110 公務人員升官等薦任 職業安全衛生 機電防護與防火防爆 考古題詳解

核心觀念

本題考查靜電放電能量與可燃性物料最低引爆能量（MIE）的比較。帶電物體儲存的靜電能量為

其中電容 $C$ 須以法拉（F）代入，電壓 $V$ 以伏特（V）代入，所得能量單位為焦耳（J）。若 $E$ 達到或超過物料的 MIE，且現場同時存在可燃性蒸氣與空氣形成的爆炸性混合物，放電便有引燃風險。

解題方法與計算

分別計算油罐車與操作人員所儲存的靜電能量，再與 MIE 比較。題目未說明兩者放電是否同時、是否能量完全耦合，因此估算作業總靜電能量時，採兩者能量相加的假設。

油罐車：

操作人員：

因此，依題意將兩者能量相加：

核心觀念

本題考《機械設備器具安全標準》關於動力衝剪機械安全裝置的規定。衝剪機械的主要危險，是滑塊或刃物閉合時夾壓、剪切工作者身體；安全裝置的目的，是讓身體無法進入危險界限，或在身體接近危險界限時停止滑塊，或使已進入危險界限的身體脫離危險區域。

以下以命題當年（民國 110 年）法規為準。法規依據為《機械設備器具安全標準》第 6 條、第 7 條；現行法已於民國 111 年修正，解題仍依命題當年規定。

解題方法

先依第 6 條整理安全裝置應具備的防護機能，再依第 7 條整理裝置本身應符合的性能要求。作答時須分清楚「機能種類」與「性能規定」：前者回答安全裝置如何防止傷害，後者說明裝置選用及停止能力須符合什麼條件。

安全裝置應具有的機能

依第 6 條，安全裝置應具有下列機能之一：

1. 連鎖防護式安全裝置：滑塊等在閉合動作中，能使身體之一部無介入危險界限之虞。
2. 雙手操作式安全裝置：

• 安全一行程式：手指按下起動按鈕、操作控制桿或其他操作部後，脫手至該手達到危險界限前，能使滑塊等停止動作。
• 雙手起動式：須以雙手操作控制裝置；滑塊等閉合動作中，手離開操作部時，須使手無法達到危險界限。

3. 感應式安全裝置：滑塊等在閉合動作中，身體之一部接近危險界限時，能使滑塊等停止動作。
4. 拉開式或掃除式安全裝置：滑塊等在閉合動作中，身體之一部介入危險界限時，能隨滑塊等動作使其脫離危險界限。

核心觀念

本題考查三件事：依可燃性蒸氣的逸散頻率判定洩漏源等級與危險區；依最大實驗安全間隙（MESG）及燃點判定氣體群組與溫度等級；以及依可能形成的爆炸性環境選用防爆電氣設備。

以命題當年（民國 110 年）法規為準，危險場所的劃分依爆炸性氣體達到可引燃濃度的發生機率與持續時間判定；防爆設備選用則須符合場所區別、氣體群組及溫度等級。

解題方法

先計算每日處理量換算成蒸氣體積流率，了解可燃蒸氣的生成規模：

每日作業 6 小時，故每小時處理量為：

在 $25\,^\circ\mathrm{C}$、一大氣壓下，理想氣體莫耳體積約為 $24.45\ \mathrm{m^3/kmol}$，所以蒸氣體積流率約為：

爆炸下限（LEL）為 $1.2\%$。若以稀釋至爆炸下限為基準，所需空氣量約為：

這是估算稀釋需求的基準值；實際通風設計須留有安全裕度，並按設備配置、混合狀況及蒸氣逸散位置核算。

槽內含有可燃性蒸氣的空間，若在正常操作時蒸氣持續或長時間存在，屬連續級洩漏源，槽內判為 0 區。槽口、接管或裝卸處若僅在正常作業期間逸散，則依釋放頻率及持續時間判斷為較低等級的洩漏源；題目未提供逸散位置、密閉程度及通風狀況，因此不能只憑每日消耗量精確劃定槽外區域範圍。

氣體群組與溫度等級

• 氣體群組：IIA。 MESG 為 $0.95\ \mathrm{mm}$，大於 $0.9\ \mathrm{mm}$，符合 IIA 群判定範圍。
• 溫度等級：T2。 燃點（自燃溫度）為 $380\,^\circ\mathrm{C}$。設備最高表面溫度須低於該溫度；T2 設備最高表面溫度為 $300\,^\circ\mathrm{C}$，符合要求。T1 的最高表面溫度為 $450\,^\circ\mathrm{C}$，不足以確保低於 $380\,^\circ\mathrm{C}$，故不符合。

閃火點為 $28\,^\circ\mathrm{C}$，而作業溫度為 $25\,^\circ\mathrm{C}$。

核心觀念

本題用正己烷的化學計量燃燒需求，依 Jones 理論估算可燃性氣體在空氣中的爆炸界限；再由爆炸下限對應的飽和蒸氣壓，利用安東尼方程式求閃火點。

正己烷完全燃燒反應為：

每莫耳正己烷需 $9.5$ 莫耳氧氣。空氣中氧氣約占 $21\%$，因此理論混合比例 $C_{\mathrm{st}}$ 為燃料在燃料與空氣混合物中的體積百分比。

解題方法

先計算理論混合比例：

依題目指定的 Jones 理論估算關係：

因此，正己烷在空氣中的爆炸下限約為 $1.19\%$，爆炸上限約為 $7.57\%$（體積百分比）。