111 消防設備人員高等考試 消防設備師 火災學 考古題詳解

111 年・消防設備人員・高等考試・消防設備師
試題代碼 火災學

第 一 題25 分

請各舉一個應用例,說明預混燃燒(premixed burning)和擴散燃燒(diffusive burning)的原理和優缺點。

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核心觀念

本題考查依照燃料與氧化劑的混合時機,區分預混燃燒與擴散燃燒,並說明各自的燃燒原理、應用例及優缺點。題目為申論題,無須適用法條或計算公式。

  • 預混燃燒(premixed burning):燃料與空氣(或氧氣)在到達火焰面之前,已先混合成可燃混合氣。點火後,火焰面向未燃混合氣傳播,形成預混火焰。
  • 擴散燃燒(diffusion burning):燃料與氧化劑分別供應,在火焰區附近經擴散、混合後反應。燃燒速率常受燃料與氧化劑的混合速度影響,反應主要發生於兩者交會的區域。

解題方法

作答時依序交代「混合時機與方式、應用例、優點、缺點」,並讓例子能直接呈現燃燒型態:

  1. 預混燃燒選用燃料與空氣先行混合的燃燒器,例如瓦斯爐或本生燈。
  2. 擴散燃燒選用燃料與空氣分開供應的火焰,例如蠟燭火焰。

兩種燃燒的說明

一、預混燃燒:瓦斯爐或本生燈

以本生燈為例,瓦斯先與吸入的空氣混合,再由燃燒器出口點燃。可燃混合氣在火焰面反應,火焰面向尚未燃燒的混合氣傳播。

  • 優點:燃料與空氣預先混合,燃燒通常較充分,火焰溫度較高、燃燒較穩定;調整混合比例可控制火焰特性。
  • 缺點:可燃混合氣在火焰前已存在,若火焰傳回燃燒器內,會發生回火;
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第 二 題25 分

請說明木材的閃火點(flash point)、引火點(ignition point)和發火點(auto-ignition point)的定義和範圍。

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核心觀念

本題考木材受熱後的三種著火溫度概念:是否需要外部火源、燃燒能否持續,以及可燃氣體是否能自行著火。木材受熱會熱分解並產生可燃性氣體,因此木材的著火特性與液體燃料不同;閃火點的標準定義主要適用於液體。

解題方法

依「外部火源是否存在」及「火焰能否持續」區分:

名稱定義木材常見溫度範圍
閃火點(flash point)物質受熱所產生的可燃蒸氣,遇外部火源後僅短暫閃燃、不能持續燃燒時的最低溫度。木材為固體,沒有如液體般通用、固定的閃火點數值;教材常見的木材溫度資料通常以引火點或發火點表示。
引火點(ignition point)木材受熱分解產生可燃氣體,遇外部火源即可著火的溫度。木材種類及試驗條件不同,數值會有差異。約 240∼270∘C240\sim270^\circ\mathrm{C},平均約 260∘C260^\circ\mathrm{C}。
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第 三 題25 分

工廠之消防安全工程常因違章建築而失效,或埋下致命的危險因子。請以消防設備師之立場評論違建因子在桃園市「敬鵬火災」案例中,所扮演的角色。

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核心觀念

本題考查工廠違章建築如何破壞消防安全工程的基本防線,並要求從消防設備師角度說明其對火勢蔓延、避難救援與人命安全的影響。

消防安全工程仰賴數道相互補強的防線:防火區劃阻止火煙擴散、消防設備控制初期火災、避難設施提供安全逃生路徑,消防人員則依建築圖說與現場資訊進行救災。違建或未經核准的增建,若破壞其中任一防線,便可能使原有設計失效。

法規說明以命題當年(民國 111 年)法規為準。相關法源包括《建築法》第 73 條、第 77 條及《消防法》第 6 條等:建築物變更主要構造、防火區劃或防火避難設施,須依法辦理;建築物所有權人、使用人應維護建築物合法使用及設備安全;消防安全設備應依規定設置並維護。違章增建及破壞防火區劃,涉及建築管理與消防安全管理責任。

解題方法

依「違建事實 → 破壞的消防功能 → 火災後果」說明,並區分起火原因、延燒原因及救災影響,避免把違建直接寫成起火原因。

敬鵬火災中的違建因子及其作用

  1. 增建違章建物,使廠房間的防火間隔失效。 敬鵬平鎮二廠、三廠間原有防火間隔,增建違章建築並以通道連通後,防火間隔失去阻隔作用。這使原本應分隔的建築空間形成相連通道,增加火勢、熱煙與火焰跨區蔓延的機會,也使相鄰廠房與其中人員暴露於火災威脅。

  2. 外牆排氣風管破壞防火區劃,成為垂直延燒路徑。 三廠外牆設置製程排氣風管,相關設置破壞防火區劃完整性;風管又使用可燃性 PP 材質。火勢沿外牆風管向上延燒至頂樓廢氣處理設備,再循排氣管路向下蔓延至其他樓層,使樓層間原應具備的防火分隔功能無法發揮。火勢因此得以快速擴大,壓縮人員避難與消防人員進入搶救的時間。

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第 四 題25 分

勞動部(原行政院勞工委員會)指定之「引火性液體」之分類標準和列舉項目為何?

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核心觀念

本題考《職業安全衛生設施規則》第 13 條對「引火性液體」的分類。判斷依據是閃火點,依溫度由低至高分為四類;閃火點越低,液體蒸氣越容易被引燃。

以下以命題當年(民國 111 年)法規為準。該條於民國 113 年修正後改稱「易燃液體」,解題仍依命題年度的「引火性液體」分類作答。

解題方法與分類列舉

先依閃火點所在區間判類,再記住各類列舉物質:

類別閃火點範圍列舉項目
第一類未滿攝氏零下 30 度乙醚、汽油、乙醛、環氧丙烷、二硫化碳,以及其他閃火點未滿攝氏零下 30 度的物質
第二類攝氏零下 30 度以上、未滿攝氏零度正己烷、環氧乙烷、丙酮、苯、丁酮,以及其他閃火點在攝氏零下 30 度以上、未滿攝氏零度的物質
第三類攝氏零度以上、未滿攝氏 30 度乙醇、甲醇、二甲苯、乙酸戊酯,以及其他閃火點在攝氏零度以上、未滿攝氏 30 度的物質
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