109 警察特考三等 消防警察人員 火災學與消防化學（070） 考古題詳解

核心觀念

本題考的是火災時如何把煙氣由室內導向室外，以及各種排煙方法的限制。排煙不是單純「打開窗戶」：必須考量煙氣流向、進氣口與排煙口的位置、火勢及人員所在位置。若排煙方向不當，可能使煙氣流經逃生路線、助長燃燒，甚至把煙帶進原本未受影響的空間。

常見方法可分為自然排煙與機械排煙；消防搶救現場也會使用正壓通風排煙及水力排煙。

解題方法

作答時依「排煙的動力來源」分類，再逐一說明操作方式與缺點：

1. 利用熱煙上升及內外壓力差排出，屬自然排煙。
2. 利用風機抽吸煙氣或送入空氣，屬機械排煙或正壓通風排煙。
3. 利用水流帶動周圍空氣，協助煙氣排出，屬水力排煙。

無論採哪一種方式，都應建立明確的進氣口—排煙口流路，避免煙氣穿越避難動線；並配合火勢控制及人員搜索情況操作。

排煙方法及缺點

一、自然排煙

利用煙氣受熱上升，以及室內外溫度、壓力差，開啟外牆窗戶、排煙窗、天窗或屋頂開口，使煙氣自行排出。室內開口可作為進氣口，較高位置的開口則作為排煙口；建築物火災現場也可藉由開啟或破壞適當位置的門窗、屋頂開口，建立排煙路徑。

缺點：

• 排煙效果受風向、風速、室外溫度及開口大小影響，難以穩定控制。
• 開口位置或先後順序不當，煙可能流向樓梯、走廊或其他未受火災影響的區域。
• 開啟門窗會增加空氣供應，可能使燃燒加劇、火勢擴大。
• 地下室、無窗空間及開口不足的場所，不易形成有效排煙。

二、機械排煙

利用排煙風機、風管及排煙口，將火災區或防煙區劃內的煙氣抽送至室外。固定式排煙設備通常由排煙口、風管、風機及控制設備組成；火場也可使用移動式排煙機輔助排煙。

缺點：

• 效果取決於設備容量、風管配置及進氣補充；進氣不足時，排煙效率會降低。
• 電源、風機或控制設備故障時，排煙功能可能失效。
• 若排煙口與進氣口配置不當，或抽排路徑穿越避難區，可能把煙帶往其他空間。

核心觀念

蒸氣爆炸（steam explosion）是指高溫物質與低溫液體接觸時，低溫液體瞬間沸騰、急速汽化並大幅膨脹，造成壓力急升與衝擊破壞的現象。它屬於物理性爆炸，爆炸能量來自熱量快速轉移與液體汽化膨脹，無須燃燒或化學反應。

水在常壓下由液態變成水蒸氣，體積約膨脹為原來的 1,700 倍；若汽化發生得極快，周遭空間來不及洩壓，就會形成強烈壓力波，並可能把高溫液體或固體碎片拋散。

解題方法與實例

作答時掌握「高溫物質、低溫液體、快速汽化、壓力衝擊」這條因果鏈，再分別說明現象、實例與防範措施。

常見例子如下：

• 熔融金屬遇水：煉鋼或鑄造作業中，熔融鐵、鋁等高溫金屬接觸水分，水迅速汽化膨脹，引發爆炸並噴濺熔融金屬。
• 高溫油品遇水：油槽或油鍋中的高溫油品混入水，水沉入油層下方後急速汽化，可能將燃燒中的油料猛烈噴出。
• 高溫爐渣遇水：鋼鐵製程的高溫爐渣接觸積水，也可能發生蒸氣爆炸。

防範措施

核心觀念

自然發火是可燃物在沒有外來火源直接引燃的情況下，因內部發熱反應持續進行，產生的熱量來不及散失而逐漸蓄積，使溫度升高，最後達到燃燒或發火條件的現象。常見原因包括氧化、發酵、分解及聚合等放熱反應；例如油布堆積、堆肥或煤堆因蓄熱而起火。

準自然發火是物質接觸空氣中的濕氣或水分後，發生化學反應並放出熱量，進而起火的現象。其發火由物質與水分接觸所引發，常見於活性金屬或其他遇水反應物質。鈉與水反應會放出熱並產生氫氣，便是典型例子。

兩者的區別在於：自然發火著重於物質內部的熱量逐步累積，準自然發火則著重於物質遇到濕氣或水分後發生放熱反應。

解題方法

作答時先說明兩種發火的機制，再依「熱產生的快慢」整理影響因素。自然發火是否發生，取決於熱量生成與熱量散失的相對大小；可用下式表達其概念：

若熱量持續蓄積，物質溫度便會上升；溫度升高又會加速反應，形成正向循環，最後可能發火。題目指定討論「熱之發生速度」，因此應聚焦於影響反應速率及放熱程度的因素。

影響熱之發生速度的因素

1. 溫度 溫度升高通常會加快化學反應，使單位時間內產生的熱量增加。若反應所產生的熱無法及時散失，升溫會進一步加速反應，使蓄熱加劇。

2. 物質本身的發熱量 反應每次進行所放出的熱量愈大，在相同反應速率下，熱之發生量愈多，自然發火的危險性愈高。

核心觀念

本題考查粉塵爆炸的形成條件、與可燃性氣體爆炸的差異，以及如何從「預防爆炸發生」與「降低爆炸損害」兩個方向設計防護措施。

可燃性粉塵須先分散於空氣或其他氧化性環境中，達到可爆炸濃度，並遇到有效點火源，才會發生粉塵燃燒或爆燃。若燃燒發生在受限空間，壓力無法及時釋放，就可能造成爆炸。常用「粉塵爆炸五角形」表示其必要條件：

1. 可燃性粉塵。
2. 氧化劑。
3. 點火源。
4. 粉塵分散於空氣中，達可爆炸濃度。
5. 受限空間。

缺少其中一項，即可阻止粉塵爆炸；實務上則常以控制粉塵、排除點火源、抑制爆炸傳播及安全洩壓等方式降低風險。

粉塵爆炸與一般氣體爆炸的差異

粉塵爆炸的關鍵危險在於「沉積—揚散—再爆燃」的連鎖效應。初次爆燃可能震落建築物或設備上的積塵，使大量粉塵重新懸浮；若再遇點火源，二次爆炸的燃料量與影響範圍都會增加。

粉塵粒徑愈小，通常總表面積愈大，愈容易受熱及燃燒；粉塵含水率、形狀、濃度、分散程度與可用氧量，也會影響其點火容易度及爆炸強度。

解題方法：以「預防」及「減災」分層作答

作答時先交代粉塵爆炸的形成條件，再與氣體爆炸比較，突出粉塵的固體微粒特性、分散條件及二次爆炸危害。防護對策則分成：

• **預防爆炸發生：**減少粉塵、控制點火源、避免粉塵雲形成。
• **降低爆炸損害：**洩壓、抑爆、隔離爆炸傳播，並改善建築配置與結構。

這種分層可完整回應題目所問的「差異」與「建築物及作業場所防護」。

建築物及作業場所的防護對策

一、建築物與設備配置

1. **設置安全洩壓設施：**在有粉塵爆炸危險的建築物、集塵器、料倉或製程設備，依其危險特性設置爆炸洩壓口或洩壓板，將燃燒壓力導向人員較少且安全的方向，避免朝向工作區、通道或鄰近建築物。