韦斯特化肥厂火灾爆炸事故给我们的启示

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

化肥级硝酸铵（储存在仓库中）

化肥级硝酸铵（火车车厢中）

氨

碳酸钾

磷酸氢二铵

磷酸氢二铵和钾肥

硫酸铵 总量（单位：吨） 40-60 100 17 45 70 25 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45.4m 3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）。韦斯特化肥厂和韦斯特镇都决定不再重建韦斯特化肥厂，现在当地的农民从韦斯特东边约11km 的勒罗伊化肥厂购买化肥。

图10：受：受伤人数及受伤类型统计

爆炸、超压和碎片完全损毁了一个志愿志愿消防部门的水罐车（见图11），水罐车受爆炸受爆冲击波移动了2m 远，在化肥厂南边一个很大的农用卡车也被推出2m 远（见图12）。

图11：爆炸

爆炸中中损毁的志愿消防队的水罐车

图12：爆炸中损毁的志愿消防队的水罐车

爆炸把化学品仓库和办公室夷为平地，损毁了仓库北边的一个玉米粮仓，另外，爆炸冲击波损坏了地面上的立式液态肥料储罐，见图13所示，罐的左边明显变形。

图13：爆炸中损毁的液态化肥储罐

爆炸的冲击波损坏了化肥厂与城市公园之间的铁轨，见图14所示。

图14：爆炸中损毁的火车铁轨

两个45m 3的液氨储的位置离刚开始发现的着火和冒烟点仅46m ，罐长约14m ，见图15 所示，每一个罐上都设有两个安全阀，在安全阀的出口都设有橙色风帽以避免雨水和灰尘。其中一个储罐上的安全阀的风帽还在安全阀上，因此可以推断这个液氨储罐没有泄压，但是其中一个液氨储罐上安全阀的风帽不见了。根据与员工的访谈，CSB 认为化肥厂当天接收4槽车的液氨，在事故发生时，储罐中液氨约占总容积的30%（27m 3）。

事故发生后，危险化学品技术人员佩戴好个人防护用品，进入了液氨罐区，发现有一个阀门在泄漏，根据阀门的结霜情况，可以认为泄漏的物料为液氨。

图15：爆炸后的液氨储罐

爆炸损毁的建筑还有：中学（化肥厂西南约168.2m ）；高中（东南约385m ）；一个两层楼的公寓（西部约137.2m ），在公寓导致了两人的死亡；一个有145个床位的疗养院（西部约152.4m ），在疗养院导致了大量的人员严重受伤；另一所中学（西南方约609.6m ）（见图16），这所中学也承受了严重损害但是可以修缮。所幸的是事故不是在上学的时间发生的，否则后果将会不堪设想。

图16：韦斯特化肥厂周边的公共设施

3. 韦斯特化肥厂火灾爆炸事故原因分析

3.1 爆炸事故场景

根据对化肥级硝酸铵的研究，CSB 推断可能的爆炸事故场景有三个：

u 场景1：爆炸来自于化肥级硝酸铵堆场的顶部；

u 场景2：爆炸是由对着着火一侧的外墙传递的热量加热化肥级硝酸铵导致的；

u 场景3：爆炸是由电梯井蔓延到化肥级硝酸铵存储间的。

3.1.1爆炸场景1

根据堆场的位置、存储间的环境等判断，一个可能的爆炸事故场景是硝酸铵被着火的烟灰和其它的有机物（可能是溶化的沥青和从燃烧的屋顶或者PVC 转料管道上滴下来的塑料）污染，同时硝酸铵存储间被周边的火焰热辐射加热，导致在硝酸铵堆场的表面形成了一层很热、被污染并且很敏感的液态硝酸铵，被溶化的硝酸铵可能会受热分解产生氧化气体（如NO 2, O2, 和HNO 3），氧化性气体与易燃的浓烟混合在硝酸铵存储间上部形成爆炸蒸气云，蒸气云可能从上部被点燃并且在封闭的存储间内经历由气相至爆燃至爆炸的转换过程，这种爆炸在硝酸铵堆场表面相当于导火索，穿过表面的受污染的泡沫，到下面混合的高密度泡沫和球状颗粒混合层，直到堆场内部的球状颗粒，并最终引起爆炸，见图17。

图17：在爆炸前硝酸铵堆场不同层的情况

3.1.2爆炸场景2

另外一个可能的爆炸事故场景是韦斯特化肥厂的爆炸是沿着存储间的一个外墙引发的，存储间的北边和东边暴露在大火一侧被加热并且把热量传递给硝酸铵，没有证据能证明存储间的墙在大火中倒塌，因此化肥级硝酸铵堆场没有直接接触火焰，只是被从墙传递来的热量加热，存储间顶部的结构失去了支撑并开始燃烧，在存储间的外墙开始着火，虽然热量通过外墙传递给硝酸铵，但是很难想象这些热量能引起爆炸，化肥级硝酸铵在加热的情况下一般不会爆炸，除非在受限制的空间里。但是一些加热溶化的液体硝酸铵被烟灰和屋顶的掉落材料污染，如果通过外墙传递的热量足够多或者围墙部分损坏则可能会发生爆炸。

3.1.3爆炸场景3

另一个爆炸场景集中在化肥级硝酸钠存储间附近的提升机井，提升机井上设有玻璃盖，地板有坡度以防止液体进入电梯井集聚，但是在大火中玻璃盖被溶化，根据提升机井的传统设备情况也不可能形成封闭空间进而产生高压，所以这样的情况下是不可能从提升机井开始爆炸并进而引爆硝酸铵堆场。

如果爆炸是从提升机井开始并引发的，最可能的解释是存储间西边的墙倒塌，硝酸铵与燃烧的提升机传送带的橡胶混合后进入提升机井。大量硝酸铵进入提升机井的混凝土墙的受限空间中，为爆燃至爆炸的转换提供了条件，并且很快发展到硝酸铵堆场，发生了最终的爆炸。

3.2 CSB调查发现的问题

韦斯特化肥厂的火灾爆炸事故发生后CSB 及时跟进，研究了物证和现场，并采访证人，分析了以下引起爆炸的原因：

3.2.1技术问题

u 使用易燃材料来建设仓库和硝酸铵的存储间，除此之外，韦斯特化肥厂习惯于把易燃物

存储在化肥级硝酸铵的堆场附近，这些都有助于推进或者加强火灾并可能导致爆炸； u 韦斯特化肥厂没有火灾探测系统来提醒应急人员或者自动喷水灭火系统在初期火灾时灭

火；

u 基于对见证者的访谈以及照片，着火点和冒烟点起源于种子存储间，并且火势迅速发展

至仓库的北半部分，仓库结构着火、仓库含有沥青的顶着火的辐射热加热了化肥级硝酸铵堆场的表面，烟灰、溶化的沥青、溶化的PVC 也污染了硝酸铵。

3.2.2管理问题

u 美国职业安全健康署（OSHA ）在化肥级硝酸铵的储存和处理设施的监管方面不足：

A ：OSHA 的炸药和爆破剂规范29 CFR 1910.109的（i ）章节在化肥行业没有被很好的了解，原因是：（1）不太清楚章节(i)如何运用，（2）以前很少被运用在化肥设施。

B ：OSHA 疏忽在过程安全管理标准29 CFR 1910.119的高危化学品、有毒品、和活性物质的清单中遗漏了硝酸铵，只是在标准中包含了硝酸铵工艺的反应特性。

u 因为韦斯特化肥厂的液氨储罐在美国环境保护局（EPA ）的风险管理范围内，所以韦斯

特化肥厂员工和应急救援人员能意识到现场液氨的危害，但是硝酸铵没有在（EPA ）的风险管理范围内，所以韦斯特化肥厂没有像液氨那样对硝酸铵的危害采取安全措施。

3.2.3应急救援问题

u 韦斯特志愿消防部门没有进行韦斯特化肥厂处理化肥级硝酸铵相关事故的事故预案或者

救援培训，因为没有这方面的管理规定，由此导致到达事故现场的消防员没有足够的信息来决定采取什么样最合理的灭火方案；

u 德克萨斯州政府针对危险化学品培训和消防员取证培训的培训手册中很少强调对存有硝

酸铵的现场应急救援的相关内容，只是对危险化学品的运输进行了强调，联邦政府的补助金用来满足消防员和消防部门需要，但是这些补助金经常用来购买消防员的个人防护设备或者消防设备而不是用来进行培训；

u 从其它有关化肥级硝酸铵的着火和爆炸事故中的经验教训没有与志愿消防部门进行分享

和学习，如果这些先前的事故经验教训吸收利用，那么消防员和救援人员就会对化肥级硝酸铵相关的火灾风险有很好的认识。

3.2.4应急预案问题

u 虽然韦斯特化肥厂在2012年的公司文件中有应急预案，但是韦斯特志愿消防部门在事

故前没有在韦斯特化肥厂进行应急演练。

u 紧急事件计划与公众知情权法案（EPCRA ）中对农业用途进行了豁免，但是没有清晰规

定哪些设施是处于豁免范围，在韦斯特化肥厂事故发生前，德克萨斯州确定处于

EPCRA 豁免范围。

3.2.5土地使用规划问题

u 在建设阶段，韦斯特化肥厂周边是开放区域，周边没有土地用途管理规则。

u 多年以来，韦斯特镇向韦斯特化肥厂附近发展。

u 韦斯特镇的发展离韦斯特化肥厂越来越近，导致了最终对厂区外的严重影响。

u 德克萨斯州的其他的化肥级硝酸铵设施都离学校、居民很近，截止到2015年10月，德

克萨斯州有40个化肥级硝酸铵设施，这些硝酸铵设施48%离学校、疗养院、医院的距离不超过800m ，83%离居民区不到400m 。

3.3 CSB提出的建议

CSB 根据对事故的调查结果提出了很建议，其中摘出的几个建议如下：

u 建议美国环境保护局（EPA ）修订风险管理规定的物质管理清单中包含化肥级硝酸铵限量数值。

u 建议美国职业安全与健康安全署（OSHA ）以下两个措施来处理化肥级硝酸铵的危害：a ：把化肥级硝酸铵加入到OSHA 过程安全管理（PSM ）的高位化学品的清单中，并确定恰当的数量限制数值，b ：修订OSHA 的炸药和爆炸剂标准，确保：新建的化肥级硝酸铵设施和存储间禁止使用易燃材料，对已建设施需要在合理的时间内对使用的可燃建筑材料进行更换；在化肥级硝酸铵存储区域设置自动喷水灭火系统和火灾探测系统；化肥级硝酸铵存储区域设置合理的通风设施；所有的化肥级硝酸铵储存区域与可燃物、易燃物和其他的污染物料隔离储存；化肥级硝酸铵储存区域与其他的危险化学品工艺和设施间保持安全距离。

u 建议韦斯特志愿消防部门针对储存或者处理例如化肥级硝酸铵的危险物料的事故预案； u 建议德克萨斯州消防委员会为当地的消防部门开发一个包含化肥级硝酸铵危害的培训课程，在培训课程中还应包括：发生的化肥级硝酸铵火灾和爆炸事故案例；化肥级硝酸铵暴露在其他化学品中的危害，以及与其他的化学品或物料的不相兼容性；涉及到化肥级硝酸铵着火的事故预案；化肥级硝酸铵火灾的风险评估、现场情况预估等现场应急救援和决策的要求。

4. 韦斯特化肥厂火灾爆炸事故给我们的启示

4.1化肥级硝酸铵的性质及反应机理

在韦斯特化肥厂着火爆炸事故中，造成事故如此严重的原因就是在仓库中存有硝酸铵，下面我们根据硝酸铵的特性来分析为什么会产生如此大的威力。

4.1.1硝酸铵的特性

硝酸铵是由硝酸和氨中和而成的，硝酸铵加工工艺涉及很多步骤，包括形成溶液、提浓、造粒、细加工、涂层、装袋等。硝酸铵主要用于化肥或炸药，基于用途不同以不同的形态销售。

纯硝酸铵是白色或者灰色没有气味的外形如小球状、颗粒、晶体的固体。小球状是最常见的形式，高密度球状硝酸铵作为化肥级硝酸铵。化肥级硝酸铵是在这些球状颗粒的表面有涂层和稳定剂避免结块和分解。

4.1.2硝酸铵的危害

通常情况下，纯的硝酸铵固体是稳定的，一般情况下对轻微震动，火花、摩擦不是很敏感，硝酸铵在着火的情况下有3个危害：

u 不可控的火灾；

u 分解生成有毒气体；.

u 爆炸。

这些危害是因为硝酸是一种氧化剂，美国运输管理署（DOT ）和美国职业与健康署（OSHA ）都把硝酸铵归类为氧化剂。OSHA 把“氧化剂”定义为：“发起或者促进在其他物质中的燃烧，并通过自身或者释放氧气或其他气体引起大火的物质”。作为氧化剂，硝酸铵在被加热分解后可以增加其它物质的可燃性或爆炸性，因为硝酸铵在遇到热或者火时会分解，分解反应会基于温度和压力生成如氨气(NH3) 、硝酸(HNO3), 、氮氧化合物(NO, NO2) 、一氧化二氮(N2O) 、氮气、氧气和水蒸气。

在火灾时，硝酸铵除了爆炸的危险性外，就是由于其氧化性和分解性生成有毒气体，当硝酸铵被有机含碳物料、或无机化学品（如酸、易燃物、可燃物）污染时将会变得非常不稳定，爆炸性将会急剧增加并导致爆炸，尤其是当硝酸铵在着火或者高温时处于封闭空间里时，将会非常容易爆炸。

4.1.3硝酸铵分解

硝酸铵的熔点在155°C 至169°C ，在熔点之后的温度下，硝酸铵会迅速开始分解， 硝酸铵在不同的温度条件下分解会有7个不同的反应，反应放热不同反应速率不同，一些反应可以产生有毒或者易爆炸的副产物。所有的反应都是从硝酸铵分解成氨气和硝酸开始的，但是现在还不太清楚具体的反应步骤。

下面是一个主要的放热反应，当温度达到250°C ，硝酸铵分解生成一氧化二氮和水。 NH 4NO 3 (s) à N 2O (g) + 2 H2O (g) (1)

当温度高于250°C ，发生可逆的吸热反应，硝酸铵分解生成氨气和硝酸：

NH 4NO 3 (s) NH3 (g) + HNO3 (g) ( 2)

分解反应可以控制在一定程度时主要发生反应（1）则可以用来生产医用的一氧化二氮，可是，如果反应不受控制则会发生其它的分解反应，当温度升高于(250°C) 时，液态的硝酸铵将会变稀，并会有很多分解产生的气泡，这些气泡主要是水蒸气和一氧化二氮。在260°C 时，液态硝酸钠对震动会非常敏感，因为气泡相当于“热点”集中震动或者放大能量。这种鼓泡

的液体比固体小球状颗粒或者液态更容易爆炸，除了温度和压力外，像PH 值、其它杂质的出现也会影响反应速率。

虽然化学反应的顺序是可变的，但是爆炸的主要产物一般是水、氮气和氧气。上述反应（2）的主要的产物是氨和硝酸，反应释放的热量增加爆炸的能量。反应（1）中的所有的氢都与硝酸中的氧结合生成水，所以在纯硝酸铵的分解反应中没有其它的氧化发生。不可控的爆炸反应和生成一氧化二氮反应之间的不同之处在于反应速率和形成三键氮和两键氧，形成三键氮释放热量，所以增加爆炸时的能量，下面的反应（3）描述了生成氮气、氧气和水的分解反应。

NH 4NO 3 (s) à N 2 (g) + ½ O2 (g) + 2H2O (g) ( 3)

当把硝酸铵和许多的易燃物包括有机物质、碳氢化合物燃料、面粉、种子或者粮食粉尘、沥青、燃料油或者金属碎片混合，将会额外产生由于碳氢化合物燃料与爆炸中产生的氧气结合生成水释放热量，因此如果硝酸铵用作炸药，硝酸铵经常需要与碳氢化合物燃料混合，这种方法增加爆炸能量同时减少有毒的氮氧化合物的产生。下面的反应（4）可以看出，硝酸钠分解生成氮氧化合物、氮气、水蒸气。

4NH 4NO 3 (s) à 2NO 2 (g) + 8H2O (g) + 3N2 (g) (4)

所以用在硝酸铵中加燃料的方式来生产炸药，就是在硝酸铵中加入质量百分比约为6%的燃料油来生产硝酸铵燃料油（ANFO ），ANFO 可以用作采矿或者其它目的。军队把TNT 、燃料油、硝酸铵混合，有时还添加铝来生产比TNT 更强的炸药。

4.1.4硝酸铵的储运安全

以上分析了硝酸铵的特性，那么在储存硝酸铵时，不得使用铜或镀锌铁皮制的容器，或将其作为仓库的墙壁护板。凡是被硝酸铵溶液沾染过的有机纤维，容易自燃，应及时清洗，并严禁使用明火。硝酸铵应有专门仓库单独储存，库房要阴凉、通风，远离火种、热源。除严禁触及有机物及铜、镉等金属外，还不得与硝酸钠、亚硝酸钠等接触，同时也不得与硫酸、盐酸、硝酸等酸类混放或混同储运，避免硝酸铵遇酸分解，引起燃烧爆炸。

硝酸铵的储存仓库距离生产装置、其他易爆炸起火源，应符合安全距离的要求，离居民区及周边的商业设施也要保持有效的安全防范半径。

4.2应急响应

在韦斯特化肥厂导致的15人死亡中，有12人是现场救援人员（消防员和救援人员），其中有8名志愿消防员。CSB 利用应急相关的文件、访谈、视频监控分析了消防人员的应急行动，分析不仅集中在消防员，同时也关注了应急预案、消防员培训，消防员需要在时间紧张等高压情况下需要进行风险评估并做决定，没有恰当的培训是不可能完成的。

4.2.1 消防员响应

CSB 根据街道上的视频监控以及对幸存消防员的访谈，得出了下图中的时间先后顺序。

图17:应急响应时间顺序

根据上图，从刚接到火警开始，消防员在14分钟内先后到达现场，在消防员出发去现场时，没有任何人告知他们大火燃烧或者阴燃了多久，到达现场后集中精力准备抑制在仓库东北的火焰，没有进行充分的初步计划准备，也没有恰当的危害物料知识培训，之前也没有化肥级硝酸铵火灾应急培训和演练，消防员没有想到硝酸铵爆炸的可能性，只是按照消防队长的建议，由于没有足够的资源来灭到快速发展的火势，只是通过喷水来给液氨储罐降温来避免超压破裂。

4.2.2 导致消防员死亡的关键因素

CSB 认为导致了韦斯特化肥厂事故中消防员的死亡有下面7个关键因素：

1. 缺少事故指挥系统；

2. 没有建立事故管理系统；

3. 没有进行有害物料和危险物料的培训；

4. 对化肥级硝酸铵爆炸的危害不了解；

5. 不了解周边环境和化肥级硝酸铵相关的火灾现场的风险评估；

6. 没有韦斯特化肥厂的事故预案；

7. 对硝酸铵技术上的指导缺失或者混乱。

4.2.3 类似事故的经验教训没有学习

根据CSB 的调查，在德克萨斯州之前发生过与化肥级硝酸铵相关并导致消防员死亡的事故，这些事故的经验教训没有被传播并认真学习，所以事故发生后韦斯特消防人员只知道液氨储罐的危险性，但是没有意识到硝酸铵会爆炸。如果之前消防人员认真学习了硝酸铵相关事故的经验教训，那么韦斯特化肥厂的事故后果可能会有很大的不同。

4.2.4 韦斯特化肥厂事故应急问题的启示

消防人员在发生火情时往往是冲在第一线，但是我们在灭火的时候必须科学。要想做到科学就需要我们有足够的知识和信息来支撑，要熟知所辖区域内的各个设施内所有危险物料的特性，及相应火灾的灭火措施，落实切实可行的应急预案，并按照相关规定要求定期进行演练。

5. 结论

硝酸铵作为一种常见的化肥，在使用、储存、运输时要熟知硝酸铵的特性，硝酸铵应有

专门仓库单独储存，库房要阴凉、通风，远离火种、热源。储存仓库距离应与周边的设施保持安全距离，并根据硝酸铵的特性执行合理的应急预案定期演练。做到在有火情时能沉着、科学应对。

6. 参考文件

[1] CSB INVESTIGATION REPORT，West Fertilizer FINAL Report， REPORT 2013-02-I-TX

[2] NFPA. NFPA 400: Hazardous Materials Code, 2013 Edition. Quincy, MA: NFPA, 2013.

[3] NFPA. NFPA 1620: Standard for Pre-Incident Planning, 2015 Edition. Quincy, MA: NFPA, 2015.

[4] Winning, C.H. “Detonation Characteristics of Prilled Ammonium Nitrate.” Fire

Technology 1, 1 (1965): 23.