108 地方特考四等 工業安全 安全工程概要 考古題詳解

108 年・地方特考・四等・工業安全
試題代碼 安全工程概要

第 一 題25 分

(一) 試說明何謂可燃性氣體的燃燒當量濃度(Stoichiometric concentration)。

(二) 可燃性氣體的燃燒下限濃度(lower flammability limit, LFL)可由當量濃度乘上 0.550.55 來估算,而可燃性氣體的限氧濃度(limiting oxygen concentration, LOC)則可利用燃燒當量的氧氣與可燃性氣體的當量比值,再乘上其燃燒下限濃度來估算;試估算氫氣的燃燒下限濃度及其限氧濃度。

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核心觀念

燃燒當量濃度(stoichiometric concentration)是可燃性氣體與空氣混合時,恰好能依完全燃燒反應所需比例反應的可燃氣體濃度。此時燃料與氧氣的比例符合化學計量關係,理論上沒有多餘的燃料或氧氣。

氫氣完全燃燒反應為:

2H2+O2→2H2O2\mathrm{H_2}+\mathrm{O_2}\rightarrow 2\mathrm{H_2O}

因此,11 莫耳氫氣完全燃燒需要 0.50.5 莫耳氧氣。若空氣中氧氣的體積分率取 21%21\%,則每 11 莫耳氫氣所需空氣量為 0.5/0.210.5/0.21 莫耳。

題目提供的估算關係為:

LFL≈0.55 Cst\mathrm{LFL}\approx 0.55\,C_{\mathrm{st}} LOC≈(當量燃燒所需氧氣量當量燃燒可燃氣體量)×LFL\mathrm{LOC}\approx \left(\frac{\text{當量燃燒所需氧氣量}}{\text{當量燃燒可燃氣體量}}\right) \times \mathrm{LFL}

其中 CstC_{\mathrm{st}} 為燃燒當量濃度。

解題方法與計算

以 11 莫耳氫氣與空氣混合,燃燒當量時所需空氣量為:

nair=0.50.21=2.381 moln_{\mathrm{air}}=\frac{0.5}{0.21}=2.381\ \text{mol}

混合氣體總莫耳數為:

ntotal=1+2.381=3.381 moln_{\mathrm{total}}=1+2.381=3.381\ \text{mol}
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第 二 題25 分

試說明防爆電氣機具設置之危險場所區域的分類,以及說明耐壓型與正壓型防爆構造的差異以及其可應用之危險場所。

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核心觀念

本題考查兩件事:危險場所如何依可燃物種類及出現頻率分區,以及耐壓型與正壓型防爆構造如何防止點火。以命題當年(民國 108 年)法規為準,作答可援引《職業安全衛生設施規則》第 177 條:危險場所使用的電氣機械、器具或設備,須具有適合該場所危險區域的防爆性能構造。

危險場所分類有兩種常見表示法:

  • 類別/種別(Class/Division):按危險物質種類分「類」,再依爆炸性混合物出現的情況分「種」。
  • 區域(Zone):主要用於爆炸性氣體環境,以氣體或蒸氣出現的頻率與持續時間分為 0、1、2 區。

民國 108 年《職業安全衛生設施規則》並未因 108 年修正而新增危險場所區域分類;以下按該年通行分類說明。

解題方法

先依危險物質種類判斷場所分類,再依正常運轉時爆炸性混合物是否存在,以及異常時是否可能出現區分危險程度。接著比較兩種防爆構造的保護原理:耐壓型容許外殼內部發生爆炸,正壓型則以保護氣體阻止外部爆炸性氣體進入。

一、危險場所分類

(一)按類別/種別分類

類別危險物質第一種場所第二種場所
第一類易燃性氣體、可燃性液體蒸氣正常運轉時可能達可引燃濃度;或修護、保養、洩漏時常出現;或設備故障、操作不當可能釋放至可引燃濃度正常運轉時通常不會達可引燃濃度;若出現,多屬異常情況,且持續時間短
第二類可燃性粉塵正常運轉時可能存在可燃性粉塵雲,足以形成引燃或爆炸危險正常運轉時通常不會形成危險粉塵雲;若有,通常為異常情況,且持續時間短
第三類可燃性纖維或飛絮正常運轉時可能存在足以造成引燃危險的可燃性纖維或飛絮正常運轉時通常不會存在;若有,通常為異常情況,且持續時間短

第一類場所又可按爆炸性氣體種類分群;第二類則可依粉塵特性分群。選用設備時,除場所類別與種別外,也須確認設備適用的氣體或粉塵分群及溫度限制。

(二)爆炸性氣體按區域分類

  • 0 區:爆炸性氣體環境連續、長時間或頻繁存在。
  • 1 區:正常運轉時,爆炸性氣體環境可能出現。
  • 2 區:正常運轉時不太可能出現;若出現,通常僅短時間存在。

粉塵環境另有 20、21、22 區,分別對應粉塵爆炸性環境連續或長時間存在、正常運轉時可能出現,以及正常運轉時不太可能出現且出現時間短。

二、耐壓型與正壓型防爆構造

(一)耐壓型(Ex d)

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第 三 題25 分

職災損失的估算是安全投資效益分析的基礎,職災的損失可分為直接損失與間接損失,試說明員工受傷職災的間接損失有哪些種類。

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核心觀念

本題考查職業災害損失的分類,以及員工受傷後,除醫療、補償等直接損失外,事故對工作時間、生產作業與管理活動造成的間接損失。

「直接損失」通常指可直接歸屬於傷害事故的醫療費、職災補償費等;「間接損失」則是事故引發的其他成本,常不易精確計算,也可能未由保險給付。估算時,應把事故對受傷者、其他員工、設備、產能及管理作業的影響一併納入。這是安全投資效益分析的概念題,無須引用特定法條或代入公式。

解題方法

以「事故發生後,哪些人與作業因此耗費額外時間或資源」作為分類主軸,逐項檢視人員、設備材料、生產營運及行政管理,即可列出員工受傷職災的間接損失。

間接損失種類

  1. 受傷員工的工作時間損失:事故發生後的停工、送醫、治療、復健及復工前等待期間所造成的工作時間損失。

  2. 其他員工的時間損失:同仁因目擊事故、協助急救或送醫、等待現場處理,或受事故影響而停工、減速所耗費的時間。

  3. 主管與管理人員的時間損失:主管處理事故、安排人力、調查原因、製作紀錄、辦理通報及協調復工所耗費的時間。

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第 四 題25 分

鋼承板是鋼構屋使用來鋪設樓層板時用的結構鋼板,試說明鋼承板鋪設時之必要的安全與管理措施。

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核心觀念

鋼承板鋪設屬鋼構高處作業,主要危害是勞工自樓板邊緣或尚未封閉的開口墜落,以及鋼承板、工具或材料掉落。因此安全措施應同時做到:作業前規劃與管制、作業中防墜與指揮、作業後確認防護設施完整。

法規依據以命題當年(民國 108 年)有效的《營造安全衛生設施標準》為準,重點包括第 19 條的高處作業防墜措施,以及鋼構組配作業的指揮監督規定。民國 110 年第 19 條曾修正文字,解題仍以命題當年法規為準。

解題方法

依「施工準備—鋪設作業—完成後管理」的順序作答,並將措施分為工程防護、個人防護及現場管理三類。此寫法能涵蓋鋼承板施工各階段的墜落與物體飛落風險。

必要安全與管理措施

一、作業前規劃與現場管制

  1. 施工前確認鋼承板鋪設範圍、鋼梁支承位置、樓板邊緣及挑空處,規劃鋪設順序、材料搬運路線及防墜設施。
  2. 作業區域外圍設置警告標示及管制措施,標示「禁止進入」,避免無關人員進入作業範圍。
  3. 作業前檢查鋼承板、安全網、安全母索、掛鉤及個人防護具;發現破損、鬆脫或失效時,應先修復或更換再作業。

二、鋼承板鋪設中的防墜措施

  1. 樓板邊緣、挑空處及其他有墜落危險的開口,應設置護欄、護蓋或安全網等防護設備;鋼承板尚未鋪設完成而形成的開口,應即時防護並清楚標示。
  2. 依鋼承板鋪設作業圖解的檢查要點,開口處應掛設安全網,且安全網須確實固定;作業區外側亦應視現場情況設置安全網等防護。
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