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危険物事故
関連情報

ISSN 2433−8214

石油樹脂粉体による粉塵爆発火災
川崎市消防局
予防部保安課担当係長〔検査〕 喜多村 亮太
１．はじめに本火災は、危険物製造所で抽出された石油樹脂を固化、粉砕、貯蔵、袋詰めを行う工程において、石油樹脂を搬送するバケットが落下したことをきっかけに粉塵に着火し爆発に至ったものである。
これまで事業者においては、主に粉塵の危険性について、人に対する健康上のリスクとして認識し対応していたが、本事案により、粉塵爆発の危険性も認知することとなり、綿密な火災調査に基づき、ソフト面及びハード面について、あらゆる再発防止対策がとられることとなった事例である。
２．発生場所（図１）
石油コンビナート等特別防災区域内の特定事業所において、危険物製造所（以下「関連製造所」という。）に付随する指定可燃物貯蔵取扱所（フレーカー室・荷造り室棟）

図１．発生場所
３．発生日時
令和３年８月２９日（日）２１時０４分頃
４．覚知日時
令和３年８月２９日（日）２１時０７分（１１９番通報）
５．鎮火日時
令和３年８月３０日（月）７時０８分
６．事故概要（写真１、２）
隣接する関連製造所で造られた石油樹脂を固化、粉砕することにより製品ポリマーを成型し、貯蔵・袋詰めを行う指定

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可燃物貯蔵取扱所（フレーカー室・荷造り室棟）において、夜間、通常運転中、バケットコンベア内に堆積・浮遊していた粉塵に、バケット落下に伴う衝撃火花又は不導体物質によるストリーマコロナ放電が火源となり爆発が発生し、火災に至ったもの。

写真１、２． 火災発生時の状況
７．損害程度⑴

人的被害なし

⑵

物的被害
ア

火元
鉄骨造平屋建て建築面積５２６．５５ ｍ２のうち、フレーカー室・荷造り室棟の荷造り室１３８．８４ ｍ２焼損

イ

類焼１
スチール製物置１棟全焼

ウ類焼２
防火造平屋建て建築面積６０．７５ ｍ２の電気室の屋根及び外壁若干焼損⑶

損害額
５３,２８５,０００円

８．気象状況
天候：晴れ

相対湿度：７１ ％風向：東

実効湿度：７４．４ ％風

速：３．７ ｍ気 象 報：濃霧注意報

９．消防隊の出場状況⑴

公設消防隊
１５隊１５台５９名⑵

自衛消防隊等
２隊

１２名

10．関連製造所の許可関係⑴

設置許可年月日

昭和４２年１１月⑵

完成検査年月日

昭和４３年３月⑶

許可品名

第４類第１〜４石油類⑷

指定数量の倍数

３１８．７３倍6

気温：２８．２ ℃

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11．関連製造所及び発災施設の施設概要⑴

関連製造所の概要
ア

工程（図２）
当該事業所は、固形の石油樹脂を製造及び出荷しており、関連製造所は、石油樹脂を固化させる前の液状の重合物を製造している。
イ

製造している石油樹脂
製造している石油樹脂は、淡い黄色〜黄褐色の可燃性の固体で、消防法の指定可燃物に該当する。

⑵

発災施設（フレーカー室・荷造り室棟）の概要
ア

建屋概要
鉄骨造平屋建て建築面積５２６．５５ ㎡

イ

工程（図２及び写真３）（ア） フレーカー室（造粒工程）
フレーカー室では、関連製造所から送られる液状重合物を成型する工程となっており、成型は、Ａ系とＢ系の２系統の設備で実施されている。
Ａ系列は、液状重合物をベルトコンベアに流して、水により冷却固化し、粉砕機（クラッシャー）部でフレーク状（薄板状）に粉砕した後、№１及び№２バケットコンベアにより１号製品サイロ及び２号製品サイロへ貯蔵される。
Ｂ系列は、ペレタイザーに並ぶ穴から液状の重合物を粒状に押出し、ベルトコンベアに流して、水により冷却固化した後、№３及び№４バケットコンベアにより３号製品サイロから６号製品サイロへ貯蔵される。
フレーカー室には各系列の中間サイロが設置され、フレーカー設備から続くバケットコンベアの途中から中間サイロへ投入することができる構造となっており、石油樹脂の品種を変更する際に、前後品種の混合を避けるため、製品が完全に切り替わるまでの間に使用されることとなっている。
（イ） 荷造り室（貯蔵工程）
荷造り室では各製品サイロに貯蔵された石油樹脂を、サイロ下部から計量器へ搬送し、フレキシブルコンテナ（以下「フレコンバック」という。）及び紙袋に袋詰めを行っている。
（ウ） 各工程における集塵各工程において、石油樹脂の粉塵が発生することから、集塵機が設置されている。
集塵機Ｂ系統、集塵機Ｃ系統は集塵ダクトにより粉塵を回収している。集塵機Ｂは、機器外にこぼれた粉塵や樹脂を回収する集塵機で、集塵機Ｃは機器内に滞留する粉塵を回収する集塵機である。
なお、製品サイロ、中継小屋のホッパーについては個別に専用の集塵機が設置されているため、集塵ダクトによる回収はない。

図２． 発災施設における荷造りフロー

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写真３． フレーク状及びペレット状の合成樹脂
12．発災に至る経緯
令和３年８月１１日
８月１２日

５月末から実施していた定期修理工事（２年毎）終了
スタートアップを開始し、通常運転に移行

８月２９日
２０時３０分頃製造所の巡回を実施、荷造り室は未確認

２１時０４分頃

巡回中の職員（事業所職員Ａ）が爆発音を確認し、荷造り室東側から火炎が噴出していることを発見
装置停止作業開始

２１時０７分

１１９通報

２１時１０分

社内緊急連絡網にて非常事態対策本部を設置

２１時２５分

自衛消防隊及び共同防災隊により消火活動を開始

２１時２５分

公設消防現着

２２時２４分

鎮圧

２３時３４分

荷造り室西側の小屋から煙を確認、放水実施

８月３０日
０時１３分

荷造り室西側の小屋から煙を確認、再度放水実施

０時３４分

自衛消防隊、共同防災隊、公設消防各１台で朝まで監視継続

７時０８分

鎮火

13．調査結果⑴

発災前の状況

ア

当該施設は２年に１回の定期修理後で、令和３年５月１４日から８月１１日まで定期修理を行い、８月１２日からスタートアップし、通常運転を開始していた。

イ

定期修理では、バケットコンベア（Ｎｏ．１〜４）の内部清掃、消耗部品の交換等が実施されていた。

ウ

発災当時、施設は無人で、製造された石油樹脂をバケットコンベアにより、製品サイロへ運搬していたが、フレキシブルコンテナや紙袋への袋詰めは行われていなかった。

⑵

焼損状況等について（写真４）ア

製品サイロは、６号サイロを残し、座屈していた。

イ

中間サイロは、Ａ系列は焼損・破損していたが、Ｂ系列は健全であった。

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ウ

中継小屋内はＡ系列、Ｂ系列ともに焼損していた。

エＢ系列バケットコンベアのケーシングに開口はないが、内部に焼損や煤けが認められた。

オ

Ａ系列バケットコンベアの垂直部のケーシングに大きく開口が認められ、内部のバケットが脱落していた。屋根上に設置されている水平部も大きく開口が認められた。

写真４． 関連製造所から製品サイロ方向を撮影⑶

損傷の激しかったＡ系列バケットコンベアの状況について（図４）
バケットコンベアのケーシング（垂直部及び水平部）に大きな開口が認められたＡ系列バケットコンベアの状況は次の通りであった。
ア

垂直部では、バケットの落下が認められ、落下したバケットの上部に大きな開口が認められた。

イ

水平部では、天板の変形、脱落及び大きな開口が認められた。

ウ

ケーシングステーに付着した溶融樹脂の状況をみると工程の下流方向へ向かって爆発した形跡が認められた。

図４． A系列バケットコンベアの焼損状況

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14．出火時刻の推定
事業所職員からの供述から、２１時００分から２１時０５分の間に、爆発が発生し、その後に炎や煙を確認していること。
通報した事業所職員について、爆発音を確認後に計器室で１１９番通報を行い、消防局指令センターが２１時０７分に覚知していること。
２１時０５分、Ａ系列バケットコンベアが過負荷により停止していること。これは、バケットコンベアのチェーンがスプロケットから脱落していたことを考慮すると、１分程度作動していたと推定されること。
以上のことから、通報者の移動経路を勘案するとともに、装置停止の時刻から出火時刻を２１時０４分とした。
15．出火箇所の推定
本火災は、爆発が発生し延焼拡大していることから、それを勘案し、推定を行った。
⑴

荷造り室上部のサイロについてサイロは焼損・倒壊し、貯蔵していた樹脂についても焼損・流出しているものの、サイロ上部集塵機も含め、爆発が発生した変形は認められなかった。
⑵

集塵機（Ｂ、Ｃ）について調査の結果では、激しく焼損しているものの、事業所職員から火災発生初期には健全であった供述を得ているため、出火箇所としての可能性は低い。
⑶

中継小屋（バケット集塵機含む）についてバケット集塵機には爆発による変形は認められず、中継小屋内に存する機器も焼損しているものの、着火原因となる摩擦や配線の短絡等の事象は認められず、出火箇所となった可能性は低い。
⑷

バケットコンベアについて
フレーカー室の屋根に設置されているＡ系列のバケットコンベアケーシングの損傷状況は、大きく開口又は中継小屋方向へ、捲れ上がっている状況であること。
また、ケーシングステーの状況をみると、装置上流から下流へ変形していること及び溶融樹脂の付着状況が上流側のみであることから、バケットコンベアの垂直部分で、最初の爆発が発生した可能性が高い。
16．爆発（出火）原因の推定
Ａ系列バケットコンベアの垂直部において爆発が発生したものとして、その原因を推定した。
⑴

水蒸気爆発、可燃性蒸気又は暴走反応による爆発
系内に水蒸気や可燃性蒸気の滞留はなく、石油樹脂の性質・性状からも、これらによる爆発発生の可能性は低い。

⑵

粉塵による爆発粉塵爆発が発生する『５要素』に着目し、推定をした。
①

可燃物
バケットコンベアのケーシング内には、石油樹脂の搬送に伴う接触等から粉体の発生は想定されており、集塵機により対処されていたが、十分でなく、調査結果からもケーシング内には、相当量の粉体があった可能性が高い。粉塵
粒度は中心粒径（Ｄ５０％）２４μmで、１０μmの粉体も確認されている。粒子径としてはおおむね３００〜５００μmよりも小さいものが爆発に関与し、粒子径が１０μm程度となると、空気中に舞い、分散しやすく、また、燃えやすくなるとされていることから、粉塵爆発が発生するための可燃物は十分に存在していたといえる。

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ISSN 2433−8214②

支燃物
バケットコンベアのケーシング内は、不活性ガスの導入や酸素濃度の管理等は実施されておらず、雰囲気は大気同様に酸素濃度２１ ％であった。

③

着火原
・周囲の火気発災当時は、周囲で溶接、溶断などの工事は行われておらず、また火気作業の資機材等も置かれていなかった。
・機械や電気機器による熱、又は高温物
バケットコンベアのケーシング内には、いずれも存在しない。
・石油樹脂又は粉体の発熱反応
ＳＤＳからも通常状態で反応性はなく、化学的に安定しているため、重合、発熱反応は起こらない。また、粉体の圧密により急激な分解が発生することはない。
・機械由来の摩擦、接触火花
バケットコンベアのケーシング垂直部において、チェーン又はバケットの金属ピンが擦れたような擦過痕が確認されている。なお、チェーンの軸受に異常はなく、発災直前まで擦れていたものか、爆発による破損でケーシングにチェーン又はバケットの金属製のピンが擦れたものかは判別できない。
・バケット落下による衝撃火花
Ａ系列バケットコンベアの垂直部では、バケットの落下が確認されており、この衝撃により火花が発生した可能性があるが、落下に伴う運動エネルギーを計算した上で衝突エネルギーを考察すると、バケット落下の衝撃火花による爆発の発生可能性は低い。
・電気設備における漏電・電気火花各電動機を回収し、モーターを分解したところ、短絡した跡は認められなかった。また、漏電遮断器の作動はなかった。
・静電気
バケット自体が脱落した場合は、予期せぬ不導体同士の接触が起こり、その状態で導電性物体と接触してしまうと、ストリーマコロナ放電が起こる可能性は高い。
また、バケットコンベアのケーシング内面は導電性の無い塗料で塗装されており、かつ、部分的に塗装が剥離していたため、ケーシング塗膜と樹脂バケットの摩擦で静電気が蓄積し、ケーシングの塗装が剥離している導電性の部分との接触でストリーマコロナ放電が起きやすい環境であるといえる。
以上のことから、機械由来の摩擦、接触火花により着火した可能性も否定できないが、ストリーマコロナ放電の可能性が高いと推定した。
④

粉塵の分散
粉塵は、バケット内及びケーシング内に堆積しているものの、通常運転であれば分散することはないが、バケットがコンベアから脱落すれば、その衝撃でバケット内に堆積している粉塵やケーシングに付着している粉塵が、分散する可能性は高い。

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場の閉塞性
バケットコンベアの垂直部はケーシングで覆われており、閉塞しているため、この条件に合致する。

17．爆発から延焼拡大への整理
Ａ系列バケットコンベア内で、粉塵爆発が発生したことを起点に、集塵ダクト内を爆風や火の粉が伝播したことで、火災の拡大及び製品サイロの座屈・倒壊まで至った内容について、次のとおり時系列でまとめた。

●フェーズ１
最初に爆発音が確認された２１時０４分に、Ａ系列バケットコンベアのチェーンのたわみが原因で、垂直部でバケットが脱落し、バケット内に存在した粉塵が舞い上がり、バケットコンベア内に粉塵雲が形成された。
同時にバケットの金属製のピンが、若しくはピンとチェーンの両方がケーシングに接触し摩擦熱を発生させたこと、又は、不導体である樹脂製のバケット、石油樹脂及び粉塵同士の摩擦により帯電した状態で、塗装が一部剥離したケーシングの導体部分に触れたことにより、ストリーマコロナ放電が発生し着火した可能性が高い。
●フェーズ２
Ａ系列バケットコンベアで発生した粉塵爆発により、爆風や火の粉がケーシング内を伝播し、中継小屋まで到達した。
中継小屋では、ホッパー、シンクロフィーダ等に集塵ダクトが設置されており、樹脂の移送中に発生する粉塵を回収していることから、爆風や火の粉が荷造り室内に張り巡らされている集塵ダクトに流れ込みさらに伝播した。
爆風や火の粉が伝播した先のフレーカー室東側シャッター側の集塵ダクト内には、多量の粉塵が堆積していたため、粉塵が爆風で巻き上げられ、粉塵雲を形成し、火の粉により着火・爆発したことで破断・脱落した。
その際にダクト内に堆積していた粉塵が燃焼し、溶けた状態でフレーカー室・荷造り室内に撒き散らされた可能性が高い。
●フェーズ３
燃焼して溶けた粉塵が、爆風で撒き散らされた先に置かれていたポリプロピレン製の樹脂パレットに接触したことで、さらに延焼拡大した。
２１時０５分にＮｏ．
１バケットコンベアのショックリレーアラームが発報しているのは、バケットコンベアのチェーンがスプロケットから脱落していたことを考慮すると、２１時０４分からの１分程度作動していたと推定される。
２１時０６分にＡ、Ｂ系列フレーカー出口温度上昇アラームが発報されているのは、集塵ダクト内を火炎が伝播し、フレーカー出口の集塵ダクトから爆風が吹き込んだことにより、温度計が熱風に曝され、温度が上昇したものと推定される。
２１時０７分にフレーカー室南側で火災報知器が作動していることから、集塵ダクトから流入した粉塵及び火炎の噴出によりフレーカー室側にも熱風もしくは輻射熱の影響があったと推定できるが、荷造り室内の火災報知器は発報していない。
２１時０４分の爆発の影響により破損し鳴動しなかった可能性がある。
●フェーズ４４号製品サイロ真下にあった樹脂パレットが燃えたことにより、サイロの下部パウチャージャーを支えるボルトが受熱により伸びて破断し、サイロ内に貯蔵していた石油樹脂製品１４ tが全量荷造り室内に流出した。
火災の黒煙で監視カメラでは火災の状況は十分確認できなかったが、２１時２８分の監視カメラ映像により荷造り室側での火災規模が大きくなったことが確認され、６号製品サイロが少し傾いているため、それまでの間に火災により鉄筋が歪

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み、製品サイロが座屈し、６号製品サイロ以外の製品サイロは倒壊したと推定する。
18．爆発火災のまとめ
調査の結果から、本事案を次のとおりまとめた。

19．再発防止対策
推定された発災原因に基づき、様々な角度から再発防止対策をとることとした。これについては、事業所内他施設及び関連事業所へも水平展開を行った。

参考文献
１）（一社）日本粉末工業技術協会粉塵爆発委員会：粉塵爆発・粉体火災の安全対策―基礎から実務まで―、２０１９．Ｐ．２９２）大澤敦：静電気リスクアセスメント２０２１，Ｐ．１７０、２０２１．９３）八島正明：「粉塵爆発・火災とその防止策」、Earozoru Kenkyu Vol.34 No.3、Ｐ．１６１、２０１９

五要素４）八島正明：「粉塵爆発・火災とその防止策」、Earozoru Kenkyu Vol.34 No.3、Ｐ．１６３、２０１９

粒子径５）独立行政法人労働安全衛生総合研究所：静電気安全指針、２００７13