108 專技高考高等考試 工業安全技師 工業安全工程 考古題詳解

核心觀念

本題考查高壓氣體儲存時，如何控制火災爆炸、氣瓶倒落或受熱、氣體洩漏與毒害等風險。作答以《職業安全衛生設施規則》第108至110條為主，並可補充《高壓氣體勞工安全規則》對儲槽及容器儲存的要求。以下以命題當年（民國108年）法規為準。

解題方法

先列出所有高壓氣體都適用的基本儲存規定，再按氣體危害特性補充可燃性氣體與毒性氣體的專屬措施。若題目中的「儲存」包含大型儲槽，也應補充儲槽的通風、防火間距、充填量及沉陷管理。

一、一般高壓氣體儲存

依《職業安全衛生設施規則》第108條，應注意：

1. 標示與火源管制：儲存場所設置適當警戒標示，禁止煙火接近；儲存處周圍二公尺內不得放置煙火、著火性或引火性物品。
2. 分類分區：盛裝容器與空容器分區放置；可燃性氣體、有毒性氣體及氧氣鋼瓶分開儲存。
3. 防倒與防護：容器安穩放置並加以固定，裝妥護蓋，避免傾倒、碰撞或閥件受損。
4. 溫度管制：容器保持在攝氏四十度以下，避免受熱造成內壓升高。
5. 保持避難及作業空間：儲存處應考慮緊急時便於搬出；通路面積以確保儲存處面積百分之二十以上為原則；附近不得任意堆放其他物品。
6. 低窪處通風：儲存比空氣重的氣體時，注意低窪處通風，避免洩漏後氣體積聚。

二、可燃性高壓氣體

依《職業安全衛生設施規則》第109條，除一般規定外：

• 電氣設備應採用防爆型。
• 除防爆型攜帶式電筒外，不得帶入其他燈火。
• 備妥適當滅火機具。

可燃性氣體洩漏後容易形成爆炸性混合氣，因此要同時控制點火源、降低氣體滯留風險並備有滅火設備。

三、毒性高壓氣體

依同規則第110條，儲存處應：

核心觀念

本題考燃燒界限受初始溫度影響的方向，以及如何用火焰絕熱溫度說明。燃燒下限（LFL）是混合氣中燃料濃度過低、火焰無法持續傳播的最低濃度；燃燒上限（UFL）則是燃料濃度過高、氧氣不足以維持火焰傳播的最高濃度。

可用「火焰絕熱溫度達到維持火焰傳播所需的臨界值」作為說明基礎。當初始溫度升高，混合氣在反應前已有較高溫度；要達到相同的臨界火焰溫度，所需的反應熱就較少，因此可燃濃度範圍會擴大。

解題方法

以燃料濃度為橫軸觀察火焰絕熱溫度：

• 在稀薄側，燃料增加會使可釋放的反應熱增加，火焰絕熱溫度隨之升高。初始溫度提高後，混合氣只需較少燃料便能達到維持火焰傳播的臨界溫度，因此 LFL 降低。
• 在富燃側，氧氣逐漸不足，燃料增加所能提供的有效反應熱受限，火焰絕熱溫度在達到高點後會下降。初始溫度提高後，即使燃料濃度更高、氧氣更不足，混合氣仍可達到臨界溫度，因此 UFL 提高。

概念上可用下圖表示初始溫度升高時的燃燒界限變化：

核心觀念

本題在考「實驗室絕熱量熱測試的結果，能否直接代表製程設備中的熱危害」。答案是：可用來評估反應性物質的熱危害潛勢，但不能未經修正與尺度分析，就把實驗數據直接視為製程設備的實際數據。

絕熱條件下，反應熱不散失至外界，會使物料溫度上升。若反應熱為 $Q_{\mathrm{rxn}}$，物料熱容量為 $m C_p$，理想化的絕熱溫升為：

製程設備的最大反應溫度，可用製程操作溫度加上絕熱溫升作初步評估；但實際結果仍受反應轉化率、配方、熱容量及設備狀態影響。起始溫度（onset temperature）則是依測試條件與儀器判定準則，辨識到反應開始產生可測熱效應的溫度，並非與測試方法無關的固定常數。

解題方法：比較實驗級與製程級的相似性及差異性

相似處：能揭示反應本身的熱危害潛勢

絕熱卡計使樣品產生的反應熱主要留在樣品及量熱系統內，可用於測得或推估：

• 反應開始放熱的溫度範圍。
• 放熱速率及其隨溫度變化的情形。
• 絕熱溫升及潛在最高溫度。
• 若反應產氣，測試系統中的壓力變化與產氣危害。

這些資訊可協助判斷物質是否有自熱、熱失控或產氣增壓的風險，並作為製程設計、操作條件及安全措施評估的基礎。

差異處：實驗級結果不能直接等同製程設備結果

一、熱慣性不同

實驗卡計的樣品量小，測試槽、感測器等器材的熱容量相對於樣品可能不可忽略。若反應熱也加熱了量熱器，未修正的樣品溫升會低於樣品完全絕熱時的溫升。常用熱慣性係數 $\phi$ 表示此影響：

其中 $m_s C_{p,s}$ 為樣品熱容量，$m_c C_{p,c}$ 為受熱量熱器部件的熱容量。於簡化條件下，經熱慣性修正的絕熱溫升可表示為：

核心觀念

保護層分析（LOPA）是半定量風險分析方法：先界定危害事件與後果，再估算起始事件頻率，逐一判斷各保護措施能否算作獨立保護層（IPL），最後以各層的風險降低能力，評估剩餘風險是否可接受。基本概念可表示為：

IPL 必須針對特定起始事件與後果有效，且具備有效性、獨立性及可稽核性。僅在 HAZOP 中列為「防護措施」，不代表它自動符合 LOPA 的 IPL 資格。

LOPA 的 IPL 與 HAZOP 防護措施

HAZOP 著重系統性辨識製程偏差、可能原因、後果及現有或建議的防護措施。其防護措施是廣義清單，可包括設計措施、程序、警報、操作員介入、洩壓裝置或安全儀表功能等；HAZOP 本身不必然量化各措施的失效機率，也不要求每項措施都彼此獨立。

LOPA 則進一步篩選 HAZOP 所列措施，判斷哪些能作為 IPL，並為合格的 IPL 指定風險降低能力。某項措施若與起始事件有共同原因、依賴另一道保護層才能發揮作用，或沒有足夠資料證明其可靠性與維護狀況，就不能直接列為獨立 IPL。

因此，兩者的關係是：HAZOP 防護措施提供 LOPA 評估的候選項目；LOPA 僅將符合 IPL 條件者納入風險降低計算。

BPCS 與 SIS 如何同時成為 IPL

三道儀控防護通常包括 BPCS、警報與操作員介入，以及 SIS。BPCS 與 SIS 若要各自計為 IPL，須先滿足各自的有效性、獨立性與可稽核性，並避免兩者之間的共因失效。

1. BPCS 的設計條件

BPCS 是正常製程控制系統，若要作為 IPL，須有明確的控制功能，能針對所分析的起始事件防止偏差發展至特定後果；其感測器、控制器、邏輯與最終控制元件須具備適當可靠度，並依程序定期測試、維護與留存紀錄。

BPCS 不能只因為平時會控制製程，就被視為可靠的風險降低層。分析時須確認控制迴路實際能作用於該情境，且失效機率有合理依據。

2. SIS 的設計條件

SIS 是用來在製程超出安全界限時，執行安全儀表功能（SIF）的系統，例如偵測高高壓後關閉進料閥。SIS 應與 BPCS 在設計、實作及維護上保持足夠獨立；