考察光伏制造厂的硅烷爆炸

考察光伏制造厂的硅烷爆炸 安全资料002 2008-2-15 再次考察光伏制造厂的硅烷爆炸 常佑玉a，彭登杰a，武红春a，曹长程a，沈春•操作工打开柜门操作钢瓶阀门，而不是通过成b 窗口。 蔡萧云b和陈政任b •阀门接头未经后吹扫和检漏，操作工打开了钢瓶a职业安全部，职业安全和健康学会，劳委会，行阀，导致泄漏，滞后着火和爆炸。 政院，shijr城，台北221 ，台湾 •冲击波把两个硅烷钢瓶甩出气柜，并把操作工击b安全部，健康和环境工程，和EPA / NKFUST南昏或可能受致命伤。 部紧急事件中心 •该硅烷钢瓶不断从CGA632检漏孔泄漏，把火焰有毒物质应对(ENSERTS) ，国立高雄第一科技大喷向墙面和操作工。 学， yenchau ，高雄市824，台湾; •火焰和高热冲击附近的硅烷钢瓶，造成更多的硅jrc@ccms.nkfust.edu.tw(通讯联系) 烷泄漏，火势使事故进一步恶化。 2007年2月22日 在Wiley InterScience(www.interscience.wiley.com)网上发第一篇论文侧重于钢瓶室、气柜管组、以及操布.DOI 10.1002/prs.10194 作工失误[1]。写完第一篇文章后，我们发现有机 械故障，可能是这次意外的另一种解释，因此，需 基于对物证的更详尽的检查，提出了第二种引要加以报告。 发先前所描述的硅烷爆炸可能的起因。爆炸与火灾 发生在光伏制造工厂的硅烷气体室。本项调查建议有关其中一个硅烷瓶阀的物证，本文进行了较对硅烷泄漏和导致燃烧和爆炸的特征作更多的研详细的检查。这些证据清楚地表明，气体是由没有究。同时建议对硅烷钢瓶阀门以及气柜进行更完善了下阀杆、上阀杆和压盖的阀门冒出来的。因此，设计。硅烷泄漏很难检测，因此建议还包括:需了第二种可能的爆炸起因的设想。对这个设想的提出 要硅烷气体探测器，当泄漏发生时警告操作工。 所留下的问题也作了讨论。 2007年美国化学工程协会 ? 过程安全计划26:155-158,2007 钢瓶阀门的检查 关键词:硅烷;燃烧及爆炸;钢瓶阀 按照陈等人的定义[1]，焦点是B气柜里右侧 的钢瓶。左、右阀门的比较示于图1。火灾后钢瓶 导言 阀门的另件示于图2。阀门是带DISS 632出口的 最近，在一家硅薄膜光伏组件制造厂的硅烷气Ceodeux型密封的隔膜阀。手轮是铝的，火烧后体室发生了一起重大的爆炸和火灾，导致一人死熔化掉了。右侧钢瓶阀门的压盖、隔膜、上、下阀亡，彻底摧毁了气体室。大火还蔓延至室外，通过杆均脱离了。只在钢瓶邻近的地面上发现了隔膜和聚丙烯(PP)排气管，蔓延到洁净室和废气洗涤器，下阀杆。其他部件失踪，可能被埋在某处氧化硅泥从而导致工厂的严重损毁。这是在台湾高新技术产土下。阀座出口处可看到有烧焦物质，如图3所示。业历史上最大的硅烷事故，超过了半导体产业先前检查该材料的扫描电镜和能谱分析发现，其中只含已知的硅烷事故。事故的应对及初步调研细节在陈硅和氧，即硅烷的氧化产品而非阀门上熔化的金等的报告中已有叙述[1]。前面的调查特地根据气属。除去这些物质，可清晰看见阀门的入口孔和阀柜管组的检查结果提出一个场景: 座上都充满了白色粉末，如图3所示。很可能大部•操作工独自操作钢瓶。 分的硅烷是从这个孔里出来的。然而，来自相邻钢•操作工错误连接钢瓶阀门。 瓶的火焰喷射未使压盖和其他阀门零件脱开。因为—————— 只有一个压盖脱开，而所有的钢瓶都遭受了火焰的 写这篇文章纯粹是为了促进在半导体行业良好的安全，实喷射。阀座上固定压盖的螺纹也完好无损，几乎没践和更好的安全性研究。这篇文章及作者概不对进行讨论的事有机械或热损伤的迹象。现场发现的下阀杆也没有件负任何法律或保险责任。 热损伤的迹象。因此，基于失踪了压盖、阀杆、 第 1 页 共 4 页 安全资料002 2008-2-15 图1. 火灾后气柜B内左、右钢瓶的比较。左第二个钢瓶没有了压盖和手轮。右面那个钢瓶是气柜A中的。 隔膜瓶和沉积在阀座上的硅烷粉末等物证，可以得出切换到供应模式以及操作工更换空瓶时，阀是完 下阀杆机械地连接到上阀杆和结论:阀座，而不是DISS连接，是硅烷释放的首全打开的。阀设计成 要原因。完整的压盖螺纹还表明压盖脱离是人为操作手轮。还有一个未曾预想到的事实是如果压盖 松动，转动手轮即转动压盖。因此，如果压盖泄漏的，不是由于火的作用。 未着火，且操作工没有注意到泄漏，继续转动手轮，分析以及第二种可能的场景 那么压盖、手轮和阀杆就会从阀门上脱落，这将导 瓶阀的压盖故障是反常的。按设计，压盖要用致硅烷非常大量且迅速地从钢瓶释放出来。这会产强大的扭转力来紧固，不能用一般的扳手松开。它生一个很大的未反应硅烷的气团，当发生自燃时，的松动要么在操作工将它安装到气柜之前，要么在就着火爆炸。 安装的时候。无论哪种情况，除非泄漏很小没有着这个假设需要测试，以确认压盖泄漏引起的点火，硅烷一定从压盖的螺纹泄漏，操作工或钢瓶搬火特性。最近，倪等人对Ceodeux钢瓶阀门压盖运工一定会发现。 进行了初步的释放试验[2]。当阀门压盖松开四分 右侧钢瓶是两天前连接的，爆炸发生时可能处之三圈，手轮完全松开时，氮气产生泄漏。当手轮于供给状态。左侧钢瓶是操作工要更换的，如陈等完全松开时，肯定了压盖和手轮之间有联动作用。人讨论过的那样[1]。操作两个串联钢瓶的方法是然后给松动的压盖加上950psig压力的硅烷，发一个供给，另一个备用，两个钢瓶阀门都开启。当现没有发生着火。事实上，释放直到最后一刻才着供气的那个钢瓶压力降到允许的最低压力时，气体火。虽然倪等人的试验[2]并不一定能够反映这一控制阀自动转换。另外，本次调查发现的另一事实事故的真实释放形状和口径，但它表明该假设的情是操作工在换钢瓶时没有完全打开钢瓶阀门。当钢况是可能的和有道理的。 第 2 页 共 4 页 安全资料002 2008-2-15 图2.硅烷钢瓶阀典型的零件.(a)由左至右:下阀杆与膜片，上阀杆，压盖.(b)三个零件的组装.(c)组装在一起的三个零件.注意，在现场附近只找到下阀杆和膜片. 图3. 右侧钢瓶阀门的近视图.(a)焦化物未去除(b)去除后。注意，去除焦化物后可以清楚看到阀门进口内充有白色粉末。 释放出来的硅烷是要么迅速通过通风口稀释应。危险性研究公司的测试发现，单个气柜经过两到低于LEL 或在没有足够的通风的情况下形成一次彻底空气置换后，在硅烷气流被堵住后5秒引爆 个爆炸性气团。在此次事件中，发现气柜门爆炸时[3]。也是由倪等人进行的一个类似的试验里，气是打开的，使硅烷容易聚集然后发生爆炸性的反柜在1/4英寸管的气流被切断后3秒发生爆炸 第 3 页 共 4 页 安全资料002 2008-2-15 [2]。此次事件中阀门压盖的脱开提供了一个阻力也不能完全排除。无论哪一种情况，此事故可以通很小的大孔径。钢瓶从压盖孔排出气体很可能非常过以下措施加以预防: 之快，几乎没有时间让操作工作出反应。释放到最•安装一个气体探测器，压盖或DISS连接处发生后发生自燃，着火是不可避免的。结果是一个强大微小泄漏即报警。 的爆炸，考虑到释放量，可能是一次爆燃。 •安装自动瓶阀，以防止操作工的失误以及操作工 接触硅烷释放。 结合钢瓶阀门的物证和已知硅烷释放燃烧特•严格执行操作规程，包括两名操作工双重检查所征，提出第二种可能的场景: 有行动。 •左边钢瓶的硅烷供应停止，切换到右边钢瓶。 结论 •操作工独自进入气体室，去更换左钢瓶。 •操作工打开柜门，操作钢瓶阀门，不是通过窗口。 目前还不清楚压盖是在运送途中松动还是由•操作工试图通过转动手轮完全打开右钢瓶阀，未操作工的行为造成松动。无论如何，此事件中没有察觉到压盖的泄漏。 安装的硅烷气体检测仪，可以而且应该安装在气柜•压盖和阀柱从阀门上脱离，造成大量硅烷迅速释里，在硅烷泄漏时警告操作工，阻止继续操作导致放，没有着火。 灾难性爆炸。关于阀门设计，目前阀杆设计是，如•释放到最后，硅烷在阀门出口着火，随即点燃积果压盖松动，转动手轮同时也旋转并提升压盖。考聚在气柜里的硅烷气团，造成爆炸，可能是爆燃。 虑到硅烷复杂的着火特性，压盖的设计也应该反•该操作工被冲击波击倒昏迷或可能造成致命伤，思，使机构更加完善。 冲击波还将两个钢瓶甩出气柜并使它们的DISS连 接松开。 研究还建议更多地了解有关硅烷泄漏特征和•左造成侧硅烷瓶从DISS接头松动处泄漏，向墙壁和的火灾和爆炸。 操作工喷射更多的火焰。 •火焰和热冲击到附近硅烷钢瓶造成更多的硅烷泄 漏和火焰，使事故升级。 与阀门压盖的证据对照，以前基于气柜管组的 假设显得不太可能[1]。 但是，作为第二种可能， 第 4 页 共 4 页