Page 50 - Vol.10

Tech
Notes
技術專文

表一、爆炸過壓力對人體與結構物之影響 表二、爆炸模擬情景

壓力(錶壓) 損害 情景 現況 假設條件
(psig) (barg)
AMAT EPI 氣體 有排氣 氣體偵測器失效
0.4 0.02758 有限度的輕微結構損壞 閥箱閥件洩漏 未符合zone2防爆
0.5 0.03447 窗戶碎裂、窗框結構損壞
AMAT EPI SiCoNi 排氣不足 氣體偵測器失效
氣體閥箱閥件 未符合zone2防爆
0.7 0.04826 對房屋結構造成輕微的損壞
洩漏
1.0 0.06894 房舍部份的損壞，造成無法
居住
氣體閥箱或機 排氣不足 氣體偵測器失效
台氣體純化箱 未符合zone2防爆
1~2 0.06894~ 0.1379 波狀石綿瓦破碎；波狀鐵或 閥件接頭洩漏
鋁製鑲板、拴牢固定物掉落
並彎曲；木質鑲板(標準屋內
裝璜)拴牢固定物掉落
排氣支管氫氣 有排氣 處理效率降至60%
聚集爆炸
2 0.1379 房屋的屋頂及牆壁部份崩塌

氫氣火災爆炸研究並不多，參考易 氫氣之洩漏擴散、爆炸模擬
文獻回顧 逸波 [2,3] 研究結果，氣體房內設備 模擬軟體說明
洩漏爆炸至少有十公尺危險範圍。
對氫氣洩漏之爆炸後果分析，使用
由於國內高科技廠已經邁入大量氫
EPI 反應腔高溫且使用大量氫氣， 挪 威 Christian Michelsen Research
氣使用時代，安全衛生技術中心於
因為超過氫氣自燃溫度及最小引火 AS (CMR) 所發展的爆炸模擬軟
2009 年提出特殊大流量氣體安全
能量，萬一發生洩漏可能造成火災 體 － FLACS（Flame Acceleration
參考規範和緊急應變程序 [4] ，但安
或爆炸的後果。國內某 A 公司 EPI Simulator） [5] 進行爆炸後果模擬與
機台發生多起事故，調查結果顯示 全規範偏重於供應端安全及應變， 評估。
欠缺廠房內使用大量氫氣安全防護
可能原因包含：閥件洩漏，真空腔 FLACS 的發展從 1980 年開始，發
體吸入外界空氣進入約 1000℃腔 規範。
展 的 源 起 是 針 對 北 海 Piper Alpha
體，高溫氫氣爆炸；維修保養時引 由上述論文回顧可以瞭解，目前尚
鑽油平台之類外海油井爆炸造成的
起火災；風管沉積物引爆氫氣聚集； 沒有針對大量 EPI 製程使用氫氣風 危 害 進 行 分 析。1980 至 1986 年
機台尾氣處理設備內沒有使用防爆 險進行分析研究，因此在公司規 間，開始一連串蒸氣雲爆炸模擬之
電氣 ( 該公司使用濕式機台尾氣處 劃大量 EPI 製程之初，先行研究鑑 程式碼的開發，且已經過許多實場
理設備 )。國內某 B 公司 EPI 機台 認使用大量氫氣所衍生火災爆炸風 測試的驗證，包括北海 Piper Alpha
腔體爆炸，研判委外清潔殘留污染 險，評估及提升防護措施，以建立 鑽油平台事故及美國波音 747 爆炸
物，高溫氫氣遇到雜質時會發生爆 公司設計與運轉安全規範。 事故等重大災害之調查。
炸；某 C 公司因氫氣聚集在排氣管
閘門及三通管造成爆炸，爆炸威力 爆炸模擬情景及參數
將屋頂水洗塔炸毀；某 D 公司連續 本研究先進行定性及定量風險分
二個月氫氣聚集在機台尾氣處理設 析，依據風險鑑別結果選定氣體閥
備前三通管導致爆炸，整台機台尾 計畫方法 箱、機台氣體純化箱、EPI 機台氣
氣處理設備爆炸後位移；最嚴重案 體主閥箱、EPI SiCoNi 氣體閥箱及
例為國內某 E 公司發生操作錯誤， 排氣管等四項爆炸情景如 表二所
大量氫氣洩漏全廠燒毀，工廠也因 設定氫氣爆炸過壓臨界值 示。
此停止營業。 氫氣是一種無色、無味的氣體，
模擬前必須建立虛擬潔淨區域，輸
它在空氣中燃燒界限在 4-75 % 之
國內其他零星事故約 80 餘起，大 入參數包含現場空間（透空地板或
間。有關氫氣過壓力對人體與結構
致可以區分人為因素引起事故（包 實心地板、天花板加盲板、潔淨
物之影響，如 表一所示。
括未遵守維修保養手冊規定、充排 室高度），設備參數（設備三維
氣不夠）；元件問題引起事故（包 本研究中安全間距定義為氫氣爆炸 尺寸、材質及離地高度），及排氣
括反應器的紅外線燈管短路、冷卻 過壓壓力達 1psig（0.07 barg）範 參數（管徑及排氣量），最後考慮
水管破裂導致的過壓、氣體流量控 圍，由 表一可知在此過壓範圍內設 洩漏爆炸 (Leak) 或是氣體混合比
制器內漏或球閥磨擦）。 備與人員都會受到明顯傷害。 （equivalence ratio, ER） 爆 炸。

50