对五起硝酸铵化肥重大事故的经验教训分析

李政禹

摘要：欧盟公众防护与安全研究所编制的《化学事故预防与准备经验教训简 》概述了五起硝酸铵化肥重大事故的经过、原因、重要发现和经验教训以及对化肥企业化学事故的统计分析结果。

现将该文的中文编译稿发布在今日头条个人公众号《李论化学品管理》上，供国内关注化学品事故应急响应与管理读者阅读参考。

概要

在编写本期简 时，对欧洲重大事故 告系统（eMARS）中涉及化肥企业的25起重大事故以及其他公开数据源中的25起相关事故，包括运输事故进行了研究。基于选择的事故类型，这些事故均涉及到硝酸铵或氮磷钾肥料。

一般来说，除某些例外情况，大多数事故发生在仓库或者一般化学品制造企业，但涉及硝酸铵肥料运输事故-也造成了严重人员伤亡-和财产损失。

一、典型化学事故及其经验教训

事故1： 化学肥料批发与零售的储存和销售事故

（1）事件经过

一家销售各种产品，包括糖、糖浆、化肥和谷类食品批发商的化肥和化学产品仓库发生了火灾。该储存设施被划分为8个单独储物间，其中有两个仓室分别储存有600t和850t的氮磷钾复合肥料（15%N、8%P、22%K）。

此外，还有一个仓室存放有650t硝酸铵肥料，另一个仓室储存了200t的46%尿素溶液。1987年10月29日，一名仓库管理人员发现，2号仓库即存储850t氮磷钾复合肥料仓室隔间冒出烟雾。

该管理人员第一反应是在没有激活的消防软管设施情况下，使用便携式灭火器灭火。消防人员赶到现场后发现，储存仓库已经冒起了浓烟。仓库下层物品似乎也着火了。

然而，消防队员采取的灭火干预措施似乎只关注了硝酸铵肥料的存在，而忽视了其他化学产品的性质。

此外，救火专家们对灭火方式的不同意见也推迟了采用有效应对方法。该事故造成了3名员工受轻伤，附近38000人员被紧急疏散8小时时间。

图1事故仓库的仓储布局

（2）事故原因

由于运输条件（承运货船货架以前装运过小麦）和仓库储存条件（铺设了一层锯末以保持储箱底部干燥），仓库存储肥料中混杂了有机物料。

此外，还发现靠近肥料储存处设有一条绝缘不良，有缺陷电缆线。而且，木质托盘与化学肥料有所接触。这些肥料化合物在分解过程中起火并释放热量，加速了分解反应。

（3）重要发现

△ 氮磷钾复合肥料在事故前一天卸载并将储仓完全装满。当时没有观察到该产品中存在异常现象（例如，结块），尽管当时气温高达40℃本应当引起关注。

△ 一家私人核查机构1986年编制的核查 告披露，该仓库现场的电气设施陈旧并存在其他潜在不安全条件，例如，缺失绝缘层、接地不良、超大断路器（没有针对 告的上述情况进行过维修）。起火区域位于悬挂在输送电机下方的电缆线位置。

△ 没有采取有效的消防灭火手段，例如，使用水位提升器和自驱动式消防水龙带卷轴灭火。

（4）经验教训

事故发生后，对应当吸取经验教训进行了简要总结，具体内容如下：

○ 如果一旦发现有加热升温现象就采用有效应对手段，防止火灾的迅速蔓延，该事故肯定不会达到这样严重程度。

○ 对储存的产品必须配备有适当灭火设备，提供给接受过应急响应、风险预防和异常检测培训的人员使用。在该起事故中，该设施管理人员不了解肥料产品相关的风险，仅配备了不适应仓储库火灾的干粉灭火器。该事故现场没有配备喷水灭火设备，如消防水龙带卷轴（fire hose reels）。

○ 对所涉及的风险应当进行全面表征说明，特别是了解所存储危险化学物质的特性，对于有效实施防火和消防计划至关重要。毫无疑问，在该事故发展过程中，缺失火灾所涉产品相关特性信息起到了重大负面作用。

○ 由于对存储的产品缺乏表征说明并存在风险情况下，现场专家在灭火方案上出现了分歧，从而拖延了采取有效应对方法。此外，消防部门对仓库设施没有进行分类，也没有制定任何针对性应急计划。

重要的是，每个应急响应中心应当对其管辖范围内所有设施建立潜在风险清单名录，以便从接到 警时刻起，就能够作出有效的应急响应。

○ 有效应急响应还需要拥有充足和可永久提供的水源，包括当潮水退去时情况。

事故2：化学品生产企业仓储的氮磷钾复合肥料引发火灾事故

（1）事件经过

一个化学肥料仓库存储的氮磷钾复合肥料自行发生分解，导致该仓库起火并释放出有毒物质，主要是氮氧化物。虽然该仓库中存储有大约15000 t肥料产品，但由于很早就检测发现了火情（可能是发现了烟雾，而不是通过自动检测），从而避免了造成严重后果。

在应急作业时，有五名消防人员因轻伤送医院接受治疗，事故现场一些人员眼睛和喉咙受到刺激伤害。邻近的一些场所和房屋的人员被疏散，其他区域被告知就地避难（期限未具体说明），最后现场外部没有发生受伤害的情况。

采用机械方式清除了大部分材料之后，火灾得到了控制。

（2）事故原因

据认为，由于接触到潮湿水分导致部分复合肥料产品出现结块。此外，该复合肥料产品可能接触到有机材料，特别是鸽子排泄物，因为在仓库中栖住着相当数量的鸽子。

在两个月时间里，事故涉及一些肥料产品暴露在外部大量降雨的环境条件下。由于该产品存在异常晶体结构（结块），加速了污染物引发的自分解反应。

（3）重要发现

◇ 在该地区大量降雨期间，一部分产品暴露在环境温度下。仓库屋顶漏雨，导致雨水落在裸露的地方，从而产生可能的重新结晶或肥料结块。

◇ 该设施没有提供文件说明能发生此类事故的可能性。

◇ 大量氮磷钾肥料存储在没有适当分离间隔的同一位置上。这种做法实际上违背了-该公司关于存储条件规范的要求。

（4）经验教训

◆ 储存设施应当努力消除硝酸铵产品中混入杂质的可能性。应当采取预防性措施，制止鸟类和动物接触到该产品，或者如果不可能实现，则不应当将硝酸铵储存在该设施中。

◆ 在储存硝酸铵化合物时，应当避免接触到水，以防止该产品结块。在肥料结构中存在不合格的情形，如结块可能加速其氧化反应。

仓库设施应当适当地建造和维护，以避免存储硝酸铵的区域发生泄漏、洪水淹没或者形成湿气团。

◆ 应当定期对员工进行重要的安全规程培训和考试，并定期考核检查，以确保其遵守安全规程。

◆ 建议对每个存储仓间安装温度监测仪情况进行后续调查。

事故 3：肥料生产和储存企业发生爆炸事故

（1）事件经过

一家化肥生产企业中和工艺过程的一只氮磷缓冲罐发生了爆炸。由于氨气储存区进行维护工作，该化肥厂已经停止生产，且停止向该装置供应氨气。

就在缓冲罐发生爆炸之前，直通连接当地应急救援机构和工厂控制室的一台自动火灾探测器发生了故障。此外，工厂操作人员观察到有气体泄漏，于是车间操作人员被要求撤离到指定的汇合地点。

人员疏散之后不久，该生产车间发生了爆炸。爆炸产生的压力造成人群汇合地点建筑物的窗户损坏，5名操作人员因玻璃碎片而受到伤害。爆炸事件还造成车间建筑物的三楼燃起大火。一个多小时以后，大火被扑灭。

（2）事故原因

由于氮磷缓冲罐体的温度高和罐中物料pH值低，该事故原因被判定为在缓冲罐中的硝酸铵发生分解。反应生成大量的气体，导致罐体因压力过大而破裂。

过热是由于向该缓冲罐供应20bar压力蒸汽的蒸汽阀门泄漏造成的。氮磷缓冲罐是将液体物料泵入蒸发和造粒工序制造最终产品之前的最后一个装置单元。

缓冲罐排气连接着氨回收系统。在此过程中，添加的氨会立即中和该工艺过程中的酸性液体。氨流量由设置在该罐四分之一高度上的一台在线pH自动检测仪控制。此外，添加硝酸铵，以获得最终产品中氮和磷的正确比率。

（3）重要发现

▲氮磷缓冲罐没有设置仪器安全检测功能，但安装了一台145℃高温时 警器。此外，设置了自动pH值测量仪对高或低pH值发出 警以及在线氯分析仪作出高氯值 警。

▲在危险与可操作性分析研究或风险分析中，没有对氮磷缓冲罐相关风险进行评估研究。

▲该事故发生前的两个晚上，高温警 器曾出现故障。在未进行调查的情况下，该 告未获得认可并被驳回。

▲该事故发生的前一天晚上，曾记录有温度持续处在高温条件下，但由于pH值高和蒸汽阀门被关闭，因而温度测量结果被假定有错误。

（4）经验教训

● 危险性识别应当注意该工艺处于闲置状态时贮罐中存有的硝酸铵相关的高风险。工艺设备安全规程和控制通常设计用于管控工艺过程运行时的风险，不能自动假定在异常情况下其也能安全地控制住化学物质。

● 危险性识别应当特别注意硝酸铵对操作条件变化的敏感性。因此，应当考虑到装置的整个生命周期以及可能对操作条件产生不利影响的意外事件，以便针对这些情况建立适当的安全控制和程序。

● 安装适当的仪器安全监控功能是一种典型的控制措施，可以帮助操作人员在各种条件下限制意外的硝酸铵反应的后果。

● 警管理对许多加工类工厂是一项常见挑战，因为这些企业拥有众多的配备各种功能 警器的生产工艺。对高温警 的响应失败表明，该公司没有设置适当的优先 警系统，以确保对紧急情况做出适当和及时的反应。

此外，对实习员工也应当灌输提高操作人员在停车期间对不合规情况、负面指标以及紧急事件 警的意识。

事故4： 化工企业降级硝酸铵临时仓储发生重大爆炸事故

（1）事件经过

2001年9月21日上午10时17分，法国图卢兹市的AZF公司临时储存降级硝酸铵的第221号仓库发生了严重爆炸事故。距离爆炸地点几公里以外地方的爆炸震级达到了里氏3.4级。

该工厂外部的人们观察到，该仓库设施附近落下了厚重的尘埃并留下一个7米深（直径65x45米）的大坑。爆炸产生的大片尘云和红色烟雾飘向该仓库的西北方向。

烟雾的出现与硝酸生产装置紧急停车有关。在迅速消散之前，含有氨和氮氧化物的烟云刺激了目击者的眼睛和喉咙，使他们感到恶心。

爆炸释放的大气污染物为硝酸铵分解生成的硝酸、氨、二氧化氮和一氧化二氮（N2O）。

作为一项预防性措施，当地政府主管部门要求图卢兹市居民滞留在家中，但是将窗户开启。 该事故造成了31人死亡（现场22人，场外9人），30人受到严重伤害，300人住院治疗。此外，还有2500人接受了医疗处置。

图2 受爆炸事故影响的区域

（2）事故原因

关于爆炸事故的直接原因和可能场景仍存在一定不确定性。法律专家最终 告的结论是，这是一起由于二氯异氰尿酸钠（sodium dichloro-isocyanurate , SDIC）（一种水处理用化学品）和降级硝酸铵发生意外化学反应导致的化学爆炸事故。

企业经营者一直否认这一结论。在调查初期阶段编制了一些假说，如恐怖袭击或者无意的外部原因等，但经过适当时间的调查，这些假说都未能得到证实。

（3）重要发现

△ 法国AZF工厂编制的安全 告没有考虑降级硝酸铵的储存情况，因为认为其储存量少，危险性较小。该安全 告没有对每一种可能发生事故情景进行说明。

△ 自从该企业从事化学品经营活动以来，所在地区的城市化步伐已大大扩展到该企业场地附近。该事故发生时，该化学品生产场地已经被商业园区、医院、住宅楼所包围。

△ 在该企业场地上有25家分包公司连续不断进行作业（每天有100家小分包商的250名员工，总计469名员工进行作业）。其中有三家分包公司在该仓库进行作业（负责降级硝酸铵的装卸和转运），而该仓库维护工作由另一家分包商负责完成。

△ 虽然在其他设施周围配备了检测传感器，但事故仓库建筑物中没有配置氮氧化物检测仪。

（4）经验教训

○ 鉴于硝酸铵可能引发事故的方式多种多样，并且许多事故可能因所处的环境条件差而恶化，因而，经营者必须考虑到许多不同的事故情景。

对场地的风险评估应当包括所有可能的重大事故情景，以及场地储存或生产危险物质产生的多米诺骨牌效应。

○ 经营者应当充分了解处理和储存硝酸铵肥料的固有危险性，并定期审查评估其操作规程，以确保遵守这些规程。

○ 硝酸铵储存设施不是由AZF公司直接管理，而是委托分包商进行的管理。该分包商对产品和场地的了解程度有时可能不完整。

当将一项工艺技术流程外包给第三方时，企业经营者应当确保该场地区域以及承包商作业相关的所有风险都得到识别和控制。如果场地区域存储有硝酸铵，则承包商员工必须都经过充分的培训并意识到在存储硝酸铵场所附近工作，应当特别注意引燃火源的危险。

○ 为了尽可能降低对当地人口的影响，应当实施，甚至追溯性地执行土地利用规划或者城市发展控制区限制。

事故5：化肥企业储运设施发生爆炸事故

（1）事件经过

消防人员发现该仓库建筑物着火时采用软管灭火和浇水扑灭火灾。虽然消防人员意识到由于先前的释放，无水氨气贮罐存在着危险，但他们并不知晓仓库内存放的大约60t硝酸铵肥料有爆炸危险。

当消防队员靠近该仓库时，硝酸铵突然发生了爆炸。超过声音传播速度的冲击波摧毁了整个建筑物，将墙壁夷为平地并击碎了窗户。无数的钢材、木块和混凝土碎块（有些重量达数百磅）被抛射洒落在邻近社区中。

有12名消防人员和应急救援人员以及至少两名公众丧生。200多人受伤，150多座建筑物被损坏或摧毁。如果该事件发生在当天早些时候，可能会有更多的人员伤亡。

图3 事故后的现场情景

（2）事故原因

调查人员证实硝酸铵是引发爆炸的材料，但起火原因尚不清楚。但初步调查结果显示，该储存设施缺乏适当的预防和缓解控制措施，可能大大增加了发生灾难性事件的风险。特别是，该设施存储有可燃物料和未配备消防灭火系统。

(3)重要发现

▲储存硝酸铵的仓库是木制结构，而硝酸铵本身被分装存放在木桶中。该仓库还储存了大量可燃的植物种子，其可能助长了火灾强度。

▲预防硝酸铵事故的现有专业标准令人困惑和存在相互矛盾之处，与其他国家现行的规范做法不一致。例如，这些专业标准并不禁止在木制建筑物或者木桶中储存硝酸铵。

▲该仓库没有配置适当的监测器、 警器或自动消防灭火设施，以帮助阻止硝酸铵被引燃后发生系列性灾难事故。

根据该专业标准，除非储存有2500 t以上硝酸铵情况，否则不强制性要求设置自动喷水灭火系统。据估计，只需要30t硝酸铵就可以摧毁西部城镇的大部分地区。

▲消防人员没有意识到该仓库存在爆炸危险，因而在距离火灾源头不安全距离的范围内进行了应急救援行动。

▲当地安全主管部门对该储存设施进行最后一次安全检查是在1985年。由于该企业不属于化学产品制造商，也没有发生重大事故的前科记录，因而未将其列为重点检查对象。硝酸铵也未被列在预防具有场地外严重后果事故的相关环境法规的适用范围内。

▲没有制定关于在硝酸铵储存设施周边区域限制建设的机构，如学校、疗养院和医院的相关标准。

（4）经验教训

◆ 在储存设施中，唯一被认为属于有危险的情景是意外释放的无水氨气。对危险物质储存或处理活动进行全面的危险识别、危险分析和风险评估是对经营危险设施的一项基本要求。

◆ 建议将可燃物料与有机物质分开存放，以减少一旦硝酸铵起火后的潜在大火和爆炸事故。

◆ 在任何情况下，未采取适当的消防、防护和缓解控制措施，允许一个场地经营存储大量散装的硝酸铵都是不可接受的。

◆ 在处理或储存硝酸铵场地的周边区域应当限制进行开发活动，或者限制这类场地附近区域的现有开发活动，并且应当采取适当的预防和保护措施，以尽可能降低事故风险。

◆ 当地主管部门应当知晓了解硝酸铵相关危险，并监控其管辖区域内的作业场地达到适当风险控制水平。即使是存储硝酸铵数量较少的场地，如果其靠近人群活动发展区域，也可能构成重大风险。

◆ 当地应急响应部门人员还应当了解所管辖区域全部的硝酸铵储存地点以及可能存储的最大数量。他们应当遵照现行最佳规范做法接受关于如何扑灭硝酸铵火灾的培训。

◆ 该设施经营者没有从过去发生过的相关重大事故，包括1947年美国德克萨斯市灾难事故或者2001年法国图卢兹市重大事故以及许多其他事故中吸取经验教训。

硝酸铵存储场地经营者应当积极地审阅过去发生事故的经验教训，并定期更新自己关于安全及风险管理要求方面的知识。

二、对事故案例的综合分析

1、化肥的生产和储存

硝酸铵作为一种化学物质有着悠久的生产使用历史（1659年首次投入生产）。硝酸铵是一种"双重用途"的化学物质，既可以用作为肥料，也可以作为炸药生产。

世界各地大规模地生产硝酸铵产品（1998年全球生产量为2000万t以上），其中欧洲国家生产量（1998年产量为700万t以上）占全球产量三分之一以上。这对西方社会无疑是一种很重要的产品。

2、历史上发生的硝酸铵化肥重大事故

20世纪和平时期发生了几起硝酸铵严重灾难性事故。发生在西方国家的两起名声最坏的硝酸铵灾难事故有：德国奥普保（Oppau, Germany）发生的储存450t 硝酸磺铵肥料（sulfo-ammonium nitrate fertilizers）爆炸事故，造成了561人死亡。

1947年美国德克萨斯州德克萨斯市（Texas City, Texas, USA），一艘载有2600t 硝酸铵货船发生爆炸并引燃了附近一艘载有960t 硝酸铵货船的事故，总计造成581人死亡。

这些事故详尽说明和经验教训可以从许多文献源查找到。在公开的在线文献源中也可以查找到已编著出版的论及这些灾难事件的几本图书以及其他关于硝酸铵事故的大量信息。

此后，硝酸铵还发生了多起导致爆炸、火灾和释放有毒烟雾的事故。许多国家认识到，如果不采取充分适当的安全防范措施和规程，即使许多国家立法中将硝酸铵肥料最小储存量（吨位量级）定为10t，仍可能使当地人群处于高风险之中 。

图4说明了1916 年至2015期间经本研究查明的硝酸铵相关事故的死亡人数和储存吨位情况。

图4 硝酸铵事故相关的年度死亡人数和储存吨位的关系

注： ○< 50t ; ○ 50-100t; ○100-500t; ○ >500t; ○数量未知

UK 英国； EU 欧盟； US 美国； Asia 亚洲地区。

Train 铁路运输； Road 公路运输； Ship 船舶运输

3、安全原则

——在硝酸铵储存场所附近，消除/尽量减少存放可燃物料和不相容物质（如炸药）。

——在同一地点尽可能避免与可燃物料共同存放。

——避免将储存区域严格封闭;适当进行通风，可限制硝酸铵发生分解的速度。

——防止吸收湿气，以避免其结块。

——知晓并遵循硝酸铵肥料储存相关的适当安全防范措施要求，包括肥料包装堆垛、温度和其他要点。

——硝酸铵可能会增加燃烧的风险。遵循已制定的火灾缓解控制规范，例如建立适当的喷洒水系统，以尽量减少火灾蔓延的风险。

——控制引燃火源（例如高温作业、吸烟、车辆），控制存储仓库的电气系统。

——有些污染物，如有机物料（油品或蜡）可能会增加硝酸铵的爆炸危险。安全操作处置被有机物料污染的不合规格、降级或工业级肥料，并将其与其他产品分开存放。

——即使短期储存化肥，也建议进行风险评估。

关于处理硝酸铵安全规程的进一步信息，可以访问查阅下列网址链接：

http://www.hse.gov.uk/explosives/ammonium/

http://www.ineris.fr/centredoc/synthese65281.pdf

http://www.nfpa.org

https://www.safework.sa.gov.au/uploaded_files/SSAN_Storage.T60.pdf

参考文献

[1] Institute for the Protection and Security of the Citizen, European Commission. Major accidents involving fertilizers, Lessons Learned Bulletin No. 5，June 2014, [2021-9-16], https://ec.europa.eu/jrc/