防火與防爆(第二版)

序　i

Part 1　導論　1
Chapter 1　火災與爆炸統計　3
1.1 一般火災統計　4
1.2 工業火災統計　8
1.3 重大工業火災∕爆炸事件　11
1.4 火災╱爆炸演化過程　12
1.5 災變的預防　15
參考文獻　21

Chapter 2　工業火災與爆炸意外案例　23
2.1 蒸氣雲爆炸　24
2.2 液化石油氣爆炸事件　38
2.3 化學反應失常事件　41
2.4 有機過氧化物工廠爆炸事件　46
2.5 粉塵爆炸實例　51
2.6 油品儲運時因靜電所引發的火災與爆炸事件　55
2.7 半導體工廠火災與爆炸案例　58
2.8 煙火工廠意外事件　68
參考文獻　75

Part 2　基本觀念　77
Chapter 3　火與爆炸　79
3.1 火的基本特徵　80
3.2 可燃性物質　80
3.3 火的分類　83
3.4 物質的著火特性　83
3.5 點燃與燃燒　94
3.6 爆炸　101
參考文獻　122

Part 3　火災、爆炸之防範　125
Chapter 4　防火防爆對策　127
4.1 點火源管理　128
4.2 降低氧化物的濃度　149
4.3 降低可燃物質的濃度　155
4.4 壓力的包容　156
4.5 突燃的排放疏解　156
4.6 防止著火性物質的外洩　167
參考文獻　179

Chapter 5　防火防爆設計　181
5.1 安全設計的目的及基本概念　182
5.2 製程設計　188
5.3 廠址選擇及評估　194
5.4 廠內布置及規劃　196
5.5 土木、建築及結構設計　208
5.6 公共設施　209
5.7 單元設備　214
5.8 電路及電機設備　229
5.9 雷電防護　234
參考文獻　237

Chapter 6　防火防爆設備　239
6.1 偵測儀器　240
6.2 抑焰器　247
6.3 突燃焰爆炸抑止系統　256
6.4 管路中燃燒隔離裝置　260
6.5 壓力疏解裝置　261
6.6 緊急移送及處理系統　280
參考文獻　293

Part 4　消防與安全管理　295
Chapter 7　消防設備　297
7.1 水消防系統　298
7.2 泡沫滅火系統　307
7.3 乾粉滅火系統　314
7.4 鹵系滅火系統　319
7.5 二氧化碳滅火系統　326
7.6 惰性氣∕液體滅火系統    　329
7.7 防火障礙　330
7.8 防爆牆 　332
7.9 耐火結構　334
7.10 保溫材料　335
7.11 排放∕潑灑控制系統　339
參考文獻　340

Chapter 8　特殊生產場所防火防爆對策　341
8.1 廢水處理工廠　342
8.2 食品工廠　347
8.3 溶劑萃取工廠　351
8.4 室內倉儲　357
8.5 室外儲存　367
8.6 穀類的儲存及處理　370
8.7 半導體生產工廠　376
參考文獻　384

Chapter 9　如何撲滅液體碳氫化合物火災　385
9.1 基本概念　386
9.2 局限性油品火災　386
9.3 非局限性油品火災　388
9.4 局限及非局限性火災同時發生　389
9.5 液化石油氣火焰的控制　389
9.6 浮頂式儲槽的防火　390
9.7 球形儲槽火災的控制　392
9.8 烴基鋁火災的控制　394
9.9 液化天然氣火災的處理　395
9.10 天然氣火災的控制　395
9.11 使用泡沫滅火劑撲滅氣體火災　396
參考文獻　400

Chapter 10　安全管理　401
10.1 安全管理組織　403
10.2 防火、防爆計畫的執行　404
10.3 風險評估及管理　407
10.4 意外調查及申報　410
10.5 職工安全訓練　413
10.6 消防組織及訓練　415
參考文獻　420

附錄　421
附錄一　物質著火（爆炸）濃度範圍　422
附錄二　海龍滅火劑與替代品之特性比較　429

序

　　台灣地區在短短的四十年內，由一個傳統農業化社會轉變成高度工業化社會，台灣的經濟奇蹟不僅使得國人驕傲，並且已成為開發中國家的楷模；然而，在傲人的成就之下，卻隱藏著無限的危機。由於國人急功好利，僅重視硬體（設備、建築），忽視軟體（技術研究開發、人才培養），工業基礎並不穩固，宛若在沙灘上堆砌的城堡，操作人員對於錯綜複雜的生產程序、詭異的化學反應，只知其然，而不知其所以然，再加上地狹人稠，工業區與社區、商業區之間幾無安全緩衝距離可言，萬一發生重大災變，後果不堪設想。由下列幾個最近發生的工業意外案例，即可發現台灣地區的高度危險性：

　　．某國企業在兩年內，發生十餘次意外，包括火災、爆炸、油氣洩漏等，財產設備與賠償損失超過十億元，現場工作人員傷亡十餘人，這一連串的事件皆是由人為失誤所造成的。

　　．半導體工業在一年內發生三次火災，損失將近二百億元，在半導體發展史上，可說是空前絕後，以一件損失高達一百二十億元的火災事件為例，即可看出整個產業的問題。意外發生的原因，在於排氣管線中易燃物質的濃度過高，超過著火濃度下限，而排氣管線又以塑膠材質製成，易於產生靜電，靜電放電所產生的火花，點燃引火；火勢在燃燒一至兩小時後，本已由消防人員撲滅，但是為了排放濃煙，卻將密閉的廠房打開，引入大量空氣，又再引燃，終於釀成不可收拾的大禍。

　　．桃園縣蘆竹鄉某化學工廠發生火災，消防人員未能充分掌握廠內儲存的溶劑、樹脂資訊與特性，貿然使用大量消防水滅火，結果造成火勢蔓延與連續性爆炸，多位消防人員殉職。

　　試想一個歷史悠久、營業額高達三、四千億元的大型公司，居然無力督促員工確實執行安全的標準作業程序，頻頻發生人為失誤，吾人又怎麼能希冀千百家人才與資金缺乏、技術落後的中小型工廠能安全操作運轉呢？

　　如果消防隊員僅有冒險犯難、犧牲小我的精神，但缺乏轄區內工廠所儲存的物質資訊與化學物質滅火經驗，吾人又怎能奢求他們因應日益增加的大小災變呢？如欲改善目前狀況，唯有加強安全教育與推廣安全觀念，將工業安全觀念深植人心。

　　有鑑於此，筆者乃根據個人工作經驗，並參考歐、美、日等先進國家有關製程安全、防火、防爆等專業書籍與論著，撰寫一系列書籍，曾先後出版《化工製程安全管理》、《化工製程安全設計》，分別闡述安全管理方法、危害辨識、風險評估、本質安全設計與疏解系統等，期以協助設計工程師熟悉原理、方法與設計技能。本書著重於案例分析、火災與爆炸的預防，期以協助現場工程師解決實際問題。

　　本書共分為四個主要部分，第一篇為導論，含第一章「火災與爆炸統計」與第二章「工業火災與爆炸意外案例」，以過去發生的案例與統計資料，分析討論發生的原因與背景；第二篇為基本觀念，僅含第三章「火與爆炸」，概述火與爆炸特性；第三篇為火災、爆炸之防範，介紹對策（第四章）、設計（第五章）、設備（第六章）；第四篇為消防與安全管理，除討論消防設備（第七章）、特殊生產場所防火防爆對策（第八章）、如何撲滅液體碳氫化合物火災（第九章）外，並介紹安全管理（第十章）。本書內容多取材自國外大型工業災變的實例、跨國性公司與美國消防協會（NFPA）準則、方法，並強調火災、爆炸的預防。全書平鋪直陳，儘量避免理論的探討，凡具大學一、二年級理工學院程度者皆可理解，除可供從業工程師參考外，並可作為工程科系教科書。

　　防火、防爆範圍廣泛，筆者雖然廣泛蒐集資料，並多方請教專家學者，解決疑惑，但限於個人能力、精力，獨自編寫本書，難以周全，未盡善美之處，恐不勝枚舉，尚祈海內外專家學者指正。

　　本書承揚智文化事業股份有限公司葉忠賢先生鼎力支持，工研院于寧博士協助借閱相關書籍，雲林科技大學徐啟銘博士提供災變資料，王若懷小姐協助翻譯日文資料，閻富萍小姐協助編輯出版事宜，在此謹向他們表示最大的謝意。沒有他們的熱忱協助與鼓勵，本書無法如期完成。

　　最後謹將本書獻給業師高(王黎)教授、Dr. B. L. Bruner與Dr. T. W. Leland，以感謝他們當年導引筆者走入學術的殿堂。雖然本書內容與三位恩師所傳授的量子化學與統計熱力並無關聯，但是他們追求真理的精神與所指引的研究方法，一直協助筆者解決疑惑、克服困難。令人惋惜的是Dr. T. W. Leland早在1986年即已逝世，筆者無法再親聆教誨，當面表示由衷的感謝。

張一岑
民國101年9月