火災(zāi)爆炸防范對(duì)策與危害消減系統(tǒng)之設(shè)計(jì)

火災(zāi)爆炸防范對(duì)策與危害消減系統(tǒng)之設(shè)計(jì)2002-12-05

在介紹完火災(zāi)爆炸危害特性評(píng)估技術(shù)后，本章節(jié)則針對(duì)目前業(yè)界較為缺乏之火災(zāi)爆炸危害消減技術(shù)中之防范對(duì)策、早期預(yù)警、災(zāi)難延阻與抑制設(shè)計(jì)技術(shù)，作進(jìn)一步討論與探討?；馂?zāi)爆炸危害消減系統(tǒng)乃是有系統(tǒng)地對(duì)于製程中物質(zhì)之火災(zāi)爆炸特性進(jìn)行測(cè)試與評(píng)估，藉以瞭解其燃燒、爆炸危害與等級(jí)，進(jìn)而針對(duì)製程特別需求設(shè)計(jì)出火災(zāi)爆炸早期偵測(cè)系統(tǒng)及危害掌握、消減設(shè)施。消減系統(tǒng)有很多方法可以達(dá)成如：爆炸阻隔設(shè)計(jì)（ExplosionIsolation）、設(shè)備強(qiáng)度強(qiáng)化設(shè)計(jì)、爆炸壓力洩放設(shè)計(jì)、火焰?zhèn)鞑プ韪粼O(shè)計(jì)及火點(diǎn)集中抑制等技術(shù)…等。在消減系統(tǒng)設(shè)計(jì)初期必需留意的是使用物料之著火及爆炸特性，包括閃火點(diǎn)、自燃溫度、最低著火能量、爆炸上下限、最低限氧濃度…等條件（請(qǐng)參閱表三及表四說(shuō)明），一般可經(jīng)由前一章節(jié)中所介紹之火災(zāi)爆炸危害特性評(píng)估技術(shù)測(cè)試后得知；或經(jīng)由物質(zhì)平安資料表中獲得相關(guān)資訊。但值得留意的是一般常引用文獻(xiàn)中的資料多數(shù)之?dāng)?shù)據(jù)資料多在常溫常壓下（1atm;25℃）測(cè)得；而一般製程卻在不同之溫度壓力條件下進(jìn)行操作，故在引用時(shí)必需非常謹(jǐn)慎當(dāng)心。

防火防爆對(duì)策

火災(zāi)燃燒是物質(zhì)的氧化反應(yīng)，而在本文前述第三章節(jié)火災(zāi)爆炸與熱傳遞學(xué)中有提到物質(zhì)燃燒之三要素乃燃料（可燃物或易燃物）、氧氣（氧化劑或氧化物）、火源（明火、電弧或熱能），故欲有效防止火災(zāi)爆炸之發(fā)生；就必需防止前述三個(gè)條件同時(shí)存在的可能性。首先針對(duì)如何防止可燃物或易燃物外洩管控進(jìn)行探討。

1.可（易）燃性物質(zhì)外洩管制

可（易）燃性物質(zhì)一旦不慎由儲(chǔ)存設(shè)備或管路閥件中外洩后，如遇到引火源將有可能引發(fā)火災(zāi)及爆炸。因此為防止可（易）燃物質(zhì)外洩而引發(fā)之火災(zāi)爆炸應(yīng)做好下列有效之防制措施：

(1)裝置防溢堤及洩漏偵測(cè)器，一旦可燃性物質(zhì)外洩時(shí)便啟動(dòng)緊急遮斷閥或設(shè)備停機(jī)；防止可燃性液體連續(xù)外洩，造成危害發(fā)生。

(2)降低儲(chǔ)存設(shè)備之壓力，以緩和洩漏之速度。

(3)啟動(dòng)緊急冷卻系統(tǒng)將洩漏之管線急速冷凍。

(4)以特別防漏填補(bǔ)劑或阻漏探棒封填洩漏源。

(5)于儲(chǔ)存設(shè)備上端裝設(shè)水霧（watermist）噴灑系統(tǒng)以限制外洩物質(zhì)之蒸氣揮發(fā)集中范圍。

(6)裝設(shè)隔離設(shè)備將外洩物質(zhì)隔離侷限在某一密閉空間內(nèi)（如氣瓶柜）以削減外洩物質(zhì)與空氣或引火源之接觸后，再進(jìn)行清除之動(dòng)作。

(7)以泡沫系統(tǒng)噴灑至外洩可燃物質(zhì)表面，藉此限制其蒸發(fā)表面積。

(8)添加低揮發(fā)性抑制劑，以降低物質(zhì)外洩揮發(fā)后爆炸之機(jī)率。

(9)以氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w通入可燃性物質(zhì)儲(chǔ)存設(shè)備中，避開(kāi)空氣進(jìn)入。

(10)添加抗靜電劑及設(shè)備接地，以防止靜電所造成的危害。

2.降低可燃物質(zhì)之揮發(fā)濃度

降低可燃物質(zhì)之揮發(fā)濃度最佳的方法即是限制可燃物質(zhì)活動(dòng)的范圍，避開(kāi)在爆炸（燃燒）上下限中的環(huán)境下消失。加強(qiáng)空氣的對(duì)流及循環(huán)換氣，避開(kāi)著火性物質(zhì)揮發(fā)蒸氣聚積，是一般危急性工作場(chǎng)所常用之方法。但對(duì)粉塵而言，因其粒子有沉積現(xiàn)象，且沉積的粉塵可能受作業(yè)環(huán)境的影響被吹起，故在侷限空間內(nèi)達(dá)到爆炸上下限之濃度，若遇到引火源可能產(chǎn)生危害。所以，對(duì)粉塵作業(yè)場(chǎng)所較難施行粉塵濃度掌握，惟可以利用清潔或通風(fēng)換氣方法來(lái)削減粉塵的積累，或採(cǎi)用不易造成粉塵洩漏或飛散的機(jī)械設(shè)備。而設(shè)置在高危急區(qū)之一級(jí)（ClassΙ）工作場(chǎng)所，則更須使用符合其作業(yè)環(huán)境等級(jí)之防爆電器，并通入惰性氣體或空氣加壓封蓋以維持正壓；防止著火性蒸氣進(jìn)入而發(fā)生危害?；蛘?qǐng)參閱NFPA469-PurgedandPressurizedEnclosuresforElectricEquipment中說(shuō)明。

3.降低空氣中的氧濃度

將可燃性物質(zhì)操作或使用環(huán)境中氧氣濃度降至該物質(zhì)之爆炸（燃燒）最低限度以下，即可防止火災(zāi)或爆炸之發(fā)生。而最有效的方法為使作業(yè)系統(tǒng)中先完成真空抽氣程序；使系統(tǒng)在無(wú)空氣的環(huán)境下變成負(fù)壓，再導(dǎo)入惰性氣體，避開(kāi)系統(tǒng)內(nèi)殘存易燃性物質(zhì)蒸氣與外界空氣接觸形成著火性混合氣體，抑制火災(zāi)爆炸之發(fā)生。而使用惰性氣體防火或抑爆時(shí)仍應(yīng)留意下列事項(xiàng)：

(1)人員防護(hù)裝備之平安考量。

(2)系統(tǒng)或設(shè)備是否裝置壓力排放裝置，以防止惰性氣體導(dǎo)入后壓力過(guò)壓之狀況發(fā)生。

(3)惰性氣體導(dǎo)入系統(tǒng)前應(yīng)經(jīng)過(guò)除濕及過(guò)濾之裝置，避開(kāi)水分及雜質(zhì)影響產(chǎn)品品質(zhì)。

(4)如使用鹵化碳氧化合物時(shí)則需考慮其對(duì)設(shè)備管線之腐蝕性影響。

相關(guān)惰性氣體之使用、安裝及設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；請(qǐng)參閱NFPA69ExplosionProtectionSystem中具體說(shuō)明。

物質(zhì)名稱(chēng)

閃火點(diǎn)（℃）

自燃溫度（℃）

爆炸下限（空氣百分比）

爆炸上限（空氣百分比）

丙酮

-7

538

2.5

13

汽油

-43

-

1.4

7.6

丁烷

-60

405

1.6

8.4

丙烯睛

0

-

3.0

17

甲基苯烯酸甲酯

10

421

1.7

8.2

乙醚

-45

82

1.9

36

庚烷

-4

223

1.1

6.7

氫氣

-

400

4.0

75

甲醇

12

464

6.0

36

異丙醇

12

455

2.0

12

甲苯

4

536

1.2

7.1

環(huán)氧己烷

12

2.0

22

-

乙烷-

135

515

3.0

12.5

丙烯

-108

497

2.0

11.1

苯乙烯

31

490

1.1

7.0

醋酸甲酯

-9

502

3.1

16

異丁酮

-4

516

1.4

11.4

甲烷

-188

538

5.0

15

物質(zhì)名稱(chēng)

最低限氧濃度（%）

物質(zhì)名稱(chēng)

最低限氧濃度（%）

丙酮

15.5

鋁粉

2

煤油

14

鐵

11

丁烷

14.5

咖啡

17

乙醚

13

黃豆粉

15

丙烯

14

淀粉

12

乙醚

13

尼龍

13

自然?氣

14

聚乙烯

12

氫氣

6

甲基丙烯酸甲酯

11

甲醇

13.5

環(huán)氧樹(shù)脂

12

表四常見(jiàn)可燃性物質(zhì)之最低限氧濃度（MOC）

本試驗(yàn)系以二氧化碳為惰性氣體之試驗(yàn)，與一般以氮?dú)鉃槎栊詺怏w之試驗(yàn)結(jié)果略有不同

4.引火源管理

一般業(yè)界對(duì)于火焰源、物理及化學(xué)引火源、明火及動(dòng)火作業(yè)之管制均有相當(dāng)程度之認(rèn)知與了解，在此則不多加以撰述。本節(jié)則以業(yè)界在電能引火源中常常忽視之靜電危害作進(jìn)一步之探討。靜電是造成一般作業(yè)場(chǎng)所或工廠火災(zāi)爆炸危害的引火源之一，但卻普遍缺乏相關(guān)防制措施。靜電基本上是由二種不同物質(zhì)接觸后，所產(chǎn)生之表面效應(yīng)，如二物體均為導(dǎo)電體，電荷可以自由移動(dòng)，發(fā)生分別時(shí)正負(fù)電荷會(huì)相互抵消，二物體接會(huì)恢復(fù)原狀。若其中之一為絕緣體，而另一方為導(dǎo)電體，電荷無(wú)法自由移動(dòng)，物體分別后仍各自維持原有之電荷，則靜電因此而產(chǎn)生。在一般作業(yè)程序中可能會(huì)產(chǎn)生靜電之物理方式特別多，舉例如下可能有：（1）人員穿著絕緣協(xié)走過(guò)尼龍地板或塑膠地板（2）不導(dǎo)電液體自?xún)?chǔ)槽上端金屬管線流出噴灑而下（3）不導(dǎo)電液體或粉末在玻璃或塑膠管線中傳送（4）粉末由塑膠袋中倒出（5）與地面絕緣的儲(chǔ)槽充填后儲(chǔ)槽外殼與地面間，及儲(chǔ)槽內(nèi)發(fā)生放電現(xiàn)象….等。而靜電能夠引起各種危害之根本緣由在于靜電之放電火花具有點(diǎn)燃引火的能量。其大小可用下列公式表示之：