火災爆炸防止系列第一集 如何建立火災爆炸防止之概念

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1 火災爆炸防止系列第一集 如何建立火災爆炸防止之概念

2 曲突徙薪，可免焦頭爛額 所謂曲突徙薪就是在平時為了防止因為由煙囪冒出火星引燃在附近的可燃物因而發生火災，所以就將煙囪作成彎曲狀，使火星不會飛出，並將附近之柴火搬走，以策安全，否則一但發生火災，常必須搶救得焦頭爛額。 通常曲突徙薪無人問，焦頭爛額卻成上賓， 實在不知防火勝於救火的道理。 在黑夜中摸索，想不跌倒也難；不知火災爆 炸的道理，想要防火防爆更難。

3 一、前言〈一〉 以前一到夜裡，那打更巡守的人常常會吆喝道：「天乾物燥，小心火燭！」，雖然這只是一句警 語，但從這句話中，卻可以找出一些防 止火災的蛛絲馬跡，比如說「天乾物燥」 表示因為天然的因素，使得火災比較容 易發生，大方向來講，可以說是天災， 天災包括風、火、雷、電、火山爆發、 地震、海嘯等，其中雷電最容易引發火 災，風又可以助長火勢，所以要防止火災，這種天然的因素仍不可忽視。 小心火燭

4 一、前言〈二〉 「小心火燭」則是為了要提高人用火的警覺，如果使用火燭不注意，就會釀成火災，屬於「人禍」的範圍，當然，火燭只是火源的代名詞，時至現代，除了火燭之外的火源可以說種類繁多，從可以看到火燄的到看不見火燄的都有，甚至包括縱火行為。

5 一、前言〈三〉 火災沒有辦法預測其何時會發生（除非縱火者），以前的建築物又大多是易燃材料所構建，繁榮的地方，常可見到木造房屋櫛比鱗次，所以，不發生火災則已，一發生火災就擴大延燒，形成大災難，如果缺少水源，加上火場旋風的助虐，一場火災把一個城鎮毀掉那也是常有的事情，所以自己雖然對火燭很小心，也會因為別人的疏忽而連累到自己，反之亦然。所以，派值巡守員，期盼能在火災發生之際及早發現，在尚不具規模時就加以撲滅，這種守望相助的精神，正式本會推動各工業區、營造業、餐旅業「防災聯盟」之基石。

6 一、前言〈四〉 如果發生的是火災，其擴大的速度和人的行動速度比較，人較有充分之逃生避難的機會，或許有人會疑惑的問：那為什麼在火災中會有人被火燒死呢？在火災現場無法成功逃生的原因，常是因為火災所發生的煙、毒性氣體、熱、缺氧、視覺受到妨礙、逃生路徑受到阻塞、在睡夢中或是因為身處高樓、地下室、無法開啟之鐵窗及行動不便等因素，以致造成遺憾，但果發生爆炸，由於燃燒波或壓力波之傳播快速，除非人在發生爆炸的當時，是在其影響之範圍外，否則受到傷害是難免的，另外，除了壓力波、衝擊波以外，有些爆炸現象還會伴隨大量輻射熱，造成的傷害更是嚴重。

7 一、前言〈五〉 我們對於日常生活中習以為常的物質，常常會疏忽其另一種形式的危險，例如，我們一直都認為水是很安全的，若要說危險，大概只有像是溺水、被開水燙傷等這些事，只要小心防止，自不成問題，可是，鮮少有人會知道如果有高溫熔融金屬掉入一定量之水中時，則有可能發生令人意想不到的劇烈水蒸氣爆炸。

8 一、前言〈六〉 氮氣是一種可以用來當作不活性氣體以抑制燃燒爆炸的氣體，為了供特殊用途使用，有時會把它液化裝於容器中，以便使用。可是要使氮氣液化，除了要施加相當的壓力以外，更必須使其溫度達到某一溫度T（臨界溫度）以下才可以，如果液氮之保冷不善，使其溫度升高至T 以上時，則液氮就會立即大量蒸發，如果容器之安全裝置洩壓不及，將有造成爆炸的可能。還有，以前曾拿來作為滅火彈的滅火劑－四氯化碳，在純氧中居然可以劇烈燃燒，真是難以想像。

9 一、前言〈七〉 從上面的說明知道，建立火災爆炸的基本概念是非常重要的。以前，台灣以拆船稱著於世界，由於所拆的船都是鋼骨建造，噸位又大，為了迅速拆解，往往是以氣體切割的方式進行，由於切割的火燄溫度要高，所用的氣體幾乎均是乙炔和氧氣，由於這兩種氣體危險性甚高，所以發生過不計其數之爆炸意外。

10 一、前言〈八〉 讓人最為無法理解的是：為什麼相同的悲慘事情不斷發生，而不盡力防範？人都是珍惜自己的生命的，絕對不會輕言犧牲，之所以一再重複上演悲劇，除了雇主未提共安全之作業環境之外，乃是作業員工並未徹底瞭解形成火災爆炸之機制。

11 一、前言〈九〉 例如，有一位工人居然在近乎密閉的船艙中用氧氣來清除工作中遺留下來的切割碎屑，因為氧氣之高助燃性，加上存在現場之未燃氣體、可燃物及高溫表面，導致強烈之爆炸，當救援人員到達，該名勞工已經被燒成一幅白骨，甚為悲慘！如果在作業之前能對所有作業之勞工施以簡單之防火防爆訓練及講習，建立勞工有關火災爆炸的基本概念，相信這種慘劇是可以避免的。

12 二、火災爆炸是如何發生的？〈一〉 要防止火災爆炸發生，當然要先知道火災爆炸是如何發生的。
發生火災爆炸，有其基本因素，一是濃度因素（條件），一是能量因素（條件）。

13 二、火災爆炸是如何發生的？〈二〉 當火因為失控或因為縱火而擴大，就會形成火災，火是一種燃燒現象，要發生燃燒或爆炸，首先就要有可燃物（包括可燃性氣體、引火性液體、可燃性固體等），但是，可燃物的量如果沒有到達一定之程度，給予能量也無法燃燒，比如說，一種可燃性氣體，如果發生洩漏，當濃度尚未到達下限濃度（可以發生燃燒或爆炸的最低濃度界限）以上之濃度的時候，給予多大的能量也不會發生燃燒或爆炸，或許會發生化學反應，但看不見火燄之傳播，這就是未能滿足濃度因素。

14 二、火災爆炸是如何發生的？〈三〉 而如果濃度因素到達了，這個時候就要特別小心，因為如果又滿足了能量因素，也就是以火源供應發生燃燒之化學反應所需之起始能量時，就有可能發生燃燒或爆炸了。

15 二、火災爆炸是如何發生的？〈四〉 所謂能量因素，就是火源，這個火源能提供足夠引發燃燒或爆炸之能量，也就是所提供之能量在「最小著火能量」以上。
火源一般又稱著火源，包括明火（爐火、抽菸、焊接、營火等）、高溫表面（電熨斗、引擎、鍋爐、高溫熱媒管等）、摩擦撞擊（如研磨火花、打擊火花等）、反應熱（p分解、聚合、吸附、發酵等所生之熱）、電火花及靜電放電火花（如電弧、短絡等之火花）、絕熱壓縮（如引擎內部之壓縮產生高溫）、光能（放大鏡聚光、雷射光等）…，種類很多。

16 二、火災爆炸是如何發生的？〈五〉 明火我們比較容易防範，可以藉由嚴禁煙火、禁止攜帶打火機、禁止動火熔接等方式來管制，可是那些看不見的能量、慢慢蓄積的能量、會移動的能量、因周圍環境而變動的能量等，都是屬於不容易瞭解，也不容易防範的燃燒或爆炸之能量因素。

17 二、火災爆炸是如何發生的？〈六〉 要固體著火的時候，可能要用較大的火源作較長時間的加熱，即使是粉塵也可能需要數十微焦耳的能量，然而，要氫氣著火所需的能量只在百分之二微焦耳左右，所以只要此種電阻值甚高的氣體由容器中快速洩漏出來，其產生之靜電往往就可以使之著火，而不必另外點燃。若氫氣一洩漏就著火，那只是燃燒，可是如果洩漏了一陣子以後再著火，則就可能會引發爆炸。

18 二、火災爆炸是如何發生的？〈七〉 燃燒之發生，係可燃物與助燃物起化學反應，這種化學反應對於可燃物而言是氧化反應，反應必須生熱，而且生熱速度大於散熱速度，此時反應系統的溫度會上升，上升至某一溫度時就會發出光，如果能持續五秒鐘以上，就可以稱之為燃燒。燃燒發生後溫度繼續上升，若生熱與散熱速度平衡，則燃燒就趨向穩定，如果是化學爆炸，則從開始至結束為止，生熱速度都大於散熱速度。

19 三、火災的種類〈一〉 如果有人問：「火災有幾種？」，這種問題實在是很難回答，因為如果從時間分，可以分為白晝火災、夜間火災、深夜火災；從建築型式分，可以分為高樓火災、平房火災、地下室火災；從建材分，可以分為木造建築物火災、耐火建築物火災、防火建築物火災。此外，還有航空器火災、船舶火災、隧道火災…等。所以，一般在防止火災方面談到火災的種類，通常是針對火災中燃燒之物質種類加以分類。因此，火災可以分為四大類：

20 三、火災的種類〈二〉 火災依燃燒物質之不同可區分為四大類：
Ａ類火災 普通火災 普通可燃物如木製品、紙纖維、棉、布、合成只樹脂、橡膠、塑膠等發生之火災。通常建築物之火災即屬此類。 可以藉水或含水溶液的冷卻作用使燃燒物溫度降低，以致達成滅火效果。 Ｂ類火災 油類火災 可燃物液體如石油、或可燃性氣體如乙烷氣、乙炔氣、或可燃性油脂如塗料等發生之火災。 最有效的是以掩蓋法隔離氧氣，使之窒熄。此外如移開可燃物或降低溫度亦可以達到滅火效果。

21 三、火災的種類〈三〉 Ｃ類火災 電氣火災 涉及通電中之電氣設備，如電器、變壓器、電線、配電盤等引起之火災。 有時可用不導電的滅火劑控制火勢，但如能截斷電源再視情況依Ａ或Ｂ類火災處理，較為妥當。 Ｄ類火災 金屬火災 活性金屬如鎂、鉀、鋰、鋯、鈦等或其他禁水性物質燃燒引起之火災。 這些物質燃燒時溫度甚高，只有分別控制這些可燃金屬的特定滅火劑能有效滅火。﹝通常均會標明專用於何種金屬。﹞

22 三、火災的種類〈四〉 第二類之油類火災，大多是一般提煉好的油脂類，因為其比重均比水輕，一旦發生火災，如果用水柱搶救，則可能不但不能滅火，還有可能使燃燒中之油脂浮在水面上，隨著水到處流動而擴大，所以必須將這些油脂之類的火災另外加以分類，採取與一般火災不同的搶救方式，惟要注意的是雖然將可燃之液化石油氣等氣體歸納在此類火災中，可是其滅火方式與油火有所不同；

23 三、火災的種類〈五〉 第三類電氣（器）火災，是通電中的裝置所發生之火災，搶救時時，如果以水柱救災，則有觸電的可能，當然，純水是不導電的，可是畢竟一般日常生活所用之水均非純水，含有離子性之物質，接觸較高之電壓，對救災或其附近之人員均有影響，且如果造成短路，也會造成未受火災波及之電器裝置損壞，所以，也必須另外當作不同類型之火災搶救。不過，在將電切斷後，其性質屬於一般普通火災者，可以當作普通火災搶救，而屬油類火災者，則採油類火災之搶救方式。

24 三、火災的種類〈六〉 發生第四類化學火災時，因為化學物質種類甚多，性質各異，往往不能用普通火災之搶救方式，例如化學物質中，有一些物質稱為禁水性物質，如果碰到水，可能會產生劇烈之反應，甚至產生爆炸，例如：鈉、鉀、鋰、鋯等，鈉在第二次世界大戰的時候，還被拿來當縱火劑。

25 四、爆炸的種類〈一〉 大家或許聽過粉塵爆炸、霧滴爆炸、氣體爆炸、蒸氣爆炸等，但如果從爆炸的性質來分，則可以將爆炸分為化學性爆炸、物理性爆炸及物理化學性爆炸（以與工業安全有關者為限）

26 四、爆炸的種類〈二〉 爆炸是一種壓力快速產生，並向四周擴大，因擠壓周圍之空氣或與容器壁摩擦，發出聲響，常常因此而造成破壞的現象。化學性爆炸可以說是一種快速與極為快速之燃燒，產生壓力波，具爆音或大爆炸聲，可分為爆燃（deflagration）與爆轟（detonation）兩大類

27 四、爆炸的種類〈三〉 爆燃所產生之燃燒火燄面的傳播速度是在30cm/s~3m/s左右（某些特殊材料氣體可達5m/s或更高），遠低於音速。
快速之爆燃仍然會發出爆炸之聲響。

28 四、爆炸的種類〈四〉 爆轟波之傳播速度皆大於音速，可達1000m/s~3000m/s（氣體），炸藥中之高爆藥產生之爆轟波傳播速度更高，據說可達8000m/s之譜。遠大於音速。

29 四、爆炸的種類〈五〉 可燃性氣體與空氣混合氣發生之爆炸、失控反應發生之爆炸、炸藥之爆炸均屬於化學性爆炸，可燃性氣體與空氣之混合氣在配管中較易發生爆轟，常將配管炸得粉碎，惟在開放空間發生的情形甚少。

30 四、爆炸的種類〈六〉 發生物理性的爆炸過程中，並沒有產生化學反應，只有相的變化，但由於液體急速氣化成氣體時，其體積的膨脹，仍然足以將容器炸裂，這種爆炸就稱之為爆裂（bursting）。

31 四、爆炸的種類〈七〉 物理性爆炸也是比較容易被忽略的，因為其並不發生化學反應，可以警覺的徵兆比較少。例如，以液氮作為儲槽氣壓試驗用的氣體，液氮於氣化後，因溫度甚低，使鋼材韌性降低，脆性升高，使原本在常壓下可以承耐的強度降低，實施的人員認為氮氣並無燃燒性，也無助燃性，更屬於不活性氣體，所以是安全的，毫無警覺性，結果儲槽只在稍高於其最高使用壓力之際就爆炸了，且其威力甚強，還一度被懷疑是否因化學性爆炸所引起。

32 四、爆炸的種類〈八〉 在常溫常壓下的氣體，可以用加壓、冷卻（冷凍），或兼採加壓與冷卻之方式，使之液化（稱為液化氣體），此時，就可以用較小的容器儲存較多之氣體，但是，這種液化氣體所處的環境如果有所改變，像是液體溫度高於其臨界溫度、或壓力降至其臨界壓力之下，則液化氣體就會突然全部沸騰蒸發，造成BLEVE（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion），這也是一種強烈的爆炸，會形成蒸氣雲（Vapor Cloud）。

33 四、爆炸的種類〈九〉 物理化學性爆炸可以說是物理性爆炸與化學性爆炸的複合性爆炸，例如：BLEVE之後，如果所形成的蒸氣雲是一種可燃性蒸氣與空氣混和而成之蒸氣雲，遇到外部的能量或火燄之後，發生開放空間之蒸氣雲爆炸（UVCE），形成所謂之火球（fire ball），前段雖是物理性爆炸，後段卻是化學性爆炸，整體而言就是一種物理化學性爆炸。

34 五、如何防止火災爆炸發生？〈一〉 工廠火災不同於一般住宅火災的地方，最明顯的是，一般住宅燒掉的都是消費性的材料，而且用水就可以撲滅；而工廠火災所燒掉的，則多屬生產材（機器設備），無法立即補充或購得，且由於工廠所使用之化學物質甚多，搶救上可能要用到化學滅火劑，否則無法滅火。

35 五、如何防止火災爆炸發生？〈二〉 在工廠中對於防火防爆，更應採行嚴密之措施。首先，要去除濃度因素，工廠中如果經常有可燃性氣體蒸發或洩漏，例如噴漆房、包裝室、乾燥室、蒸煮室、淬火處…等，應該利用整體通風或局部排氣等通風裝置，將所發生之蒸氣或氣體排出，使其濃度降至該氣體爆炸下限濃度（與空氣混合後可以發生燃燒或爆炸之最低濃度百分比）之四分之一以下，並管制能量因素條件，例如嚴禁煙火，所有之動火（如熔接、熔切等）均要取得許可，高溫熱媒管不得通過符合濃度條件的場所、防止發生放電火花及靜電火花（採用防爆電器）、使用可燃性氣體時要小心（例如開啟鋼瓶閥時要緩慢），防止聚光性或激光性設備成為能量供給源。

36 五、如何防止火災爆炸發生？〈三〉 不要忘記的是：因為溫度、壓力、氧濃度、濕度等環境因素的改變，會改變發生火災爆炸之危險性，例如，氧濃度增加，會使下限濃度小幅降低，但卻會大大提高其上限之濃度，鐵在一般情形下是不會燃燒的，可是在純氧下卻可以，加熱到850℃時，鐵會發出極強烈之光而燃燒，熔融之鐵不斷滴下來，所以用鐵當作純氧之配管，就有其潛在之危險性。

37 五、如何防止火災爆炸發生？〈四〉 壓力改變會使燃燒範圍加大（少數氣體如一氧化碳等除外）、增加危險性，例如在營造業方面，有時候施工的時候會兼採壓氣工法，在壓力較高之環境下，單位體積中，所含之分子較多，發生反應也較容易，所以比較危險。

38 五、如何防止火災爆炸發生？〈五〉 溫度改變，會遵照Arrehnius定律，溫度升高時，反應速度會以成指數倍之方式增加，而反應速度一增加，又會加快生熱之速度使反應速度更形加快，如此一來，若不立即以適當之方式加以抑制（例如遮斷進料、加強冷卻、加入不活性氣體抑制反應，適當釋放壓力、或沖放至預備槽等），一旦溫度升至不回頭溫度（NT），則將發生失控反應（run away）而爆炸。

39 五、如何防止火災爆炸發生？〈六〉 閃火點（fiash point：在液體表面上的蒸氣與空氣混合之後，給予標準能量之火燄或放電火花時，可以閃火的溫度）高於常溫的液體，給人的感覺是「安全」，於是，有人會拿柴油來清洗汽車零件等受到油汙之配件，而且一面清洗還一面吸菸，甚至還將煙蒂丟入柴油盆中，這是非常危險的動作，如果這盆柴油接近高溫處被加溫至其閃火點以上，則其燃燒特性將與汽油一樣，需小心處理。

40 五、如何防止火災爆炸發生？〈七〉 發生噴霧爆炸，也是因為一般認為安全之液體，於高壓輸送之途中，因管路裂口而噴出，處理人員將這些噴出後之霧滴性質視為與成液體狀態之時相同，而未能小心火源（能量因素），因此，在高於其燃燒爆炸下限之情況下發生吾人所不願見及的結果－爆炸。所以，對於輸送引火性（可燃性）氣體之管路，其材料之抗拉強度要夠，並應經常做各種檢查，避免發生銹減薄等情形，以維護其安全，此外，更應該接地，防止發生靜電意外。

41 五、如何防止火災爆炸發生？〈八〉 粉塵也是一樣，有些人認為某一種物質的塊體並不燃燒，就認為這種物質的粉塵也安全，這也是常常發生粉塵爆炸的主因，例如，鋁錠、鋁板不發生燃燒，可是鋁粉卻有發生爆炸的可能。

42 五、如何防止火災爆炸發生？〈九〉 沈積的粉塵可能只會發生燻燒，可是這些粉塵一旦飛揚飄散於空氣中，就容易發生粉塵爆炸。而且，同一種物質的粉塵，因為粉塵粒徑、形狀、含揮發性成份、含水份、含灰份、懸浮量、研磨後放置久暫的不同，其爆炸劇烈程度也有所不同。

43 五、如何防止火災爆炸發生？〈十〉 如果放在空氣不易流通的地方，有些可燃物質或不燒，或燻燒，但若獲得充分之空氣供應，則其火勢轉強，熱量大增，終至成災。也有一些堆積在一起之物質，在有些許水份存在之情形下，因水分之催化作用而起緩慢之氧化反應，所生之熱量積存於其間，使溫度慢慢升高，終至發生火災，這在堆煤場、製紙工廠之原料堆放場等地方常常可以見到。

44 五、如何防止火災爆炸發生？〈十一〉 也有人認為，只要將氧氣量降至某一程度以下，比如說，12％以下，燃燒爆炸就不會發生了，一般的物質當然是如此，可是像矽烷這種供半導體製造用之氣體，在氧氣濃度降至3.5％時，仍然會燃燒，這是令人非常困擾的事。而諸如預混合氣或炸藥等這些本身已經含有氧的混合物，即使在氧氣不存在之環境或水中，也可以發生爆炸。

45 六、結語 由以上探討知過程知道，要防止火災發生，還是需要對燃燒之特性有所瞭解，然後切斷其濃度因素（條件）、能量因素（條件），慎選可以防止發生燃燒爆炸之設備或裝置（符合本質安全），方可以達到目的，否則一旦有所疏漏，火災爆炸仍然會發生。