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SAHTECH 財團法人

安全衛生技術中心

1

爆炸性氣體風險與安全實務

報告人：黃建彰博士財團法人安全衛生技術中心副總經理

03-5836885#[email protected]



2

事故


安全衛生技術中心山西省晉中市榆社化工股份山西省晉中市榆社化工股份

有限公司有限公司““11.2011.20””爆炸事故爆炸事故

國家安全生產監督管理總局國家安全生產監督管理總局20102010年部分典型事故情況通報資料年部分典型事故情況通報資料



事故經過和原因分析2010年11月20日18點53分，位於二期聚合廠房四層南側待出料的9號釜頂部，氯乙烯單體進料管與總排空管控制閥下連接的上彎頭焊縫開裂，開裂導致9號聚合釜內待出漿料中的氯乙烯（氣體）和釜內氣相空間中的氯乙烯氣體帶壓洩漏至聚合廠房內，洩漏時間8分鐘，洩漏出的氣體通過鋼制格柵板從四層樓一直擴散到一樓。聚合廠房8號釜、9號釜一層東側出料泵旁的混凝土柱上安裝的9號聚合釜出料泵啟動開關，由於密封螺絲不嚴密漏進了氯乙烯氣體，19點01分，開關內產生電氣火花，引起廠房內的氯乙烯氣體空間爆炸。



发生泄漏的部位发生泄漏的部位

泵开关、火源点泵开关、火源点

图示图示



泄漏点泄漏点




安全衛生技術中心輕油裂解廠壓縮機控制盤氣爆事故現場狀況輕油裂解廠壓縮機控制盤氣爆事故現場狀況

現場控制盤現場控制盤

資料來源：資料來源：1.1.聯合報聯合報(2009.03.04)(2009.03.04)2.2.勞委會中區勞動檢查所職災案例報告勞委會中區勞動檢查所職災案例報告（（2009.7.292009.7.29））



事故原因

直接原因：

因氫氣洩漏，經電氣火花引致爆炸，操作員被炸開之控制面盤撞擊，傷重送醫不治死亡。

間接原因：1.控制面盤內蓄積氫氣，且濃度達爆炸上下限

範圍內。

2.氫氣壓縮機卸載閥之氫氣側及儀表空氣側之

O型環無法密合，致氫氣壓縮機汽缸內之氫

氣沿著儀表空氣管線進入控制面盤內蓄積。



施工單位違章使用的非防爆電氣和作業工具

國家安全生產監督管理總局2010年部分典型事故情況通報資料

中石油遼陽石化公司“6.29”爆燃事故



直接原因分析未加盲板有效隔斷，擅自將非防爆的普通照明燈接入原油儲罐。清罐過程中收油管閥門處發生了原油滲漏和作業過程中對罐內汙油的翻動等因素，罐體內形成了爆炸性氣體環境，加之接入罐內的普通照明燈具因接觸不好出現閃滅打火，導致發生閃爆

事故。



12

WPS West Kinston(WPS West Kinston(簡稱簡稱WK)WK)工廠塵爆工廠塵爆全球最大醫療塑膠品製造工廠全球最大醫療塑膠品製造工廠19751975年開工，有兩條一般性生產綫，在年開工，有兩條一般性生產綫，在19881988年擴年擴充橡膠滾練充橡膠滾練



13

2003年01月29日，6員工，38非員工受傷(包含2名消防人員)



14

二樓地板隆起

爆炸炸毀了建築物的牆壁， 7500加侖礦物油倒塌擴大火勢



15

粉塵累積

作業人員只清潔看見部份，高處粉塵及被空調吸入沒有清潔。據悉粉塵累積應有1/4~ ½吋。Csb報告認為可能火源為照明啟動器或是馬達火花。



16



17



18



19

微粒

能量

能量

表面溫度升高

產生氣體

微粒

混合氣體

微粒

火燄

微粒

微粒

微粒



防爆設備檢查常見缺失(根據CNS3376-17)

20

發現問題數量預擬對策A1無區域劃分 11 建置防爆區範圍認定判定審核。A5室內通風不足 2 增加局部排氣、增加開口。

B1設備與區域等級不符合 12 1. 定期舉辦防爆電氣技術研討會或訓練課程2. 提供防爆技術宣導資料。

B2設備與氣體等級不符合 2 1. 定期舉辦防爆電氣技術研討會或訓練課程2. 提供防爆技術宣導資料。

B4無合格標籤 12 提供新購安裝補助，逐批汰換無合格標章之電氣設備。

B7燈具規格不正確 2 1. 定期舉辦防爆電氣技術研討會或訓練課程2. 提供防爆技術宣導資料。

B10無防爆檢定接頭 12 提供換裝補助，逐批汰換無檢定合格之電氣接頭。

C2電纜損壞 5 建立專責防爆維修保養人員C4阻止盒安裝不正確 12 建置防爆安裝施工訓練教材與考核

C10施工配線不符合 12 建置防爆安裝施工訓練教材與考核

D1無專屬維修保養記錄 11 建立專責防爆維修保養人員D3防爆設備保養不確實 9 建立專責防爆維修保養人員



21

法規要求



易燃性氣體及蒸氣之危險區域判定依據

• 具有易燃性(flammable)氣體與蒸氣之場所評估電氣防爆區域等級及範圍

• 依據爆炸性氣體環境用電機設備第10 部：危險區域劃分(IEC60079-10)

• CNS 3376-10

• IEC 60079-10

• GB 3836-10; GB 50058



23

第177條雇主對於作業場所有易燃液體之蒸氣、可燃性氣體或爆燃性粉塵以外之可燃性粉塵滯留，而有爆炸、火災之虞者，應依危險特性採取通風、換氣、除塵等措施外，並依下列規定辦理：一、指定專人對於前述蒸氣、氣體之濃度，於作業前測定之。

二、蒸氣或氣體之濃度達爆炸下限值之百分之三十以上時，應即刻使勞工退避至安全場所，並停止使用煙火及其他為點火源之虞之機具，並應加強通風。

三、使用之電氣機械、器具或設備，應具有適合於其設置場所危險區域劃分使用之防爆性能構造。

中華民國勞工安全衛生設施規則177條(96.2.14)

GB 50058 2.1.2 對區域內易形成和積聚爆炸性氣體混合物的地點設置自動測量儀器裝置，當氣體或蒸氣濃度接近爆炸下限值的50％時，應能可靠地發出信號或切斷電源。

氣體感知器



24

法規矛盾



25

易燃性液體(Flammable Liquid)比較說明

沸點37.8℃

37.8℃

22.8℃

IA IB

IC

閃火點

II

IIIA

60℃

93℃

IIIBNFPA: class 小於37.8 oC勞工安全衛生設施規則第13條閃火點小於65oCGHS閃火點不高於93oC ( 60 oC)消防小於250oC



GHS標示要項-易燃液體

閃火點閃火點> 60 > 60 °°CC且≤且≤ 93 93 °°CC

閃火點≥閃火點≥ 23 23 °°CC且≤且≤ 60 60 °°CC

閃火點閃火點< 23 < 23 °°CC，起始沸點，起始沸點> 35 > 35 °°CC

閃火點閃火點< 23 < 23 °°C C ，起始沸點≤，起始沸點≤ 35 35 °°CC



易燃性氣體比較說明

易燃性氣體(Flammable

Gas)

20°C及101.3kPa (14.7psia) 時產生可以燃燒的混合物。

20°C及101.3kPa (14.7psia) 時在空氣中有燃燒範圍(第一級與第二級與SEMI S4 相近)

LEL∗13% 或UEL-LEL>12%之氣體。

LEL<10% 或UEL-LEL>20%之氣體。

注意：自燃性物質(pyrophoric material)--一種化學物質與空氣在54.5°C接觸時，會引火燃燒。注意：易燃性蒸氣或燻煙(Flammable Vapors or Fumes)：空氣中易燃性物質其濃度超過其25% LEL。

SE

MI 0200

GHS

高壓氣體勞

工安全規則

SEMI S4



可燃性粉塵• NFPA 654火災與粉塵爆發預防標準:任何細微分割的固體物質，其粒徑等於或小於420微米(μm)(物質能通過美國編號40的標準篩網)，當散佈於空氣中並點燃，存有火災或爆炸危害者。

• NFPA 484可燃性金屬粉塵標準(同NFPA 654)。• GB 17269鋁鎂粉加工粉塵防爆安全規程(同NFPA 654)• GHS?• 消防:

– 鐵粉等於或小於孔徑五十三微米。– 金屬粉指鹼金屬、鹼土金屬、鐵、鎂、銅、鎳以外之金屬粉等於或小於150微米(μm)

28



29

爆炸性環境???



爆炸三要素

足夠的氧足夠的氧氣氣((助燃助燃))

易燃性物質濃度易燃性物質濃度

((介於介於LEL/UELLEL/UEL之間之間))引火源引火源

((火花、電弧或高溫火花、電弧或高溫))

選用適當防爆構造設備選用適當防爆構造設備減少或去除引火源減少或去除引火源

良好通風降低易燃性良好通風降低易燃性蒸氣濃度蒸氣濃度<25%LEL<25%LEL



31煤場是否為爆炸性環境



安全距離

危害隔離

23 m

地表上可燃性液體桶槽容量大於3.8m3

地表上液化可燃性氣體槽桶容量大於3.8m3

低壓可燃性氣體貯存槽容量大於140m3

未裝設撒水器之可燃性建物。可燃性貯存區。木質圍牆

7.6 m

地上可燃性液體桶槽體積小於3.8m3

地上液化可燃性氣體體積小於3.8m3

地下可燃性液體槽之填充管（filling）或排氣管（vent）低壓可燃性氣體貯存容器體積小於140m3

有撒水器之建物或建物中同時有可燃及不可燃之工作區。高壓大量可燃性氣體貯存區。可燃性液體下卸站1.5

m 不可燃建物且有3公尺高且每邊距離3公尺之牆。

32

純氧儲槽附近是否為爆炸性環境

微塵壓縮機故障

水氣結冰堵塞

CO2結冰堵塞

CH爆炸

30mg/M3

350mL/M3

0.5mL/M3350mL/M3

350mL/M3



印度Vizag鋼廠爆炸(2012/06/13)

33



34

◎油管支板孔流量計(FC225)上游約一公尺有二處由內向外裂縫，重油由此裂縫洩漏。◎此時重油溫度為374.9℃高於重油自燃溫度(250~340℃)，重油引火。◎重油閃火點約131~168℃

重油管周遭是否為爆炸性環境



熱媒油是否為爆炸性環境



36上述相片來自簡怡安副理”EMI太陽光電學院單晶與多晶太陽能電池之原料與製程”

切方機/切片機/研磨機是否為爆炸性環境



無水氨氣Ammonia

物質狀態：□液體液化氣體□壓縮氣體

pH值：－

形狀：－顏色：無色。

分子量：17 氣味：強烈的臭鹽味，在20ppm時即可得知。

沸點： -33.4c ( -28.1℉) 熔點： -77.7℃ (-107.9℉)分解溫度：－閃火點：不適用 0C □開杯 □閉杯

自燃溫度： 850℃ ( 1562℉) 爆炸界限%

下限(LEL)

15% 上限(UEL) 28%

蒸氣密度(空氣=1)：0.59 蒸氣壓(21.1℃)： 114.4 psig密度： 0.045 lb/ft3 (210C, 1atm) 水中溶解度：0.848 vol/vol at 20℃

37



• 中油超級柴油閃火點 >52℃• 中油環保柴油閃火點: >62℃• GHS柴油閃火點: 68~74℃

38



39

氫氣純化器

5-10公斤壓差，400度左右加熱(自燃溫度： 573.8℃)



40

冰庫



其他

• 禁水性物質:• 例如金屬有機化合物(MO)• 例如三氯矽烷(化學式為

SiHCl3,簡稱TCS)為低蒸氣壓氣體，閃火點：-26.1 ℃

41



其他

42

High Pressure Type 2 SAGS Type 1 SAGS

Container and outlet at pressure of 200-1200 psig

Container at pressure of 200-1200 psig

Internal pressure regulators

Adsorbed gas at < 0 psig

Gas at outlet < 0 psig



43

實務上電氣實務上電氣防爆困難防爆困難



4444

實務上電氣防爆困難

• 柴油發電機• 消防柴油泵• 自燃性氣體氣櫃• 自燃性物質儲存• 使用有機溶劑設備• 處理廢可燃性或易燃性氣(液)體之設備• H2 純化器• 機械手臂



45



設計後仍無法符合法規原因機台外為Zone 1 /Zone 2

設計前

機台內為Zone 0

透過通風及供氣中斷機台外可能免設防爆

設計後

機台內仍為Zone 0



國際標準出處詳細內容

NFPA 70 500.5區域劃分

如果只有自燃物質，該區可以免設電氣防爆

NFPA 318 6.5電氣分類

依據NFPA70中Article 500，潔淨室及生產區域如果符合下列要求時，可以為非防爆電氣區域

1.化學品的儲存與處理符合本標準第7章的要求2.通風及排氣系統符合本標準第5章的要求3.單位地板面積之平均換氣量不小於4 ft3/min ft2 ，且任何地點單位地板面積之換氣量不小於 3 ft3/min ft2 。回風使用是許可。

NFPA 497 5.4 不需分類場所

1.地點有足夠的通風，可燃物都包含在適當的，維護良好的，封閉的管道系統。2.地點缺乏適當的通風，但如果沒有可能會有洩漏例如閥門，管件，法蘭，以及類似的配件3.可燃物存放在適當的容器。4.明火和加熱表面與相關設備，如鍋爐和燃煤取暖器提供固有的熱火源。5.IIIB級液體(FP> 93℃)不易蒸發足夠的蒸氣形式ignitible混合物，即使加熱，不易引燃正常安裝及維護的電氣設備。6.鹵化烴的液體，如三氯乙烯沒有閃火點，雖有燃燒範圍，但實際上是不可燃，不需要電氣防爆設備。



工程設計依據

通風設備實際上可穩定連續的運轉(具備份設計)

通風設備在正常操作情況下運轉。但允許短暫時段不連續運轉(具連鎖功能)。

可使由來源釋出的爆炸性氣體濃度馬上減少並可保持在爆炸下限(LEL)以下



4949

電氣防爆對策

1. 依據NFPA 497或NFPA 318或CNS 3376-10設計足夠的通風及相關規定以爭取免設–柴油發電機–消防柴油泵–使用有機溶劑設備–處理廢可燃性或易燃性氣(液)體之設備–H2 Purifier

2.依據ANSIG/G13或SEMI S18設置或依據NFPA70爭取免設–自燃性氣體氣櫃– 自燃性物質儲存室



燈具NFPA 1 43.1.4.5 & NFPA 33 6.6

NFPA 1 Uniform Fire CodeNFPA 1 Uniform Fire CodeNFPA 33 Standard for Spray Application Using Flammable or CombusNFPA 33 Standard for Spray Application Using Flammable or Combustible Materialstible Materials



51

爆炸性氣體環境區域劃分

本標準適用於可能發生危險性之可燃性氣體或蒸氣的危險區域劃分Mode 1 全區Mode 2 查表(保守)Mode 3計算(較佳)Mode 4 電腦模擬



步驟一：建立各工廠易燃液體、可燃性氣體或爆燃性粉塵

資料一覽表

將所有可能使用到之原料、中間產物及成品之特性列出

參考CNS 3376-20



操作條件



步驟一:區域劃分準備文件

• 流程圖：指明之流向、溫度和壓力。• 閃點或較複雜的狀況，液體沸點的範圍有助於液體分類之資料。

• 對製程工廠而言，管路和儀電圖。• 工廠佈置和高度位置圖。• 設備特性和操作模式之資料。• 通風狀態。



步驟二洩漏源位置確認

• 製程設備內的氣體或蒸氣可能完全或不完全地被密封。




• 每一個製程設備的組件（如儲存槽、泵、管線、容器等）都應被視為一潛在的易燃性物質洩漏源。




• 若組件內裝載著易燃性物質但沒有洩漏，亦不會產生危險區域（如一完全熔接的管線並不視為一洩漏源）。



步驟三：區域種類與範圍

• 在通風良好之狀況–連續性的洩漏一般設定為0區（zone 0）

–主要等級洩漏設定為1區（zone 1）

–次要等級洩漏定為2區（zone 2）

• 實際應用時因建物之阻隔導致通風狀況之不良，因此判定可能並不是如此單純。



步驟三：區域種類與範圍CNS 3376-10 石油協會(IP)建議

連續洩漏等級洩漏是連續性的或預期長時間發生者

1000(時/年)以上

主要洩漏等級洩漏預期週期性發生或在正常時偶而會發生者

10∼1000(時/年)間

次要洩漏等級洩漏不預期在正常時會發生，如果發生亦不時常發生，且時間很短者

10(時/年)以下

1. 洩漏等級決定於洩漏之頻率和期間2. 與洩漏之速率和量無關、與通風等級、或流體特性亦無關3. 故障(例如泵油封破裂、凸緣墊片因意外洩漏)造成修理或停機不認為是正常操作。

4. 可燃性物質之次要洩漏可能為正常操作之一部分。例如, 油封因泵壓縮被液體弄濕應當為次要洩漏。。

5 密閉製程系統打開時(例如更換過濾器或裝填時)亦應認為是一洩漏源



步驟三：區域種類與範圍IEC 61241-10

依爆炸性粉塵環境存在之頻率及期間NFPA 499可燃性粉塵之存在

20區（zone 20）

係指爆炸性粉塵環境連續存在或長時間存在或經常性地短時間存在之場所。

粉塵雲持續存在

21區（zone 21）

係指爆炸性粉塵環境在正常操作下，可能有時會存在之場所。

主要洩漏等級或粉塵層厚度大於3mm

22區（zone 22)

係指爆炸性粉塵環境在正常操作下不太可能存在，如果存在，也只存在一段短時間之場所。

次要洩漏等級或粉塵層厚度小於3mm但地板或設備表面之顏色無法辨識

60

註：爆炸性粉塵環境(explosive dust atmosphere)：在大氣條件下可燃性物質以粉塵、纖維或飛絮之形式與空氣混合，如果引燃時，爆炸會經由擴散至未燃之混合物。

註：若為可燃性金屬粉塵（即NEC 500、NFPA 499所稱之E組粉塵），包含鋁、鎂，和它們的工業用合金，或者使用於電氣設備時，其顆粒大小、磨蝕性和導電性具有相似危害之其他可燃性粉塵時，建議將此區域提升為21區

註： IEC61241-10爆炸性粉塵環境用電機設備第10部：危險區域劃分



步驟三：連續性洩漏

1.沒有用惰性氣體覆蓋的固定頂蓋儲槽中的易燃液體的表面；2.油、水分離器等直接與空間接觸的易燃液體的表面；3.經常或長期向空間釋放易燃氣體或易燃液體的蒸氣的自由排氣孔和其它孔口。

61



步驟三：主要洩漏

• 1.正常運行時會釋放易燃物質的泵、壓縮機和閥門等的密封 (油封)處；2.正常運行時，會向空間釋放易燃物質，安裝在貯有易燃液體的容器上的排水系統；3.正常運行時會向空間釋放易燃物質的取樣點。

• 4.正常操作下預期將可燃性材料洩漏至大氣中的壓力調整閥、通氣口及其他的開口。

62



步驟三：次要洩漏

• 1.正常運行時不能出現釋放易燃物質的泵、壓縮機和閥門的密封處；2.正常運行時不能釋放易燃物質的法蘭、連接件和管道接頭；3.正常運行時不能向空間釋放易燃物質的安全閥(洩壓閥)、排氣孔和其它孔口處；4.正常運行時不能向空間釋放易燃物質的取樣點。

63



洩漏源洩漏等級

再將所有之洩漏源列出，並依其個別狀況做區域範圍之判定。



a=2ma=2m；；b=4mb=4m；；c=3mc=3m；；d=1.5md=1.5m

例例11--22

例例11--11

65

步驟四：區域種類與其範圍(Zone)

Mode 1 全區Mode 2 查表(保守)Mode 3 計算(較佳)Mode 4 電腦模擬



常見洩漏源區域劃分原則(氣體、蒸汽和液體)－通風良好之情形

項目製程設備 0區範圍 1區範圍 2區範圍

1 泵浦

2泵浦(高密閉)

3 壓縮機

4洩放口或取樣口

1m

1.5 m

1m

3 m

1m

3 m

3 m5 m

1m

3 m



項目製程設備 0區範圍 1區範圍 2區範圍

5 管路接頭

6 通風口

7 溢出池

8坑槽

或分離器

3 m 5 m

1m

4.5 m

3 m

1m

7.5 m

3m

1 m1 m



戶外地坪上浮頂式貯罐

68

3m

3m

3m堤

坑

1.5m0區

2區

1區

3m

3m

3m堤

坑

3m

0區2區

1區

GB 50058

CNS3376 IEC60079



a：從洩漏源處水平距離1.5 m; b：水平距離至隔離島邊界c：從洩漏源之上方1.5 m; d：從地平面上方1 me：從洩放管道處水平4.5 m; f：從1區處水平距離1.5 mg：從1區處之上1.0 m

CNS 3376油罐車裝填裝置，位於室外，從上部裝填汽油時



(GB 50058)易燃液體、液化氣、壓縮氣體等密閉注送系統的槽車(與前頁差異)

70



a：從通氣口處周圍3 m; b：從屋頂上部3 m;c：從桶槽水平距離3 m

室外易燃性液體儲槽，定式屋頂且內部無浮動頂槽



GB 50058戶外地坪上固定式貯罐(與前頁差異)

72



a：從分離器處水平距離3 m; b：從地平面上1 m;c：水平距離7.5 m; d：從地平面上3 m

CNS 3376石油煉製中之油/水重力分離器，位於室外，開口通向大氣時



GB 50058易燃物質重於空氣，釋放源在封閉建築物內，通風不良

74



GB 50058易燃物質輕於空氣、通風不良的壓縮機廠房

75



GB 50058易燃物質輕於空氣、通風良好的壓縮機廠房

76



GB 50058與通風不良的房間相鄰

77



GB 50058與有頂無牆建築物相鄰（門窗位於爆炸危險區域外）

78



旋風集塵與過濾設備

79



易燃性物質性質



防爆電氣危險區域劃分-範例1

油漆工廠內之攪拌房間

有四個油漆攪拌槽、三個泵

泵和攪拌槽間使用全焊接的管路

所有的凸緣及閥門都位於設備附近攪拌槽泵

設備位置圖



a=2ma=2m；；b=4mb=4m；；c=3mc=3m；；d=1.5md=1.5m

例例11--22

例例11--11



步驟五：氣體或蒸氣的洩漏率

–洩漏源的幾何形狀(如一開放表面、凸緣的洩漏)

–洩漏速度(高速流出範圍與風速幾乎無關。低速流出範圍與風速有關)

–濃度(濃度~範圍)

–易燃性液體的揮發性(沸點與閃點)• 有些液體( 如鹵素族的碳氫化合物) 沒有閃點，但會產生爆炸性環境

–液體之溫度(溫度~範圍)



步驟五：洩漏源最大流率(kg/s)計算

84

液體洩漏率液體洩漏率

pSdtdG

∆= ρ2

氣體洩漏率氣體洩漏率

RMCMC

p

p

−=γ

( )

32.12

1 1/

0 <

+

=−γγγppc

( ) γγγ

γγ

/1

0

/1

011

2

−

−=

−

pp

pp

RTMSp

dtdG

ρρ =Std. Density=Std. DensityS=CrossS=Cross--section of openingsection of openingΔΔp =Pressure difference p =Pressure difference across the openingacross the opening

Cp=Specific heat at constant pressureCp=Specific heat at constant pressureR=Universal gas constantR=Universal gas constantP0=Pressure outside the containerP0=Pressure outside the containerP=Pressure inside the containerP=Pressure inside the containerS=CrossS=Cross--section of openingsection of openingT=Absolute temperature inside the containerT=Absolute temperature inside the containerTa=Ambient temperatureTa=Ambient temperatureγγ==Polytrophic index of adiabatic expansionPolytrophic index of adiabatic expansionPc=Critical pressurePc=Critical pressure



步驟六：爆炸性氣體假想體積VZ計算

• 用來稀釋易燃性物質以維持在爆炸下限所需最小通風速率可利用下述的方程式求得

293)/()/( max

minT

LELkdtdGdtdV ×

×=

CdTdVfVz min)/(×

=LEL(kg/m3)



步驟六：爆炸性氣體假想體積VZ計算

min)/( dtdV

max)/( dtdG：新鮮空氣的最小容積流率(m3/s)

：洩漏源最大流率(kg/s)

LEL：最低爆炸下限(kg/m3)

kC：換氣次數(次/s)

LEL(容積%)轉換到LEL(kg/m3)公式:%)()/(10416.0)/( 33 volLELkmolkgMmkgLEL ×××= −

：安全係數，0.25 for Zone 0,1； 0.5 for Zone 2

f ：品質係數(稀釋爆炸性空氣之效率)

f=1 (理想情況) 到 5(不良的空氣流動情況)



步驟六：爆炸性氣體假想體積VZ計算通風等級之預估法則

• 假想體積Vz 可用來做為判定通風所須的高、中或低程度的工具

• 滯留時間可用來做為判定一個地區要符合0、1或2區之定義所須之通風級數。

HV MV LVVz < 0.01 Vo Vz > Vo



通風等級分類

• 高度通風 (VH)– 可使由來源釋出的爆炸性氣體濃度馬上減少並可保持在爆炸下限(LEL)以下

• 中度通風 (MV)– 可控制氣體的集中。使邊界區域形成濃度低於LEL，並且當洩漏停止後，爆炸性氣體也不會殘留。

• 低度通風 (LV)– 當洩漏時，並不能對釋出氣體濃度加以控制。並且/或當洩漏停止後，不能防止易燃性氣體的滯留。



通風設備有效性

• 良好– 通風設備實際上可穩定連續的運轉(具備份設計)。

• 中等– 通風設備在正常操作情況下運轉。但允許短暫時段不連續運轉(具連鎖功能)。

• 差– 通風不如良好與中等的情況，但是不能長時段發生不連續運轉。



通風在不同區域等級中的影響



步驟九：電氣防爆區域調整

• 良好– 通風設備實際上可穩定連續的運轉(具備份設計)。

• 中等– 通風設備在正常操作情況下運轉。但允許短暫時段不連續運轉(具連鎖功能)。

• 差– 通風不如良好與中等的情況，但是不能長時段發生不連續運轉。



步驟九：電氣防爆區域調整

• 氣體或液體洩漏時其相對密度–相對密度低於0.8將被當作比空氣輕

–密度高於1.2將被當作比空氣重

–密度介於這兩個值之間，兩者都應該考量

大陸以0.75區分

註:氨氣不易點燃且其暴露於大氣將很快的消散。因此其在空氣的環境範圍將幾乎可忽略。

CNS 3376-10 4.4. 4說法?



建議依據GB50028-2006，如一氧化碳，採用距釋放源上下1m的範圍。

比重接近空氣

93



ZONE 物理意義

1區範圍 2區範圍LEL LEL 25% LEL

參考 NFPA 70 Article 500

可燃性氣體監測器佈點範圍



95

第177條雇主對於作業場所有易燃液體之蒸氣、可燃性氣體或爆燃性粉塵以外之可燃性粉塵滯留，而有爆炸、火災之虞者，應依危險特性採取通風、換氣、除塵等措施外，並依下列規定辦理：一、指定專人對於前述蒸氣、氣體之濃度，於作業前測定之。

二、蒸氣或氣體之濃度達爆炸下限值之百分之三十以上時，應即刻使勞工退避至安全場所，並停止使用煙火及其他為點火源之虞之機具，並應加強通風。

三、使用之電氣機械、器具或設備，應具有適合於其設置場所危險區域劃分使用之防爆性能構造。

中華民國勞工安全衛生設施規則177條(96.2.14)

GB 50058 2.1.2 對區域內易形成和積聚爆炸性氣體混合物的地點設置自動測量儀器裝置，當氣體或蒸氣濃度接近爆炸下限值的50％時，應能可靠地發出信號或切斷電源。

氣體感知器



密度洩漏半徑低於0.8 洩漏向上點洩漏以plume (或圓柱)擴散模式計算Vz

面洩漏以圓柱擴散模式計算Vz高於1.2 洩漏向下低於0.8 洩漏向下點洩漏以半球體計算Vz

面洩漏建議以電腦模擬為主高於1.2 洩漏向上點洩漏以半球體計算Vz

面洩漏以圓柱擴散模式計算Vz0.8~1.2 氣體向四

週擴散點洩漏以圓柱擴散模式計算Vz，非地面洩漏於擴散方向增加一公尺高度。面洩漏以圓柱擴散模式計算Vz，非地面洩漏於擴散方向增加一公尺高度。

Zone 1範圍調整原則

96

空氣密度為1.293 kg/m3 ，此處應該為”比重”



點洩漏以圓柱擴散模式計算Vz，非地面洩漏於擴散方向增加一公尺高度。

原則說明

97

一公尺

一公尺

比重高於1.2，洩漏向上，點洩漏以半球體計算Vz



‧建議Zone2 相對25 % LEL範圍，保守計算是4 倍

‧屋頂有I 型鋼或是防煙垂壁等限制氣流流動空間，必須規畫至少為Zone 2 區域。

Zone 2範圍調整原則

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步驟十：特殊注意事項

‧電氣設備若距離使用易燃性氣體或液體之機台1.5 m (5 ft)以內需符合NFPA 70 Class I, Division 2規定。

‧當工作站台有排氣或氣體稀釋可確保連續維持不易燃之狀況時Class I, Division 2之規定可免適用。



步驟十：特殊注意事項

ANSI/CGA G13要求，氣瓶櫃內為Zone 1，櫃外1.5m以內需符合Zone 2規定。雖然櫃內設計300倍洩漏量之抽風量，應該可以有效稀釋洩漏濃度低於25% LEL以下。



爆炸性氣體安全設計

• 確定所要安裝防爆電氣設備之場所等級– 危險區域劃分(0區? 或1區? 或2區)

• 安裝處所可能洩漏之易燃性物質為何? 屬於何族群? 自燃點?

• 選取防爆設備構造為何?

101



防爆電氣構造及適用之防爆場所對照表

場所防爆電氣構造

0區 i s1區 d p e o q m i2區 d p e o q m i n

型

式

耐壓防爆

安全增

防爆

本質安全防爆

正壓防爆

油入防爆

充填防爆

模柱防爆

無火花

防爆

特殊防爆

代號 d e i p o q m n s



安全連鎖

• 氣體洩漏• 火災• 地震五級以上• 停電十五分鐘• 過流量閥‧Fail-Safe失效安全

‧容錯

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Restrict Flow Orifice• 限流閥應用於鋼瓶壓力超過

103 kPa (15 psig)操作狀況，可以降低氣體流量及洩漏量。

• 計算限流量先假設為氮氣，限流量計算如下

104



氮氣限流量計算

•

– 其中– QNT為內已知等效孔徑及氮氣壓力的臨界流量(每分鐘公升數)，參考SEMI F5

– Pcyl是流率計算後鋼瓶裡的表壓力kPa(psig)。– Patm是標準大氣壓力101kPa(14.7psia) – PNT是表一內已知等效孔徑後產生臨界流量QNT的表壓力kPa(psig)。

105



其他氣體限流量

– 其中– Qg 為表二所列氣體的臨界流率(slm)– Dg 為一大氣壓下、0°C時(32°F)該氣體的標準密度

kg/m3– Z 是氣體在Pcyl時的壓縮因子。參考SEMI S5

106

gDZNg QQ )(25.1×=



107感謝勞委會安衛處於2007~2012年在電氣防爆技術強化計畫支持

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