109 專技高考高等考試 工業安全技師 風險危害評估 考古題詳解
第 一 題25 分
「危險性工作場所審查及檢查辦法」和「製程安全評估定期實施辦法」要求甲類工作場所至少每 5 年需重新評估。國內許多甲類工作場所每 5 年重新評估的結果和第一次評估的結果往往是一樣的,製程安全評估小組的回覆往往是:「該辨識的危害於第一次評估時已經辨識出來了,5 年定期重新評估的結果和第一次評估的結果本來就一樣。」
試申論該回覆是否合理?
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核心觀念
本題考查甲類工作場所定期製程安全評估的目的,以及「危害已在首次評估辨識」是否足以免除後續評估。以命題當年(民國 109 年)法規為準。
依《製程安全評估定期實施辦法》第 3 條,製程安全評估是以結構化、系統化方式,辨識、分析工作場所的潛在危害,並採取必要預防措施。依同辦法第 4 條,適用工作場所每 5 年須就製程安全資訊、製程危害控制措施等事項實施評估,記錄過程及結果、製作評估報告,並採取必要預防措施。
《危險性工作場所審查及檢查辦法》第 8 條也要求,甲類工作場所於製程修改時或至少每 5 年,重新評估應檢附資料,作必要更新與記錄,並報請檢查機構備查。
因此,定期評估不只是重複列出第一次已知的危害,而是重新檢視製程現況、風險控制措施及製程安全管理是否仍適當、有效。
解題方法
判斷該回覆是否合理,應分辨兩件事:
- 評估結果是否與前次相同:在製程、設備、操作及相關條件沒有變動,且控制措施經重新檢視仍有效時,評估結論相同並非不可能。
- 是否只沿用第一次的辨識結果:若未重新確認現況、分析變化、查核控制措施,也未記錄評估過程與結果,只以「危害以前都辨識過了」作為理由,便不符合定期評估的要求。
每 5 年重新評估至少要檢視製程安全資訊及危害控制措施,並依規定檢視評估報告涵蓋的管理事項,例如標準作業程序、教育訓練、承攬管理、啟動前安全檢查、機械完整性、變更管理、事故調查、緊急應變及符合性稽核等。
第 二 題25 分
某一工廠於執行 (雙氧水)儲槽 HAZOP 分析,於「高溫」偏離時,可能危害/後果的欄位上寫:「槽體爆裂,造成火災(遇可燃物)或人員中毒。」
請由雙氧水的本質危害說明該分析有何問題?並由該分析結果說明分析小組對雙氧水本質危害的認知為何?應如何分析比較好?
若將「槽體爆裂,造成火災(遇可燃物)或人員中毒。」的原始分析結果應用於製程安全管理(PSM)的緊急應變單元,會產生哪些問題?
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核心觀念
本題考查 HAZOP 中「偏離—原因—後果」的分析品質,以及如何把化學品的本質危害轉成可用於緊急應變的事故情境。
雙氧水的主要本質危害是強氧化性與熱分解危害。雙氧水本身不是可燃物;受熱、受污染或接觸催化性物質時,會放熱分解,生成水與氧氣:
在儲槽等受限空間內,放熱與氧氣生成會使溫度、壓力上升,可能導致槽體破裂。釋出的氧氣會助長周遭可燃物燃燒,也可能使局部環境富氧。濃度較高的雙氧水另有腐蝕、灼傷及接觸傷害;但「人員中毒」不是這項高溫偏離最具代表性的主要後果。
解題方法
先判斷原分析所列的火災與中毒,是否符合雙氧水在「高溫」偏離下的物質行為,再檢查後果描述能否直接轉成具體的緊急應變情境。
原分析的問題
「槽體爆裂」可以是高溫導致分解、產氣、升壓後的合理後果,但後續描述不精確:
- 「造成火災(遇可燃物)」:火災不是雙氧水本身燃燒,而是雙氧水分解釋氧或其強氧化性,使周遭可燃物更容易燃燒、燃燒更猛烈。分析應指出氧化劑與可燃物接觸、污染或富氧助燃的機制。
- 「或人員中毒」:未說明有毒物質從何而來。雙氧水主要造成的急性人員危害是腐蝕、灼傷與眼睛、皮膚或呼吸道刺激;高濃度液體或霧滴暴露應列為接觸/吸入危害,不能籠統寫成「中毒」。
- 缺少關鍵事故鏈:沒有交代熱分解、氧氣生成、壓力升高、洩漏或槽體破裂之間的因果關係,也沒有辨識富氧環境與可燃物燃燒加劇的危害。
因此,分析小組至少把雙氧水認知成「遇可燃物會引起火災」的危險物質,並把人員危害概括為「中毒」;這顯示其對雙氧水作為氧化劑及其放熱分解產氧的本質危害掌握不足,且未清楚區分物質本身燃燒與助燃效應。
較好的分析方式
以「高溫」為偏離,依序分析原因、反應機制、直接後果及人員暴露情境。例如:
- 可能原因:外部火災或熱源、冷卻失效、溫控故障、槽內污染物或催化性物質引發分解。
- 直接後果:雙氧水加速放熱分解,產生氧氣及水蒸氣,造成槽內溫度、壓力上升;通氣或洩壓能力不足時,可能洩漏、槽體破裂。
- 次生危害:高濃度雙氧水接觸可燃物或有機物,造成劇烈氧化或助燃;氧氣釋放形成富氧環境,使可燃物更易點燃、燃燒更猛烈。
第 三 題25 分
一操作於燃燒上限以上的氧化反應製程,若燃料進料流量控制失效將使反應器濃度進入燃燒範圍。由於製程反應溫度遠超過該燃料的自燃溫度(AIT),因此,當反應器濃度進入燃燒範圍一定會發生製程內部的火災爆炸。
若該燃料的進料流量由一 FIC(流量指示/控制)控制,且該 FIC 設有低流量警報(Low flow alarm),同時,FIC 的流量傳感器(sensor)信號接至一 SIL(Safety Integrity Level)1 等級的安全儀表系統(SIS),除此之外,該反應器設有一安全閥。
若 BPCS(Basic Process Control System)失效的起始事件發生頻率為 ,警報和安全閥若為獨立保護層(IPL),則其 PFD(Probability of Failure on Demand)分別為 和 。
試以保護層分析計算該製程因燃料進料流量控制失效,反應器濃度進入燃燒範圍,造成製程內部火災爆炸的頻率。需詳細說明計算過程所選用數據的依據。
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核心觀念
本題考查保護層分析(Layer of Protection Analysis, LOPA):由起始事件頻率出發,逐一乘上各項有效且彼此獨立的保護層失效機率(PFD),估算未被保護層阻止而造成後果的頻率。
一般計算式為:
題目未涉及法條,無須適用特定年度法規。
解題方法
1. 確認起始事件頻率
燃料進料流量控制失效屬於 BPCS 失效起始事件,題目給定:
題幹指出,反應器濃度進入燃燒範圍後,因製程溫度遠高於燃料的自燃溫度,必然發生內部火災爆炸。因此,在本題設定下,進入燃燒範圍即導致後果,不另乘點火機率或後果機率。
2. 判定各項保護層是否納入
- **低流量警報:**題目明確提供警報作為 IPL 時的 PFD 為 。納入計算時,須假設警報能及時通知操作人員,且操作人員能採取有效行動;題目未另給其他 PFD,故使用題目提供的 。
- **SIL 1 SIS:**題目說明 FIC 的流量傳感器信號接至 SIL 1 SIS。依 LOPA,SIL 1 是安全儀表功能的完整性等級,不能僅憑感測器接入 SIS,就把它視為一個另有 PFD 數值的獨立保護層。題目未提供該 SIS 安全儀表功能的 PFD,也未說明其邏輯解算器、最終元件及獨立性,因此不額外乘上一個 SIS PFD。若將 SIL 1 SIS 視為已實際配置的獨立 SIF,需有其 PFD 或明確指定採用的 SIL 1 PFD 範圍,才能計算其風險降低效果。
- **安全閥:**題目明確給定安全閥作為 IPL 時的 PFD 為 ,因此納入計算。此處依題目假設將其視為能防止所述後果的獨立保護層;實務上仍須確認安全閥對該火災爆炸情境具有適當功能,且不與起始事件或其他保護層共因失效。
第 四 題25 分
國內曾發生人為操作錯誤造成製程火災爆炸事故。程序 HAZOP(Procedural HAZOP)為利用操作步驟偏離為引導,協助辨識人為操作錯誤對製程衍生的危害。
試說明於程序 HAZOP 分析中,如何得到操作步驟偏離。
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核心觀念
程序 HAZOP(Procedural HAZOP)以作業程序中的操作步驟為分析單位,辨識人員執行、遺漏或先後順序錯誤時,可能造成的製程危害。題目所稱的「操作步驟偏離」,是指實際執行方式與程序規定的步驟、條件或順序不一致。
解題方法
分析時先取得並確認作業程序,再逐步檢視每一項操作,將程序中的要求拆解成可供比較的要素,例如:
- 操作內容:應執行什麼動作,例如開閥、關閥、啟動泵浦。
- 操作對象與位置:應操作哪一個設備、閥件或管線。
- 操作條件與參數:應在何種溫度、壓力、流量或液位下執行。
- 操作時機與順序:何時執行,以及與其他步驟的先後關係。
- 操作方式與確認:如何執行,是否須確認設備狀態、讀值或回饋訊號。
接著以適用的引導詞逐一檢查上述要素,提出偏離情境。例如:
| 引導詞 | 操作步驟偏離的例子 |
|---|---|
| 無/未 | 未執行應有的確認或未關閉指定閥件 |
| 多/少 | 加料量過多或不足、重複執行操作 |