113 高普考高考三級 職業安全衛生 安全工程 考古題詳解

113 年・高普考・高考三級・職業安全衛生
試題代碼 安全工程

第 1 題25 分

民國 112 年 9 月 22 日傍晚，位於屏東加工出口區的臺灣高爾夫球代工廠發生大火，引發爆炸，導致多名救災消防人員死亡。最大原因是救災人員對現場儲存的化學品資訊未能充分瞭解，在進入火場救災時，化學品因受熱發生失控反應，突然發生爆炸所致。

試說明依「公共危險物品及可燃性高壓氣體製造儲存處理場所設置標準暨安全管理辦法」第 3 條，公共危險物品可分為幾類？名稱為何？請各舉二例。

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核心觀念

本題依《公共危險物品及可燃性高壓氣體製造儲存處理場所設置標準暨安全管理辦法》第 3 條，說明公共危險物品的分類，並為每一類各舉二例。公共危險物品共分為六類；分類依其主要危險特性命名，實際物質的類別及分級則依該辦法附表一判定。

以下以命題當年（民國 113 年）法規為準。

解題方法

依第 3 條逐一列出六類名稱，再依各類的代表物質補上二例。作答時應先寫完整類名，再列例子，避免只寫物質名稱而未清楚對應分類。

六類公共危險物品與例子

類別名稱例子（二例）
第一類氧化性固體氯酸鉀、硝酸鉀
第二類易燃固體硫磺、鐵粉
第三類發火性液體、發火性固體及禁水性物質黃磷、金屬鈉
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第 2 題25 分

密閉容器破裂之後產生 BLEVE 之火球，對人體皮膚的病理效應，與閃火類似。假設 LPG 的燃燒熱為 43 MJ/kg43\ \mathrm{MJ/kg}，燃燒熱輻射比率為 0.40.4，燃燒速率為 1,000 kg/s1{,}000\ \mathrm{kg/s}，大氣傳播係數為 11，周圍溫度為 150 ∘C150\ ^\circ\mathrm{C}，相對溼度為 70%70\%，受熱者暴露於 1010 公噸 LPG 火球達 44 秒，求熱劑量達 50％致死機率時，受熱者與火球中心的最遠距離為何？

提示一：V=t×I4/3V=t\times I^{4/3}。其中，VV 為熱劑量，tt 為暴露時間（s），II 為熱輻射強度（W/m²）。

提示二：不同熱劑量對人的不良影響對照如下：

基準熱劑量，s⋅(W/m2)4/3\mathrm{s\cdot(W/m^2)^{4/3}}
皮膚起泡，第二度灼傷下限值2.1×1062.1\times10^6－7×1067\times10^6
1％致死機率1.05×1071.05\times10^7
皮膚第二度以上灼傷（>0.1 mm>0.1\ \mathrm{mm} 深度）1.2×1071.2\times10^7－2.6×1072.6\times10^7
50％致死機率2.3×1072.3\times10^7
皮膚第三度灼傷（2 mm2\ \mathrm{mm} 深度）2.6×1072.6\times10^7

假設一： I=Q×M×R4πL2T×τ×1000I=\frac{Q\times M\times R}{4\pi L^2T}\times\tau\times1000

其中，TT 為 LPG 燃燒時間（s）。

假設二： T=MGT=\frac{M}{G}

且：

  • τ\tau：大氣傳輸係數（可假設為 11）
  • II：熱輻射強度（W/m²）
  • LL：火球與受熱者的距離（m）
  • QQ：燃燒熱（kJ/kg）
  • GG：燃燒速率（kg/s）
  • RR：燃燒熱輻射比率（LPG 為 0.40.4）
  • MM：LPG 質量（kg）

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核心觀念

本題考查 BLEVE 火球的熱輻射強度與熱劑量計算。先依燃燒熱、燃燒熱輻射比率及火球燃燒時間，求出受熱者位置的熱輻射強度 II；再由 50％致死機率的熱劑量反推出所需強度，最後求出最遠距離 LL。

使用公式為：

I=QMR4πL2T×τ×1000,T=MGI=\frac{QMR}{4\pi L^2T}\times\tau\times1000,\qquad T=\frac{M}{G} V=tI4/3V=tI^{4/3}

其中 QQ 以 kJ/kg\mathrm{kJ/kg} 計，故乘以 10001000 換算為 J/kg\mathrm{J/kg}；熱劑量達 50％致死機率的基準為 V=2.3×107 s⋅(W/m2)4/3V=2.3\times10^7\ \mathrm{s\cdot(W/m^2)^{4/3}}。

解題方法

先將 LPG 質量換算為 1010 公噸 =10,000 kg=10{,}000\ \mathrm{kg}，計算燃燒時間：

T=MG=10,0001,000=10 sT=\frac{M}{G} =\frac{10{,}000}{1{,}000} =10\ \mathrm{s}

由熱劑量公式求出 50％致死機率所對應的熱輻射強度。暴露時間 t=4 st=4\ \mathrm{s}，因此：

I=(Vt)3/4=(2.3×1074)3/4≈1.11×105 W/m2I=\left(\frac{V}{t}\right)^{3/4} =\left(\frac{2.3\times10^7}{4}\right)^{3/4} \approx 1.11\times10^5\ \mathrm{W/m^2}

將 T=M/GT=M/G 代入熱輻射強度公式：

I=QMR4πL2(M/G)×τ×1000=QRGτ×10004πL2I=\frac{QMR}{4\pi L^2(M/G)}\times\tau\times1000 =\frac{QRG\tau\times1000}{4\pi L^2}

解出距離：

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第 3 題25 分

滅火系統可分為手提滅火器、固定滅火裝置及消防車等。請問固定滅火裝置依據所用滅火劑的不同，可分為哪些系統？試說明之。

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核心觀念

本題要依「固定滅火裝置所使用的滅火劑」分類，並說明各系統如何發揮滅火作用及其適用特性。作答時應把滅火劑種類與滅火原理連結，避免只列設備名稱。

法規依據以命題當年（民國 113 年）的《各類場所消防安全設備設置標準》為準。該標準所列固定滅火設備，包括自動撒水、水霧、泡沫、二氧化碳、惰性氣體、鹵化烴及乾粉等滅火設備。

解題方法

先按滅火劑分出系統，再用「滅火原理、適用火災或場所、使用限制」說明各系統。可將水、水霧、泡沫視為液體滅火劑系統；將二氧化碳、惰性氣體、鹵化烴視為氣體滅火系統；乾粉則為固體粉末滅火系統。

各系統及說明

  1. 水系統 包括自動撒水設備、水霧設備等。主要藉由吸熱冷卻降低燃燒物溫度；水霧亦可藉水滴蒸發吸熱，並在一定程度上隔絕熱輻射。適用於一般可燃固體火災；對帶電設備、遇水反應物或不宜受水損害的場所，須慎選。

  2. 泡沫系統 將泡沫原液與水混合發泡，形成覆蓋層，隔絕可燃液體與空氣，並抑制可燃蒸氣逸散。常用於油類等可燃液體火災及相關儲槽、製程場所；不適合用於會與水起反應的物質。

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第 4 題25 分

在製造生產過程中若產生大量粉塵，就潛藏粉塵爆炸危險的可能性，必須設法修改部分的製程或完全變更、替換。此時可能需要考量可行性、生產成本及事故成本等現實問題。這些問題若能解決，則「本質較安全設計」（Inherently safer design）觀念可應用來防範粉塵爆炸。

試說明「本質較安全設計」觀念的要點。

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核心觀念

本質較安全設計（Inherently Safer Design, ISD）是在製程設計階段，直接降低或消除危害源及其事故潛勢；若能以設計方式使危害不存在，就不必只依賴警報、程序或防護設備來控制危害。這題要說明的是，面對可能形成粉塵爆炸的製程，如何從物質與製程本身著手減少爆炸危險。

粉塵爆炸通常須有可燃粉塵、氧化劑、點火源，以及粉塵懸浮並達爆炸濃度等條件。本質較安全設計的切入點，是設法移除或降低其中的危害條件，而非只在事故可能發生後加以防護。

解題方法

作答可依「降低危害物質—改變製程條件—減少危害存量—簡化製程」的次序，說明本質較安全設計的四項典型策略：

  1. 最小化（Minimize）：減少危害物質的數量或存量。
  2. 替代（Substitute）：以較低危害的物質或製程取代原有作法。
  3. 緩和（Moderate）：降低危害物質或製程的危險程度，使事故後果較輕。
  4. 簡化（Simplify）：簡化設備、流程與操作，減少錯誤、故障及危害累積的機會。

題目特別指出製程變更、替換，以及可行性、生產成本和事故成本，答題時應將這些策略具體連結到粉塵爆炸風險，並指出須評估製程可行性與成本效益。

本題作答要點

  • 最小化：減少可燃粉體的使用量、批次量或現場存量；採密閉輸送，避免粉塵逸散、沉積及大量累積。必要時縮小設備或單元的持料量，以限制事故規模。
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