯州韦斯特化肥厂火灾、爆炸事故的分析，从硝酸铵的特性和应急响应方面深刻分析产生火灾事故的原因，提出了预防措施。
1.介绍随着农业生产的发展，对化肥的需求也越来越多，化肥中比较常见的就是硝酸铵，硝酸铵易潮解且在受热时容易分解，硝酸铵也可以制成炸药，基于硝酸铵的性质，那么对硝酸铵的储存需要慎重，若发生涉及到硝酸铵的火灾时也需要采取针对性的措施科学灭火，尽可能把事故的后果降低到最低。
本文根据美国化学品安全与危害调查委员会(CSB- Chemical Safety Board)对韦斯特化肥厂火灾爆炸事故的调查研究，着重分析了硝酸铵的特性以及应急响应方面存在的问题。
2. 韦斯特化肥厂火灾爆炸事故经过2013年4月17日，坐落在德克萨斯州韦科市的韦斯特化肥厂发生了一起着火和爆炸事故，韦斯特化肥厂是一家化肥调配、零售、配送的工厂，爆炸导致15人死亡，260多人受伤，爆炸彻底损毁了韦斯特化肥厂，厂区外的150栋房屋受损，这次事故所有的保险损失预计约23亿美元。
如果按照导致的救援人员和平民的死亡人数和对周边居民、学校和其他建筑的影响来衡量的话，这起事故是CSB调查的事故里后果最严重的一起事故之一，这起事故直接导致了韦斯特化肥厂的破产。
2.1韦斯特化肥厂背景韦斯特化肥厂坐落在德克萨斯州韦科市的韦斯特镇，在达拉斯以南约128.7km，韦斯特镇有2800人，韦斯特化肥厂是一家化肥、化学品、粮食和各种农业物资的储存、调配、零售、配送的工厂，在事故发生时，库存有约40-60吨的化肥级硝酸铵，其中约30吨被引爆。
表1展示了在事故发生时工厂内储存的物料。
表1:事故发生时化肥厂内存储的物料化肥名称总量（单位：吨）化肥级硝酸铵（储存在仓库中）40-60化肥级硝酸铵（火车车厢中）100氨17碳酸钾45磷酸氢二铵70磷酸氢二铵和钾肥25硫酸铵60-70韦斯特化肥厂建于1961年，1962年开始投入运营，根据1972年的照片可以看出韦斯特化肥厂距离最近的居民区约81m，距离棒球场约18m，多年以来，随着城市的发展，导致韦斯特化肥厂周边的土地都进行了开发，包括公园（不到45.7m）、公寓、最近的居民区（113m），西边的初中（61m），西边的高中（152m），图1展示了韦斯特化肥厂在爆炸前与周边的社区、建筑的布置以及现场的情况。
图1:2013年时韦斯特化肥厂的俯视图2.2韦斯特化肥厂情况介绍事故发生现场有同属于一个家族的两个公司，一个是亚岱尔粮食公司，主营粮食的买卖，另一个公司就是韦斯特化肥厂，销售化肥，农药（杀虫剂和除草剂），农场用具（带刺钢丝网、打捆捆绳、栅栏），也进行租赁农用设备（如：施肥机、土壤耕作机），业务主要基于季节和天气变动。
亚岱尔公司从农民手中购买粮食（高粱和玉米）并储存在现场四个粮仓中（见图1和图2），粮食由农民的卡车运到现场后倾倒在堆场（图3），然后由螺杆传送机输送至粮仓中储存。
图2：粮仓韦斯特化肥厂有两个仓库和若干储罐（见图1和图3），其中一个仓库作为化学品的仓库、销售柜台和办公室。
大多数的化学品都储存在这个仓库中，如：草甘膦除草剂、西维因杀虫剂、添加剂），这些化学品储存在7.6L至1136L的容器中。
另一个仓库建于1960年，用于储存化肥（见图4），储存的化肥包括：磷酸氢二铵、硫酸铵、碳酸钾（氯化钾）、硫酸钾镁、硝酸铵。
在仓库北部有一个种子储存室。
图3：化肥场从西面看的视图图4：化肥仓库俯视图韦斯特化肥厂有两个45.4m3的液氨储罐，坐落在化肥厂仓库的南边（见图5），液氨通过槽车或者火车运至厂区，韦斯特化肥厂把液氨储存、卖给农民作为液态化肥，这些液态化肥储存在液氨储罐附近立式储罐中，液态化肥包括：尿素硝铵溶液，液体磷酸盐可以满足一些农民的特定需求，在室外有一个通常里面装满水的储罐，用来与化学品或液态肥料混合。
在化肥厂的现场没有加工作业，只是作为比如美盛，巴斯夫，埃尔多拉多，CF等供应商的产品配送中心，其中埃尔多拉多和CF控股公司是美国仅有的两家生产化肥级硝酸铵的公司。
韦斯特化肥厂销售混合化肥，或者销售不需要再次加工的化肥级硝酸铵和硫酸铵。
农民到化肥厂下订单后，化肥经过漏斗计量后在混合器中进行混合，然后经过传送带装车（混合器和传送带在图6中可见）。
图5：液氨储罐图6：仓库东边视图2.3韦斯特化肥厂仓库情况介绍韦斯特化肥厂仓库是由木质结构构成，混凝土地板离地面约1m高，仓库是1961年建造的，随着时间推移逐步扩建，种子储存室建造于1980年，两个化肥级硝酸铵存储间是由三合板分隔而成沿着仓库西边的墙布置，另外一个主要的硝酸铵存储间布置在仓库的最北边，其中的硝酸铵存量一般不超过总储量的一般，存储间宽3m，长6.1m，高9m，由150mm宽的横梁、木制框架及三合板组成（见图7），存储间的门在存有硝酸铵时通常是关着的，在物料存量少时，可以把装载机开进存储间把残留的硝酸铵转走。
图7：存储间的隔离木板在爆炸发生两年前，硝酸铵存储间北边的墙塌了，员工用钢筋混凝土加固了存储间墙的底部，为了避免再次导致存储间的墙壁出问题，存储间从来没有被装满过。
供货商通过卡车或者火车把散装化肥运至韦斯特化肥厂，在事故前，很多卡车运输的货物抵达现场，所有的散装化肥通过同一个传送带输送至堆场，然后由敞开式的500mm宽的橡胶传送带把化肥转到仓库内，传送带上设有凹槽便于把物料从传送带送至斗式提升机（见图8）图8：爆炸后找回的设有凹槽的传送带斗式提升机把物料提升至分料转盘，然后把物料分配至PVC管道，送至不同的存储间，在仓库内部，员工通过装载机运输物料，对于混合的化肥，员工需要按照事先计算好的各个组分的重量通过计量漏斗称重，所有的组分称重后通过传送带输送至混合器进行混合，混合后的化肥通过传送带进行装车。
在一种化肥卸车完成后直接卸车另外一种化肥，没有对传送带进行清理操作，在卸车时由于传送带损坏导致化肥散落，操作工会尽可能想办法把散落的化肥与其它的分开，但是化肥彼此混合，交叉污染的情况时有发生。
由于在化肥厂仓库内的卸料操作容易产生粉尘，所以每天早上的第一个工作就是清理地板，为了减少在操作时粉尘的产生，化肥厂使用风扇来控制在卸料操作或者其他场合粉尘的产生。
操作工说由于化肥级硝酸铵易潮解，所以化肥厂使用空调来降低化肥级硝酸钠存储间的湿度，在潮湿的天气，操作工尽量减少硝酸铵的操作，除非不得已，旨在避免硝酸铵潮解损失产品。
2.4事故发生过程在2013年4月17日早上约7:29，有市民向911中心报告韦斯特化肥厂冒烟并着火，报警后不到20分钟就发生了爆炸，导致15人死亡，爆炸冲击波导致了周边建筑和居民房屋的损坏。
韦斯特警察局、达拉斯消防部门、韦斯特的志愿消防部门的人员从不同位置见证了这场大火，这些人员及部门的证词帮助CSB分析当天事故是怎么发生的。
2.4.1韦斯特警察局最早到达事故现场的人员中有一个是来自韦斯特警察局且在当天值班的警察，该名警察称在他开车巡逻经过城市公园时闻到了浓烟的味道，但是他不能辨别浓烟的具体位置，后来他遇到的一个市民告诉他浓烟是从韦斯特化肥厂来的，在得知具体位置后他通知调度中心要求韦斯特志愿消防部门到达韦斯特化肥厂，该名警察抵达现场后看到火焰从仓库的东北角的围墙喷出，赶紧通知调度中心现场的浓烟已经发展成建筑火灾。
韦斯特志愿消防人员抵达现场后铺设消防软管，通过对讲机联系上了警察，并要求他交通管制避免市民开车碾压软管，警察同意消防人员的要求，但是说他需要先疏散城市公园内的市民，在他前往城市公园的路上遇到韦斯特消防人员向化肥厂开进，在他到达城市公园后通过扩音系统命令民众离开城市公园，疏散完成后他在化肥厂的北面建立交通管制，并要求附近的市民利用卡车封锁了通过韦斯特高中的路口，同时他联系了警察局长，要求协助对韦斯特初中进行交通管制。
通过对讲机警察得知化肥厂整个仓库都处于火海之中，很快他就看到并听到了爆炸，在得知在化肥厂的南边有液氨的储罐，并有随时可能二次爆炸和有毒气体泄漏后，警察决定对方圆1.6公里进行疏散隔离，由于巡逻警车无法启动，他只能沿着主干道提醒人们撤离。
2.4.2韦斯特志愿消防部门应急中心调度员通知志愿消防部门去现场进行处理，消防员带着两台消防车，两台水罐消防车和一个水罐车，先后到达事故现场，调度员也通知了周边县的消防队，如，阿伯特消防队，根据目击者描述，火势发展的十分迅猛，很快就从化肥厂的仓库的东北端发展到南边。
5名消防员乘坐两辆消防车在不同时间到达现场，到达的第一辆消防车从仓库的东边进行灭火，4名消防员用消防软管连接至消防车对着化肥存储区域进行灭火，第二辆消防车达到现场后，随车的两名消防员开始铺设水龙带并进行连接，他们看到12-15m高的火焰从化肥仓库顶部喷出，从仓库的东北角的门也有火焰喷出。
根据事后CSB的访谈得知，由于志愿消防部门意识到没有足够的水进行有效的灭火，所以志愿消防部门决定采取适当的行动----暂时退后，让仓库燃烧，并集中精力进行疏散。
2.5韦斯特化肥厂火灾爆炸事故后果2.5.1死亡和受伤人数韦斯特化肥厂猛烈的爆炸导致12名应急人员和3名市民死亡，另外导致约260人受伤，包括应急救援人员和普通民众，这些受伤人员有轻伤（挫伤、擦伤、撕裂伤）和重伤（骨折、脑部损伤、闭合性头颅外伤、颅脑损伤、烧伤），下图统计了爆炸导致252人受伤的类型及人数，爆炸时人员所处位置直接影响受伤的类型，若在室内主要是受擦伤、挫伤和撕裂伤。
若处于室外或处于汽车中最易受听力损失和耳鸣、鼓膜破裂或吸入损伤。
大多数受伤人员都是在爆炸范围457m范围内，住院治疗的伤员基本都是比较靠近爆炸点的。
图9：受伤人数及受伤类型统计在调查期间，CSB认为有两种潜在的事故场景导致更严重的后果，第一种，如果大火发生在周边的学校在正常的上学时间且其他的所有条件不变（假定化肥厂的员工不能及时把火灭掉），如果学校进行疏散，最有可能的也是把学生集中在例如，体育馆、多功能厅等地方进行疏散前的人数清点，那么从发现大火到最后爆炸仅20分钟，疏散会来不及，会导致大量的学生和教学人员伤亡。
第二种，一节火车车厢装有100多吨的化肥级硝酸铵在爆炸时没有被引爆，如果这些硝酸铵被引爆，最终导致的损毁、受伤和死亡人数将会非常严重，这两种事故场景需要认真考虑，因为在整个美国，由许多类似于韦斯特化肥厂的工厂距离类似于学校等公共设施很近。
2.5.2财产损失韦斯特化肥厂事故导致了相当严重的财产损失，包括彻底损毁了化肥厂（见图10）。