電気設備における危険と予防措置

電気設備を構成する多くのコンポーネントは、さまざまなレベルの堅牢性を示します。 ただし、固有の脆弱性に関係なく、すべてが厳しい条件下で確実に動作する必要があります。 残念なことに、最良の状況下でも、電気機器は人身傷害または物的損害につながる可能性のある故障の対象となります。

電気設備の安全な運用は、安全システムの単なる改造ではなく、優れた初期設計の結果です。 これは、電流が光の速度で流れる一方で、すべての電気機械および電子システムが、主に熱慣性、機械慣性、およびメンテナンス条件によって引き起こされる反応待ち時間を示すという事実の当然の帰結です。 これらの潜伏期間は、その原因が何であれ、人間が負傷したり、機器が損傷したりするのに十分な長さです (Lee、Capelli-Schellpfeffer および Kelly 1994; Lee、Cravalho および Burke 1992; Kane および Sternheim 1978)。

資格のある担当者が機器を設置および保守することが不可欠です。 技術的対策は、設備の安全な運用を確保し、人や機器を保護するために必要であることを強調する必要があります。

電気的危険の概要

電気設備の適切な運用には、機械、設備、電気回路およびラインを、内部要因 (すなわち、設備内で発生する) と外部要因の両方によって引き起こされる危険から保護する必要があります (Andreoni and Castagna 1983)。

内部の原因には次のものがあります。

• 過電圧

• 短絡

• 電流波形の修正

• 誘導

• 干渉

• 過電流

• 腐食、地面への電流漏れにつながる

• オペレーターの火傷、有毒ガスの放出、コンポーネントの火災、および可燃性雰囲気での爆発を引き起こす可能性のある導電性および絶縁性材料の加熱

• オイルなどの絶縁流体の漏れ

• 爆発性混合物の形成につながる可能性のある水素またはその他のガスの生成。

危険と機器の組み合わせごとに特定の保護対策が必要であり、その一部は法律または内部の技術規則によって義務付けられています。 メーカーには、リスクを軽減できる特定の技術戦略を認識する責任があります。

外部の原因には次のものがあります。

• 機械的要因 (落下、衝突、振動)

• 物理的および化学的要因 (自然または人工放射線、極端な温度、油、腐食性液体、湿度)

• 風、氷、雷

• 植生（木と根、乾燥したものと湿ったものの両方）

• 動物（都市部と農村部の両方）; これらは電力線の絶縁を損傷し、短絡や誤接触の原因となる可能性があります

最後になりましたが、

• 不注意、無謀、またはリスクや操作手順を知らない大人や子供。

その他の外的原因には、高圧線、無線受信機、溶接機 (一時的な過電圧を発生する可能性がある)、およびソレノイドなどのソースによる電磁干渉が含まれます。

最も頻繁に発生する問題の原因は、誤動作または非標準に起因します。

• 機械的、熱的または化学的保護具
• 換気システム、機械冷却システム、機器、ラインまたは回路
• プラントのさまざまな部分で使用される絶縁体の調整
• ヒューズと自動回路遮断器の調整。

XNUMX つのヒューズまたは自動サーキット ブレーカーでは、XNUMX つの異なる回路の過電流に対して適切な保護を提供することはできません。 ヒューズまたは自動サーキット ブレーカは、フェーズ ニュートラル障害に対する保護を提供できますが、フェーズ グラウンド障害に対する保護には、自動残留電流サーキット ブレーカが必要です。

• 保護システムを調整するための電圧リレーと放電器の使用
• 設備の保護システム内のセンサーおよび機械部品または電気部品
• 異なる電圧での回路の分離 (導体間に適切な空隙を維持する必要があります。接続は絶縁する必要があります。変圧器には、接地されたシールドと過電圧に対する適切な保護を装備し、一次コイルと二次コイルを完全に分離する必要があります)
• ワイヤーの誤認を避けるためのカラーコードまたはその他の適切な規定
• 有効相を中性線と間違えると、機器の外部金属部品が帯電します。
• 電磁干渉に対する保護装置。

これらは、データ伝送または保護および/または制御信号の交換に使用される計装およびラインにとって特に重要です。 ライン間に適切なギャップを維持するか、フィルターとシールドを使用する必要があります。 最も重大なケースでは、光ファイバー ケーブルが使用されることもあります。

電気設備に関連するリスクは、機器が過酷な動作条件にさらされると増加します。最も一般的なのは、湿度の高い環境や湿った環境での電気的危険の結果です。

湿度の高い環境や湿った環境で金属表面や絶縁表面に形成される薄い液体導電層は、新しい不規則で危険な電流経路を作り出します。 水が浸入すると絶縁効率が低下し、浸水すると漏電やショートの原因となります。 これらの影響は、電気設備に損傷を与えるだけでなく、人的リスクを大幅に増大させます。 この事実は、野外サイト、農業施設、建設現場、バスルーム、鉱山、地下室、および一部の工業環境などの過酷な環境での作業に特別な基準が必要であることを正当化します。

雨、サイドスプラッシュ、または完全な浸漬に対する保護を提供する機器が利用可能です。 理想的には、機器は密閉され、絶縁され、耐腐食性である必要があります。 金属製の筐体は接地する必要があります。 これらの湿気の多い環境での障害のメカニズムは、湿気の多い環境で観察されるメカニズムと同じですが、影響はより深刻になる可能性があります。

ほこりの多い環境での電気的危険

機械や電気機器に入る微細な粉塵は、特に可動部品の摩耗の原因となります。 導電性ダストも短絡を引き起こす可能性がありますが、絶縁性ダストは電流の流れを遮断し、接触抵抗を増加させる可能性があります。 機器のケースの周りに細かいまたは粗いほこりがたまると、湿気や水の溜まりになる可能性があります。 乾いたほこりは断熱材であり、熱の分散を減らし、局所的な温度を上昇させます。 これにより、電気回路が損傷し、火災や爆発が発生する可能性があります。

粉塵の多いプロセスが実行される産業または農業の現場では、防水および防爆システムを設置する必要があります。

爆発性雰囲気または爆発性物質を含む場所での電気的危険

爆発性ガスや粉塵を含む雰囲気の爆発を含む爆発は、通電中の電気回路の開閉、または十分なエネルギーの火花を生成できるその他の一時的なプロセスによって引き起こされる可能性があります。

この危険は、次のような場所に存在します。

• ガス、特にメタンが蓄積する可能性のある鉱山や地下サイト
• 化学産業
• 水素が蓄積する可能性のある鉛蓄電池の貯蔵室
• 天然有機粉末が生成される可能性がある食品産業
• 合成材料産業
• 冶金、特にアルミニウムとマグネシウムを含むもの。

この危険が存在する場合は、電気回路と機器の数を最小限に抑える必要があります。たとえば、電気モーターと変圧器を取り外したり、空気圧機器に交換したりします。 取り外しできない電気機器は、可燃性ガスや粉塵が火花と接触しないように密閉し、密閉容器内に陽圧の不活性ガス雰囲気を維持する必要があります。 爆発の可能性がある場所では、防爆エンクロージャと耐火電気ケーブルを使用する必要があります。 リスクの高い産業（石油および化学産業など）向けに、あらゆる種類の防爆機器が開発されています。

防爆機器のコストが高いため、プラントは通常、電気的危険ゾーンに分割されています。 このアプローチでは、リスクの高いゾーンでは特別な機器が使用され、その他のゾーンではある程度のリスクが許容されます。 さまざまな業界固有の基準と技術的ソリューションが開発されています。 これらには通常、接地、コンポーネントの分離、およびゾーニング バリアの設置の組み合わせが含まれます。

等電位ボンディング

アースを含め、同時に触れることができるすべての導体が同じ電位であれば、人体に危険はありません。 等電位結合システムは、この理想的な状態を達成するための試みです (Andreoni and Castagna 1983; Lee, Cravalho and Burke 1992)。

等電位ボンディングでは、非伝送電気機器のすべての露出した導体と、同じ場所にあるすべてのアクセス可能な外部導体が保護接地導体に接続されます。 非伝送機器の導体は、通常の動作中は死んでいますが、絶縁不良の後に活線になる可能性があることを思い出してください。 接触電圧を下げることにより、等電位ボンディングは、金属部品が人間と機器の両方に危険な電圧に達するのを防ぎます。

実際には、同じマシンを複数のポイントで等電位ボンディング グリッドに接続する必要がある場合があります。 たとえば、潤滑剤や塗料などの絶縁体の存在が原因で、接触不良の領域を慎重に特定する必要があります。 同様に、すべてのローカルおよび外部サービス配管 (例: 水、ガス、暖房) を等電位ボンディング グリッドに接続することをお勧めします。

接地

ほとんどの場合、設備の導体とアース間の電圧降下を最小限に抑える必要があります。 これは、導体を接地された保護導体に接続することによって実現されます。

接地接続には次の XNUMX つのタイプがあります。

• 機能接地 — たとえば、三相システムの中性線の接地、または変圧器の二次コイルの中点の接地
• 保護接地 — たとえば、機器のすべての導体を接地します。 このタイプの接地の目的は、障害電流、特に人間に影響を与える可能性のある電流の優先経路を作成することにより、導体電圧を最小限に抑えることです。

通常の動作状態では、グランド接続に電流は流れません。 ただし、回路が偶発的に起動した場合、低抵抗の接地接続を流れる電流は、ヒューズまたは接地されていない導体を溶かすのに十分な高さになります。

ほとんどの規格で許容される等電位グリッドの最大障害電圧は、乾燥した環境では 50 V、湿った環境または湿度の高い環境では 25 V、医療研究所やその他のリスクの高い環境では 12 V です。 これらの値はガイドラインにすぎませんが、職場、公共スペース、特に住宅で適切な接地を確保する必要性を強調する必要があります。

接地の効率は、主に大きくて安定した接地漏れ電流の存在に依存しますが、等電位グリッドの適切なガルバニック結合と、グリッドにつながる導体の直径にも依存します。 漏電は重要であるため、正確に評価する必要があります。

接地接続は、等電位グリッドと同じくらい信頼性が高く、適切な動作を定期的に検証する必要があります。

接地抵抗が増加すると、接地導体と導体の周囲のアースの両方の電位が電気回路の電位に近づきます。 導体の周りのアースの場合、発生する電位は導体からの距離に反比例します。 危険なステップ電圧を避けるために、接地導体を適切にシールドし、適切な深さで地面に設置する必要があります。

機器の接地に代わるものとして、標準では二重絶縁機器の使用が許可されています。 住宅環境での使用に推奨されるこの機器は、XNUMX つの独立した絶縁システムを提供することにより、絶縁不良の可能性を最小限に抑えます。 一部の国のプラグおよびコンセントの規格では、このようなプラグの使用に対応していないため、二重絶縁機器は、プラグが緩んでいるが活電している場合などに関連するインターフェイス障害から適切に保護することに依存することはできません。

サーキットブレーカ

人や機器への電気的危険を軽減する最も確実な方法は、理想的には電気エネルギーが増加し始める前に、障害電流と電圧の増加の期間を最小限に抑えることです。 通常、電気機器の保護システムには XNUMX つのリレーが組み込まれています。接地に対する障害から保護するための残留電流リレー、過負荷や短絡から保護するための磁気リレー、サーマル リレーです。

漏電遮断器では、回路内の導体がリングに巻き付けられ、保護対象の機器に出入りする電流のベクトル和を検出します。 ベクトル和は、通常の動作中はゼロに等しくなりますが、故障の場合は漏れ電流に等しくなります。 漏れ電流がブレーカーのしきい値に達すると、ブレーカーがトリップします。 残留電流サーキット ブレーカは、わずか 30 mA の低電流で作動し、遅延は 30 ms です。

導体が安全に流すことができる最大電流は、その断面積、絶縁、および設置の関数です。 最大安全負荷を超えた場合、または熱放散が制限されている場合、過熱が発生します。 ヒューズやマグネトサーマル サーキットブレーカなどの過電流デバイスは、過電流、地絡、過負荷、または短絡が発生した場合に回路を自動的に遮断します。 過電流デバイスは、導体の容量を超えたときに電流の流れを遮断する必要があります。

人員と機器の両方を保護できる保護機器の選択は、電気設備の管理における最も重要な問題の XNUMX つであり、導体の電流容量だけでなく、回路の特性と接続されている機器も考慮に入れる必要があります。彼ら。

非常に高い電流負荷がかかる回路では、特別な大容量ヒューズまたは回路遮断器を使用する必要があります。

ヒューズ

いくつかのタイプのヒューズが利用可能で、それぞれが特定のアプリケーション用に設計されています。 間違った種類のヒューズや間違った容量のヒューズを使用すると、けがや装置の破損の原因となります。 過熱すると配線や機器が過熱し、火災の原因となることがよくあります。

ヒューズを交換する前に、回路をロックアウトし、タグを付けてテストし、回路が機能していないことを確認します。 テストは命を救うことができます。 次に、短絡や過負荷の原因を特定し、切れたヒューズを同じタイプと容量のヒューズと交換します。 通電中の回路にヒューズを挿入しないでください。

サーキットブレーカ

サーキットブレーカは、大電流容量の高電圧回路で長い間使用されてきましたが、他の多くの種類の回路で使用されることが増えています。 多くのタイプが利用可能で、即時および遅延開始、および手動または自動操作の選択を提供します。

サーキットブレーカは、熱と磁気の XNUMX つの一般的なカテゴリに分類されます。

サーマル サーキット ブレーカは、温度の上昇のみに反応します。 したがって、サーキット ブレーカの周囲温度の変化は、ブレーカがトリップするポイントに影響します。

一方、磁気回路遮断器は、回路を通過する電流の量にのみ反応します。 このタイプのブレーカーは、温度変動が大きく、回路ブレーカーを過大評価する必要がある場合、またはブレーカーが頻繁にトリップする場合に適しています。

高電流負荷を運ぶラインと接触した場合、保護回路は、障害によって引き起こされる過電流から電力線とシステムを保護するためだけに設計されているため、人身事故や機器の損傷を防ぐことはできません。

アースとの接触抵抗のため、ラインとアースに同時に接触している物体を通過する電流は、通常、トリップ電流よりも小さくなります。 人体に流れる故障電流は、身体の抵抗によってブレーカーが落ちない点までさらに減少する可能性があり、非常に危険です。 関連する回路保護デバイスのトリップしきい値が人的危険レベルをはるかに超えているため、有用なエネルギー伝送システムを維持しながら、電力線に障害を起こす物体への傷害または損傷を防ぐ電力システムを設計することは事実上不可能です。

基準と規制

国際規格と規制の枠組みを図 1 に示します (Winckler 1994)。 行は標準の地理的範囲 (世界 (国際)、大陸 (地域)、国内) に対応し、列は標準の適用分野に対応します。 IEC と国際標準化機構 (ISO) は両方とも、傘下の組織である合同会長調整グループ (JPCG) を共有しています。 ヨーロッパに相当するものは、Joint Presidents Group (JPG) です。

図 1. 国際規格と規制の枠組み

各標準化団体は定期的に国際会議を開催しています。 さまざまな団体の構成は、標準化の進展を反映しています。

　 Comité Europeen de normalization électrotechnique (CENELEC) は、欧州経済共同体を設立する 1957 年のローマ条約に署名した国の電気工学委員会によって作成されました。 13 人の創設メンバーは後に欧州自由貿易協会 (EFTA) のメンバーに加わり、現在の形の CENELEC は 1972 年 XNUMX 月 XNUMX 日にさかのぼります。

国際電気標準会議 (IEC) とは対照的に、CENELEC は、新しい標準の作成ではなく、加盟国における国際標準の実施に重点を置いています。 加盟国による IEC 規格の採用は任意ですが、欧州連合では CENELEC 規格および規制の採用が義務付けられていることを思い出すことは特に重要です。 CENELEC 規格の 90% 以上は IEC 規格から派生しており、それらの 70% 以上は同一です。 CENELEC の影響力は東ヨーロッパ諸国の関心も集めており、そのほとんどが 1991 年に加盟メンバーになりました。

今日知られている ISO の前身である国際試験材料協会は、1886 年に設立され、第一次世界大戦まで活動し、その後、国際協会としての機能を停止しました。 米国材料試験協会 (ASTM) のようないくつかの国家組織は生き残った。 1926 年、国際標準協会 (ISA) がニューヨークで設立され、第二次世界大戦まで活動を続けました。 ISA は 1946 年に ISO に置き換えられ、ISO は電気工学と電気通信を除くすべての分野を担当しています。 の ヨーロッパ正規化委員会 (CEN) は ISO に相当する欧州規格であり、CENELEC と同じ機能を持っていますが、CEN 規格の 40% のみが ISO 規格から派生しています。

国際的な経済統合の現在の波は、標準化の分野で共通の技術データベースの必要性を生み出しています。 このプロセスは現在、世界のいくつかの地域で進行中であり、新しい標準化団体がヨーロッパ以外で発展する可能性があります。 CANENA は、北米自由貿易協定 (NAFTA) 加盟国 (カナダ、メキシコ、および米国) によって作成された地域標準化機関です。 米国内の施設の配線は、National Electrical Code、ANSI/NFPA 70-1996 によって管理されています。 この規範は、北米および南米の他のいくつかの国でも使用されています。 これは、電気事業システムへの接続ポイントを超えた構内配線設備の設置要件を提供します。 これは、公共および民間の建物内または上への導電体および機器の設置を対象としています。これには、モービル ホーム、RV 車、フローティング ビルディング、ストック ヤード、カーニバル、駐車場およびその他の敷地、工業用変電所が含まれます。 浮体式建造物以外の船舶または船舶（鉄道のローリングストップ、航空機、または自動車）への設置は対象外です。 また、National Electric Code は、National Electrical Safety Code によって通常規制されているその他の領域 (通信ユーティリティ機器の設置や電気ユーティリティの設置など) には適用されません。

電気設備の操作に関するヨーロッパおよびアメリカの規格

ヨーロッパ規格EN 50110-1、 電気設備の操作 (1994a) CENELEC タスク フォース 63-3 によって作成されたもので、電気設備の操作および電気設備の近くでの操作および作業活動に適用される基本文書です。 この規格は、すべての CENELEC 加盟国の最小要件を設定しています。 追加の国家規格は、規格 (EN 50110-2) の別のサブパートで説明されています。

この規格は、電力の生成、送電、変換、配電、および使用のために設計され、一般的に遭遇する電圧レベルで動作する設備に適用されます。 一般的な設備は低電圧で動作しますが、この規格は超低電圧および高電圧の設備にも適用されます。 設置は、恒久的かつ固定的 (例えば、工場やオフィス複合体での配電設備) または可動式のいずれかです。

電気設備上またはその近くでの作業の安全な操作および保守手順は、規格に定められています。 対象となる作業には、あらゆる種類の電気工事に加えて、架空線や地中ケーブルの近くでの建設などの非電気工事が含まれます。 航空機や船に搭載されているものなど、特定の電気設備は、規格の対象外です。

米国における同等の規格は、National Electrical Safety Code (NESC)、American National Standards Institute (1990) です。 NESC は、電力および通信信号の生成ポイントから送電網を介して顧客の施設への配送ポイントまでのユーティリティ施設および機能に適用されます。 鉱山や船舶など、特定の施設は NESC の対象外です。 NESC のガイドラインは、電力供給、通信回線、および関連機器の設置、操作、または保守に従事する作業員の安全を確保することを目的としています。 これらのガイドラインは、指定された条件下での労働安全および公衆安全の最低限の許容基準を構成します。 このコードは、設計仕様または取扱説明書として意図されたものではありません。 正式には、NESC は米国に適用される国家安全コードとみなされなければなりません。

ヨーロッパとアメリカの両方の規格の広範な規則は、電気設備での作業の安全な遂行を規定しています。

欧州基準 (1994a)

定義

この規格は、最も一般的な用語の定義のみを提供します。 詳細については、International Electrotechnical Commission (1979) を参照してください。 この規格の目的上、電気設備とは、電気エネルギーの生成、伝送、変換、配電、および使用に関与するすべての機器を指します。 これには、電池やコンデンサを含むすべてのエネルギー源が含まれます (ENEL 1994; EDF-GDF 1991)。

基本理念

安全な操作: 電気設備の上、またはその近くでの安全な作業の基本原則は、作業を開始する前に電気的リスクを評価する必要があることです。

担当者： 電気設備のある場所、またはその近くで作業するための最良の規則と手順は、作業者がそれらに完全に精通しておらず、それらを厳密に遵守していない場合、何の価値もありません。 電気設備の上、電気設備、または電気設備の近くでの作業に携わるすべての人員は、その作業に適用される安全要件、安全規則、および会社のポリシーについて説明を受けなければなりません。 作業が長い場合や複雑な場合は、この指示を繰り返す必要があります。 労働者は、これらの要件、規則、および指示に従う必要があります。

組織： 各電気設備は、電気設備を管理する指定された担当者の責任の下に置かれるものとします。 複数の施設を含む事業の場合、各施設を管理する指定された担当者が互いに協力することが不可欠です。

各作業活動は、作業を管理する指名された人物の責任となります。 作業がサブタスクで構成される場合、各サブタスクの安全に責任を持つ担当者が指定され、それぞれがコーディネーターに報告します。 同じ人物が、指定された作業管理者と指定された電気設備管理者を兼ねることができます。

コミュニケーション： これには、人と人の間で情報を伝達するすべての手段、つまり、話し言葉（電話、ラジオ、スピーチを含む）、書面（ファックスを含む）、視覚的手段（インストルメント パネル、ビデオ、信号、ライトを含む）が含まれます。

電気設備の安全な運用に必要なすべての情報、たとえば、ネットワーク配置、開閉装置の状態、および安全装置の位置を正式に通知する必要があります。

職場: 適切な作業スペース、アクセス、および照明は、作業が行われる電気設備、その近く、または電気設備に提供されるものとします。

ツール、機器、および手順: ツール、機器、および手順は、関連する欧州規格、国内規格、および国際規格が存在する場合、これらの要件に準拠するものとします。

図面とレポート: 設備の図面とレポートは最新のもので、すぐに利用できるものでなければなりません。

看板： 設備の稼働中および作業中は、必要に応じて、特定の危険に注意を喚起する適切な標識を表示する必要があります。

標準作業手順

営業活動： 操作アクティビティは、電気設備の電気的状態を変更するように設計されています。 次の XNUMX つのタイプがあります。

• 電気設備の電気的状態を変更することを意図した操作。たとえば、機器を使用するため、設備または設備のセクションを接続、切断、開始または停止して作業を実行するため。 これらのアクティビティは、ローカルまたはリモート コントロールで実行できます。
• 有資格者または訓練を受けた作業者が実行するデッドワーキング前またはデッドワーキング後の再接続。

機能チェック: これには、測定、テスト、および検査手順が含まれます。

測定は、電気設備で物理データを収集するために使用される活動の全範囲として定義されます。 測定は、有資格の専門家が行うものとします。

テストには、電気設備の動作または電気的、機械的、または熱的状態を検証するために設計されたすべての活動が含まれます。 試験は有資格者が実施するものとします。

検査とは、電気設備が適用される指定された技術および安全規則に準拠していることを確認することです。

作業手順

一般： 電気設備の管理責任者と作業の管理責任者の両方が、作業開始前と完了時に、労働者が具体的かつ詳細な指示を受けられるようにするものとします。

作業の開始前に、指定された作業管理者は、指定された電気設備管理者に、意図する作業の性質、場所、および電気設備への影響を通知するものとします。 この通知は、特に作業が複雑な場合は、できれば書面で行う必要があります。

作業活動は、デッドワーク、ライブワーク、ライブ設備の近くでの作業の XNUMX つのカテゴリに分類できます。 作業の種類ごとに、感電、短絡、およびアークから保護するように設計された対策が開発されています。

誘導： 誘導電流の影響を受ける電線で作業する場合は、次の予防措置を講じる必要があります。

• 適切な間隔で接地する。 これにより、導体とアース間の電位が安全なレベルに低下します
• 作業現場の等電位ボンディング; これにより、ワーカーが誘導ループに入るのを防ぎます。

気象条件： 稲妻が見えたり、雷鳴が聞こえたりした場合、屋外の設備または架空送電線に直接接続された屋内の設備で、作業を開始または継続してはなりません。

デッドワーキング

以下の基本的な作業慣行は、作業中、作業現場の電気設備が停止したままであることを保証します。 明確な禁忌がない限り、記載されている順序で実践を適用する必要があります。

完全な切断: 作業が行われる設備のセクションは、すべての電源から絶縁され、再接続されないように保護されなければなりません。

再接続に対する保護: 作業のために電気設備を分離するために使用されるすべての回路遮断装置は、できれば操作機構をロックすることによって、ロックアウトする必要があります。

インストールが停止していることの確認: 電流が流れていないことは、作業現場または作業現場にできるだけ近い電気設備のすべての極で検証されるものとします。

接地と短絡: すべての高電圧および一部の低電圧の作業現場では、作業するすべての部品を接地し、接続を外した後に短絡する必要があります。 接地および短絡システムは、最初にアースに接続する必要があります。 接地するコンポーネントは、接地してからシステムに接続する必要があります。 実用的な限り、接地および短絡システムは作業現場から見えるようにする必要があります。 低電圧および高電圧の設備には、固有の要件があります。 これらのタイプの設置では、作業現場のすべての側面と現場に入るすべての導体を接地し、短絡する必要があります。

隣接する充電部からの保護: 作業現場付近の電気設備の一部を停止できない場合は、追加の保護手段が必要です。 労働者は、作業を管理する指定された人から許可を得る前に作業を開始してはならず、電気設備を管理する指定された人から許可を受けなければなりません。 作業が完了したら、作業員は作業現場を離れ、工具と機器を保管し、接地および短絡システムを取り外す必要があります。 作業を管理する指名された担当者は、電気設備を管理する指名された担当者に、設備が再接続できるようになったことを通知するものとします。

ライブワーキング

一般： ライブワーキングとは、電流の流れのあるゾーン内で行われる作業です。 ライブ作業ゾーンの寸法に関するガイダンスは、標準 EN 50179 に記載されています。感電、アーク放電、および短絡を防止するように設計された保護手段を適用する必要があります。

トレーニングと資格: 有資格者または訓練を受けた労働者が実際の作業を行う能力を開発および維持するために、特定の訓練プログラムを確立するものとします。 プログラムを完了すると、労働者は特定の電圧で特定のライブワークを実行するための資格評価と承認を受け取ります。

資格の維持： ライブワーキングを実行する能力は、練習または新しいトレーニングのいずれかによって維持されるものとします。

仕事のテクニック: 現在、さまざまなタイプの充電部と、感電、アーク放電、および短絡を防ぐために必要な機器への適用性によって区別される、XNUMX つの認識された技術があります。

• ホットスティック作業
• 絶縁手袋作業
• 素手での作業。

各技法には異なる準備、機器、およびツールが必要であり、最も適切な技法の選択は、問題の作品の特性によって異なります。

道具と機材： ツール、機器、およびシステムの特性、保管、保守、輸送、および検査を指定する必要があります。

気象条件： 断熱性、視認性、労働者の機動性がすべて低下するため、悪天候でのライブ作業には制限が適用されます。

作業組織: 作業は適切に準備されなければなりません。 複雑な作業については、書面による準備を事前に提出する必要があります。 設置全般、特に作業が行われるセクションは、必要な準備と一致する状態に維持する必要があります。 指定された作業管理者は、指定された電気設備管理者に、作業の性質、作業が行われる設備内の場所、および作業の推定所要時間を通知するものとします。 作業を開始する前に、作業者は、作業の性質、関連する安全対策、各作業者の役割、および使用するツールと機器について説明を受けなければなりません。

超低電圧、低電圧、および高電圧の設置には、特定の慣行が存在します。

充電部付近での作業

一般： 公称電圧が 50 VAC または 120 VDC を超える充電部の近くでの作業は、充電部に触れたり、充電部に立ち入らないようにするための安全対策が適用されている場合にのみ実行する必要があります。 この目的のために、スクリーン、バリア、エンクロージャー、または断熱カバーを使用することができます。

作業を開始する前に、指定された作業管理者は作業員、特に充電部付近での作業に不慣れな作業員に、作業現場で守らなければならない安全距離、従うべき主な安全慣行、および作業員全体の安全を確保する行動の必要性。 作業場の境界を正確に定義してマークし、異常な作業条件に注意を向ける必要があります。 この情報は、特に労働条件の変更後、必要に応じて繰り返されるものとします。

労働者は、自分の体の一部や物体がライブ ゾーンに入らないようにする必要があります。 工具、ケーブル エンド、パイプ、はしごなどの長い物体を取り扱うときは、特に注意する必要があります。

スクリーン、バリア、エンクロージャーまたは断熱カバーによる保護: これらの保護装置の選択と設置により、予測可能な電気的および機械的ストレッサーに対する十分な保護を確保する必要があります。 作業中は、機器を適切に保守し、安全に保つ必要があります。

メンテナンス

一般： メンテナンスの目的は、電気設備を必要な状態に維持することです。 メンテナンスには、予防的（つまり、故障を防ぎ、機器を正常な状態に保つために定期的に実施する）または是正的（つまり、欠陥のある部品を交換するために実施する）があります。

メンテナンス作業は、次の XNUMX つのリスク カテゴリに分類できます。

• 電気ショックの危険を伴う作業。ライブ作業および充電部の近くでの作業に適用される手順に従う必要があります。
• 完全なライブ作業手順がない場合でも、機器の設計によりメンテナンス作業を実行できる作業。

担当者： 作業を実施する人員は、適切な資格または訓練を受けており、適切な測定および試験ツールおよびデバイスを備えている必要があります。

修理作業: 修理作業は次の手順で構成されます。 障害の修正および/またはコンポーネントの交換; インストールの修理されたセクションの再試運転。 これらの各ステップには、特定の手順が必要になる場合があります。

交換作業： 一般に、高電圧設備のヒューズ交換はデッドワークとして行われます。 ヒューズの交換は、資格のある作業者が適切な作業手順に従って行う必要があります。 ランプやスターターなどの取り外し可能な部品の交換は、デッドワークとして実施する必要があります。 高電圧設備では、修理手順は交換作業にも適用されるものとします。

電気的危険に関する担当者のトレーニング

効果的な作業組織と安全トレーニングは、組織、予防プログラム、および労働安全衛生プログラムを成功させるための重要な要素です。 労働者は、安全かつ効率的に仕事を行うための適切なトレーニングを受けなければなりません。

従業員のトレーニングを実施する責任は経営陣にあります。 経営陣は、組織が目標を達成する前に、従業員が一定のレベルで実行する必要があることを認識しなければなりません。 これらのレベルを達成するためには、労働者のトレーニング ポリシー、ひいては具体的なトレーニング プログラムを確立する必要があります。 プログラムには、トレーニングと資格認定の段階を含める必要があります。

ライブワーキングプログラムには、次の要素を含める必要があります。

トレーニング： 一部の国では、プログラムとトレーニング施設は、ライブワーキング委員会または同様の機関によって正式に承認される必要があります。 プログラムは主に実践的な経験に基づいており、技術的な指導によって補完されます。 トレーニングは、実際の作業が行われるものと同様に、屋内または屋外のモデルの設置に関する実践的な作業の形を取ります。

資格： ライブ ワーキングの手順は非常に厳しいものであり、適切な人を適切な場所で使用することが不可欠です。 これは、さまざまなスキル レベルの有資格者が利用できる場合に最も簡単に達成できます。 作業を管理する指名された人は、資格のある労働者でなければなりません。 監督が必要な場合は、有資格者が行う必要があります。 作業者は、電圧と複雑さが資格またはトレーニングのレベルに対応する設備でのみ作業する必要があります。 一部の国では、資格は国家基準によって規制されています。

最後に、労働者は、基本的な救命技術について指導および訓練を受ける必要があります。 詳細については、応急処置の章を参照してください。

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火の化学と物理学

火災は、制御されていない燃焼の現れです。 これには、私たちが生活し、仕事をし、遊ぶ建物の中で私たちの周りに見られる可燃性物質と、産業や商業で遭遇するさまざまな気体、液体、固体が含まれます。 それらは一般に炭素ベースであり、まとめて次のように呼ばれることがあります。 燃料 この議論の文脈で。 これらの燃料は、化学的状態と物理的状態の両方で多種多様ですが、火の中では、それらすべてに共通する特徴を共有しています。 発砲のしやすさに違いがあります (点火)、発火率 (延焼)、発電できる電力(熱放出率）、しかし、火災の科学に対する理解が深まるにつれて、火災の挙動を定量化および予測し、知識を一般的な火災安全に適用できるようになります。 このセクションの目的は、基礎となる原則のいくつかを確認し、火災プロセスを理解するためのガイダンスを提供することです。

基本概念

私たちの身の回りには可燃物があふれています。 適切な状況が与えられれば、それらを火にかけることによって燃やすことができます。 発火源 自己持続的な反応を開始することができます。 このプロセスでは、「燃料」が空気中の酸素と反応してエネルギー (熱) を放出すると同時に、有害な燃焼生成物に変換されます。 発火と燃焼のメカニズムを明確に理解する必要があります。

日常の火災のほとんどは、固体材料 (木材、木材製品、合成ポリマーなど) に関係していますが、気体燃料や液体燃料も珍しくありません。 基本的な概念のいくつかを説明する前に、気体と液体の燃焼について簡単に説明しておくことが望ましいです。

拡散炎と予混合炎

可燃性ガス（例、プロパン、C₃H₈) は XNUMX つの方法で燃焼することができます: パイプからのガスの流れまたは噴流 (空気入口を閉じた単純なブンゼン バーナーを参照) に点火し、ガスとして燃焼します。 拡散炎 気体燃料と空気が拡散プロセスによって混合する領域で燃焼が発生します。 このような炎は特徴的な黄色の光度を持ち、不完全燃焼の結果として形成された微細なすす粒子の存在を示します。 これらのいくつかは炎の中で燃えますが、他のものは炎の先端から現れて形になります 煙.

ガスと空気が点火前に密接に混合されている場合、ガス/空気混合物が下限と上限で囲まれた濃度範囲内にある場合、予混合燃焼が発生します。 可燃限界 (表 1 を参照)。 これらの制限外では、混合物は不燃性です。 (注意してください 予混合炎 空気入口が開いている場合、ブンゼン バーナーの口で安定します。) 混合物が可燃性である場合、電気火花などの小さな発火源によって着火することができます。 の 化学量論 混合気は最も着火しやすく、存在する酸素の量は、すべての燃料を二酸化炭素と水に燃焼させるのに適切な比率になっています (下記の式を参照してください。空気中ですが、反応には関与しません)。 プロパン (C₃H₈) は、この反応における可燃性物質です。

C₃H₈ + 5O₂ + 18.8N₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 18.8N₂

0.3 mJ 程度の小さな放電でも、図示の反応で化学量論的プロパン/空気混合物に点火するのに十分です。 これは、合成カーペットの上を歩き、接地された物体に触れた人が経験するような、かろうじて知覚できる静電気の火花を表しています。 水素、エチレン、エチンなどの特定の反応性ガスには、さらに少量のエネルギーが必要です。 純粋な酸素 (上記の反応のように、希釈剤として窒素が存在しない場合) では、さらに低いエネルギーでも十分です。

表 1. 空気中での可燃性の下限と上限

気体燃料の流れに関連する拡散炎は、液体または固体燃料が炎上燃焼しているときに観察される燃焼モードを例示しています。 しかしながら、この場合、火炎は、凝縮相の表面で生成された燃料蒸気によって供給される。 これらの蒸気の供給速度は、拡散炎での燃焼速度と連動しています。 エネルギーは炎から表面に伝達され、蒸気を生成するのに必要なエネルギーを提供します。 これは液体燃料の単純な蒸発プロセスですが、固体の場合、燃料の化学分解を引き起こすのに十分なエネルギーを提供する必要があります。これにより、大きなポリマー分子が小さな断片に分解され、蒸発して表面から逃げることができます。 この熱フィードバックは、蒸気の流れを維持するために不可欠であり、したがって拡散炎をサポートします (図 1)。 炎は、さまざまな方法でこのプロセスを妨害することによって消すことができます (以下を参照)。

図 1. 熱および物質移動プロセスを示す燃焼面の概略図。

熱伝達

熱 (またはエネルギー) の移動を理解することは、火災の挙動と火災プロセスを理解するための鍵です。 この主題は注意深く研究する価値があります。 参照できる優れたテキストが多数ありますが (Welty、Wilson、および Wicks 1976; DiNenno 1988)、現在の目的では、伝導、対流、および放射の XNUMX つのメカニズムに注意を向けることだけが必要です。 定常熱伝達の基本方程式 () は次のとおりです。

伝導：   

対流：    

放射線：      

伝導は、固体を介した熱伝達に関連しています。 (k は熱伝導率 (kW/mK) として知られる材料特性であり、 l 温度が下がる距離 (m) T₁ 〜へ T₂ (ケルビン度)。 このコンテキストでの対流とは、流体 (この場合は空気、炎、または火製品) から表面 (固体または液体) への熱の移動を指します。 h は対流熱伝達係数 kW/m²K) であり、表面の構成とその表面を通過する流体の流れの性質に依存します。 放射は可視光に似ていますが (ただし波長はより長く)、介在する媒体を必要としません (真空を通過できます)。 e は放射率 (表面が放射できる効率)、s はステファン・ボルツマン定数 () です。 熱放射は光速 (3 x 10⁸ m/s) と、介在する固体オブジェクトが影を落とします。

燃焼速度と熱放出速度

火炎から凝縮した燃料 (液体および固体) の表面への熱伝達には、対流と放射の混合が関係しますが、火の有効直径が 1 m を超えると後者が支配的になります。 燃焼速度 (, (g/s)) は、次の式で表すことができます。

は炎から表面への熱流束 (kW/m²); は表面からの熱損失 (例えば、放射による、および固体を介した伝導による) であり、フラックス (kW/m²); A_燃料 は燃料の表面積 (m²）; そして L_v は気化熱（液体の蒸発潜熱に相当）（kJ/g）。 密閉された空間で火災が発生すると、火災から上昇する高温の煙のようなガス (浮力によって駆動される) が天井の下でそらされ、上面が加熱されます。 結果として生じる煙の層と高温の表面は、エンクロージャーの下部、特に燃料の表面まで放射状に広がるため、燃焼速度が増加します。

コラボレー は、エンクロージャの上部からの放射によって供給される余分な熱です (kW/m²）。 この追加のフィードバックにより、燃焼速度が大幅に向上し、火災を維持するのに十分な空気と燃料が十分に供給されている密閉空間でのフラッシュオーバー現象が発生します (Drysdale 1985)。

燃焼速度は、の値の大きさによって緩和されます。 L_v、ガス化の熱。 これは、液体の場合は低く、固体の場合は比較的高くなる傾向があります。 その結果、固体は液体よりもはるかにゆっくりと燃焼する傾向があります。

材料 (または材料の集合体) の発火挙動を決定する最も重要な単一パラメータは、 熱放出率 (RHR) は、次の式で燃焼速度に結合されます。

ここで、燃料の有効燃焼熱 (kJ/g) です。 さまざまな熱流束で RHR を測定するための新しい技術が利用できるようになりました (たとえば、コーン熱量計)。また、酸素消費量を使用する大規模な熱量計で、布張りの家具や壁の内張りなどの大きなアイテムの RHR を測定することが可能になりました。熱放出率を決定するための測定 (Babrauskas and Grayson 1992)。

火災の規模が大きくなるにつれて、熱放出率が増加するだけでなく、「火災製品」の生産率も増加することに注意してください。 これらには有毒で有毒な種と粒子状の煙が含まれており、建物のエンクロージャー内で発生した火災が換気不足になると、その発生量が増加します。

点火

液体または固体の点火には、蒸気が点火された後、火炎を維持するのに十分な速度で蒸気が発生するまで、表面温度を上げる必要があります。 液体燃料は、次のように分類できます。 引火点可燃性蒸気/空気混合物が表面に存在する最低温度 (すなわち、蒸気圧は可燃性の下限に対応します)。 これらは、標準的な装置を使用して測定できます。典型的な例を表 2 に示します。拡散炎を維持するのに十分な蒸気の流れを生成するには、わずかに高い温度が必要です。 これは、 火点. 可燃性固体の場合、同じ概念が有効ですが、化学分解が関与するため、より高い温度が必要です。 燃料にもよりますが、発火点は通常 300 °C を超えます。 一般に、難燃性材料は非常に高い発火点を持っています (表 2 を参照)。

表 2. 液体燃料と固体燃料の引火点と発火点

l = 液体; s = ソリッド。
¹ Pensky-Martens クローズド カップ装置による。
² 液体：クリーブランドオープンカップ装置による。 固体: Drysdale と Thomson (1994)。
(難燃性種の結果は、37 kW/m の熱流束を参照していることに注意してください。²).

したがって、固体物質の着火のしやすさは、たとえば放射熱または高温ガスの流れにさらされることによって、その表面温度が発火点まで上昇しやすいかどうかに依存します。 これは、固体の厚さと物理的特性よりも分解プロセスの化学的性質に依存しません。 熱伝導率 (k), 密度 (r）と 熱容量 (c）。 木の削りくず (およびすべての薄い部分) などの薄い固形物は、熱質量が小さいため、つまり、温度を発火点まで上げるのに必要な熱が比較的少ないため、非常に簡単に着火できます。 ただし、熱が厚い固体の表面に伝達されると、一部が表面から固体の本体に伝導され、表面の温度上昇が緩和されます。 表面温度の上昇率は、 熱慣性 素材、つまり製品の クローク. 熱慣性が高い厚い材料 (例: オーク、固体ポリウレタン) は、同じ条件下で熱慣性が低い厚い材料 (例:ファイバー断熱ボード、ポリウレタンフォーム) はすぐに発火します (Drysdale 1985)。

着火源

点火は、図 2 に概略的に示されています (パイロット点火）。 点火を成功させるには、 発火源 表面温度を火点以上に上昇させるだけでなく、蒸気を発火させなければなりません。 衝突する炎は両方の能力で作用しますが、離れた場所から課せられた放射フラックスは、蒸気が発火することなく、火点を超える温度で蒸気を発生させる可能性があります。 ただし、発生した蒸気が十分に熱くなっている場合 (表面温度が発火点よりもはるかに高い必要があります)、空気と混ざり合って自然発火する可能性があります。 このプロセスは次のように知られています。 自然発火.

図 2. パイロット点火のシナリオ。

多数の発火源を特定することができますが、共通点が 1991 つあります。それは、何らかの不注意または不作為の結果であるということです。 典型的なリストには、裸火、「喫煙者の材料」、摩擦加熱、電気機器 (ヒーター、アイロン、調理器具など) などが含まれます。 優れた調査が Cote (3) に見られるかもしれません。 これらの一部を表 XNUMX にまとめます。

表 3. 着火源

くすぶっている紙巻たばこは、（一般的なガス燃料であっても）直接燃焼を開始することはできませんが、 くすぶり このタイプの燃焼を受ける傾向がある物質で。 これは、加熱すると焦げる材料でのみ観察されます。 くすぶりはチャーの表面酸化を含み、隣接する未燃燃料から新鮮なチャーを生成するのに十分な熱を局所的に生成します。 これは非常にゆっくりとしたプロセスですが、最終的に炎上に移行する可能性があります。 その後、火災は非常に急速に進行します。

くすぶりやすい材料は、自己発熱の現象を示すこともあります (Bowes 1984)。 これは、そのような材料が大量に保存され、ゆっくりとした表面酸化によって生成された熱が逃げることができず、塊内の温度が上昇する場合に発生します。 条件が正しければ、これは暴走プロセスにつながり、最終的には材料内の深部でくすぶり反応に発展する可能性があります。

延焼

火災の成長における主要な要素は、炎が隣接する可燃性表面に広がる速度です。 火炎の広がりは、火炎の前縁がまだ燃焼していない燃料の着火源として機能する前進する着火面としてモデル化できます。 拡散速度は、部分的には着火のしやすさを制御する同じ材料特性によって、また部分的には既存の炎と前面前方の表面との間の相互作用によって決定されます。 浮力によって炎が上向きに流れ、燃焼領域の上の表面が炎からの直接の熱伝達にさらされるため、上向きの垂直拡散が最も急速です。 これは、燃焼領域からの炎が表面から離れて垂直に上昇するときに水平表面上に広がることと対照的です. 実際、垂直方向の広がりが最も危険であることはよくあることです (例えば、カーテンやドレープ、ドレスやナイトガウンなどのゆったりとした衣服での炎の広がり)。

拡散率は、課せられた放射熱流束の影響も受けます。 部屋で火災が発生すると、火災が進行するにつれて蓄積される放射線レベルが増加するため、火災の範囲はより急速に拡大します。 これは、フラッシュオーバーの特徴である火の成長の加速に貢献します。

消火理論

消火・鎮火は、上記の火の理論の概要から考察することができます。 気相燃焼プロセス（すなわち、火炎反応）は、化学阻害剤に非常に敏感です。 いくつかの 難燃剤 材料の「燃焼特性」を改善するために使用される燃料蒸気は、燃料蒸気とともに放出される少量の抑制剤が炎の確立を抑制するという事実に依存しています。 難燃剤の存在は、可燃性物質を不燃性にすることはできませんが、着火をより困難にする可能性があります。着火源が小さい場合は、着火を完全に防ぐことができます。 ただし、難燃性材料が既存の火災に巻き込まれると、高熱流束が難燃剤の効果を圧倒するため、燃焼します。

火災の消火は、いくつかの方法で達成できます。

1.燃料蒸気の供給停止

2. 化学消火器による消火（抑制）

3. 火への空気（酸素）の供給を取り除く（窒息）

4.「ブローアウト」。

燃料蒸気の流れの制御

燃料蒸気の供給を停止する最初の方法は、燃料の供給を簡単に停止できるガスジェット火災に明らかに適用できます。 ただし、これは、凝縮した燃料が関係する火災を消火する最も一般的で安全な方法でもあります。 固体が関与する火災の場合、蒸気の流れが炎を維持するには小さすぎると、燃料の表面を発火点より下に冷却する必要があります。 これは、手動または自動システム (スプリンクラー、散水など) を使用して水を適用することによって最も効果的に達成されます。 一般に、液体火災はこの方法では対処できません。火点の低い液体燃料は十分に冷却できませんが、火点の高い燃料の場合、高温の液体と接触すると水が激しく気化します。表面が燃える可能性があり、コンテナから燃料が排出されます。 これは、消火活動をしている人々に非常に深刻な結果をもたらす可能性があります。 (自動高圧散水システムが後者のタイプの火災に対処するように設計されている特殊なケースがいくつかありますが、これは一般的ではありません。)

液体火災は通常、泡消火剤を使用して消火します (Cote 1991)。 これは、泡の濃縮物を水の流れに吸引することによって生成され、水の流れに空気を混入させる特別なノズルを介して火に向けられます。 これにより、液体の上に浮かぶ泡が生成され、閉塞効果と炎からの熱伝達から表面を保護することにより、燃料蒸気の供給速度が低下します。 泡は、液面を覆うように徐々にサイズが大きくなる「ラフト」を形成するために慎重に塗布する必要があります。 筏が成長するにつれて炎のサイズが小さくなり、同時に泡が徐々に崩壊し、表面の冷却を助ける水が放出されます. メカニズムは実際には複雑ですが、最終的な結果は蒸気の流れを制御することです。

利用可能なフォーム濃縮物は数多くありますが、保護する液体と適合するものを選択することが重要です。 オリジナルの「プロテイン フォーム」は、炭化水素液体火災用に開発されましたが、水溶性の液体燃料と接触すると急速に分解します。 遭遇する可能性のある液体火災の全範囲に対処するために、一連の「合成フォーム」が開発されました。 これらの XNUMX つである水性膜形成フォーム (AFFF) は、液体燃料の表面に水の膜を生成する多目的フォームであり、その効果を高めます。

炎を消す

この方法では、炎を消すために化学抑制剤を使用します。 炎の中で起こる反応にはフリーラジカルが含まれます。これは非常に反応性の高い種で、つかの間の存在しかありませんが、反応全体 (例えば、R1 タイプの反応) を進行させるのに十分な高濃度を維持する分枝鎖プロセスによって継続的に再生されます。高速で。 十分な量の化学抑制剤を適用すると、これらのラジカルの濃度が劇的に低下し、効果的に炎が消えます。 このように機能する最も一般的な薬剤は、ハロンと乾燥粉末です。

ハロンは炎の中で反応して、炎のラジカルが優先的に反応する他の中間種を生成します。 消火に必要なハロンの量は比較的少量であるため、伝統的に非常に望ましいと考えられていました。 消火濃度は「呼吸可能」です (ただし、炎を通過する際に生成される生成物は有害です)。 乾燥粉末も同様に作用しますが、特定の状況下でははるかに効果的です。 微粒子が火炎中に飛散し、ラジカル連鎖を停止させます。 粒子が小さく、多数であることが重要です。 これは、多くの専有ブランドの乾燥粉末の製造業者が、高温の炎にさらされたときに粒子が細かく砕ける粉末を選択することによって達成されます。

衣服に火がついた場合、粉末消火器が炎を制御し、その人を保護する最善の方法であると認識されています。 迅速な介入により迅速な「ノックダウン」が行われ、怪我が最小限に抑えられます。 ただし、粒子はすぐに地面に落ち、残りの炎はすぐに元に戻るため、炎を完全に消す必要があります。 同様に、ハロンは、局所濃度が維持されている場合にのみ有効です。 戸外で使用すると、ハロン蒸気は急速に分散し、炎が残っていると急速に再燃します。 さらに重要なことに、表面温度が十分に高い場合、抑制剤の損失に続いて燃料が再点火されます。 ハロンも乾燥粉末も、燃料表面に大きな冷却効果はありません。

空気の供給を取り除く

以下の説明は、プロセスを単純化しすぎています。 「空気の供給を取り除く」ことは確かに消火につながりますが、これを行うには、酸素濃度を臨界レベル以下に下げるだけで十分です。 よく知られている「酸素指数試験」は、燃焼をサポートする酸素/窒素混合物中の最小酸素濃度に従って可燃性物質を分類します。 多くの一般的な材料は、酸素濃度が周囲温度 (約 14°C) で約 20% まで低下し、熱伝達が課されない場合に燃焼します。 臨界濃度は温度に依存し、温度が上昇すると減少します。 したがって、しばらくの間燃え続けている火は、おそらく 7% という低い濃度でも炎を維持することができます。 ドアや窓を閉めたままにしておくことで酸素の供給が制限されている場合、部屋の火災は抑えられ、自己消火することさえあります. 燃焼は止むかもしれませんが、くすぶりは非常に低い酸素濃度で続きます。 部屋が十分に冷える前にドアを開けたり、窓を割ったりして空気が入ると、 バックドラフトまたは バックドラフト.

「空気抜き」が難しい。 しかし、大気は、窒素、二酸化炭素、または酸素が少なく酸素が多い燃焼プロセス（例えば、船のエンジン）からのガスなど、燃焼をサポートしないガスによる完全なフラッディングによって「不活性」になる場合があります。二酸化炭素中。 この技術は、火が完全に消えるか消火活動が開始されるまで、必要な濃度の「不活性ガス」を維持する必要があるため、密閉された空間でのみ使用できます。 総フラッディングには、船の船倉や図書館の珍しい本のコレクションなど、特別な用途があります。 不活性ガスの必要な最小濃度を表 4 に示します。これらは、火災が早期に検出され、スペースに過度の熱が蓄積する前にフラッディングが実行されるという仮定に基づいています。

表 4: 不活性化に必要なさまざまなガスの濃度の比較

「空気の除去」は、消火器から抑制剤を局所的に適用することにより、小さな火災のすぐ近くで行うことができます。 二酸化炭素は、この方法で使用される唯一のガスです。 ただし、このガスはすぐに分散するため、火の攻撃中にすべての炎を消すことが不可欠です。 そうしないと、フレーミングが再確立されます。 二酸化炭素は冷却効果があったとしてもほとんどないため、再点火も可能です。 炎に同伴された細かい水噴霧は、液滴の蒸発 (燃焼ゾーンを冷却する) と水蒸気による希釈による酸素濃度の低下 (同じように作用する) の組み合わせの結果として消火を引き起こす可能性があることに注意する価値があります。二酸化炭素として）。 ハロンの代替として、細かい水しぶきやミストが検討されています。

ここで、ガスの流れをすぐに止められない限り、ガスの炎を消すことはお勧めできません。 そうしないと、かなりの量の可燃性ガスが蓄積して発火し、深刻な結果を招く可能性があります。

吹き消す

このメソッドは、完全を期すためにここに含まれています。 マッチの炎は、炎の近くで空気速度を臨界値以上に上げると、簡単に吹き消すことができます。 このメカニズムは、燃料の近くで火炎を不安定にすることによって作動します。 原則として、より大きな火災は同じ方法で制御できますが、通常、十分な速度を生み出すには爆薬が必要です。 油井火災は、この方法で消火することができます。

最後に、強調する必要がある一般的な特徴は、火が大きくなるにつれて、火を消すことができる容易さが急速に減少することです。 早期発見により、最小量の抑制剤で絶滅が可能になり、損失が減少します。 抑制システムを選択する際には、潜在的な火災発生率と、利用可能な検出システムの種類を考慮する必要があります。

爆発

爆発は、エネルギーの突然の放出によって特徴付けられ、遠隔損傷を引き起こす可能性がある衝撃波または爆風を生成します。 ソースには、XNUMX つの異なるタイプ、すなわち、高圧爆薬と圧力バーストがあります。 高性能爆薬は、トリニトロトルエン（TNT）やシクロトリメチレントリニトラミン（RDX）などの化合物に代表されます。 これらの化合物は非常に発熱性の種であり、分解してかなりの量のエネルギーを放出します。 熱的に安定していますが (それほど安定しておらず、安全に取り扱うために減感作が必要な場合もあります)、それらは爆発を誘発し、分解して固体中を音速で伝播する可能性があります。 放出されるエネルギー量が十分に高い場合、爆風が発生源から伝播し、離れた場所に重大な損害を与える可能性があります。

遠隔地の損傷を評価することで、爆発の規模を「TNT 相当量」(通常はトン単位) で見積もることができます。 この手法は、TNT の潜在的な損傷 (その多くは戦時中) について収集された大量のデータに依存しており、既知の量の TNT によって引き起こされた損傷の研究から開発された経験的尺度法を使用しています。

平時には、鉱業、採石、大規模な土木工事など、さまざまな活動で高性能爆薬が使用されています。 サイト上にそれらが存在することは、特定の管理を必要とする特定の危険を表しています。 ただし、「爆発」のもう XNUMX つの原因は、特に危険が認識されていない場合、同様に壊滅的な影響を与える可能性があります。 圧力バーストにつながる過圧は、プラント内の化学プロセスの結果、または純粋に物理的な影響の結果である可能性があります。これは、容器が外部から加熱されて過圧につながる場合に発生します。 用語 ブリーブ (沸騰した液体が膨張する蒸気爆発) の語源はここにあり、元々は蒸気ボイラーの故障を指しています。 現在では、LPG (液化石油ガス) などの液化ガスを含む圧力容器が火災で失敗し、可燃性内容物が放出され、それが発火して「火の玉」を生成するイベントを表すためにも一般的に使用されています。

一方、過圧は化学プロセスによって内部的に引き起こされる可能性があります。 プロセス産業では、自己発熱が暴走反応を引き起こし、圧力バーストを引き起こす可能性のある高温と圧力を生成する可能性があります。 ただし、最も一般的なタイプの爆発は、プラントのアイテム内、または実際には密閉構造またはエンクロージャ内に閉じ込められた可燃性ガス/空気混合物の発火によって引き起こされます。 前提条件は可燃性混合物の形成であり、これは適切な設計と管理によって回避する必要があります。 偶発的な放出が発生した場合、ガス (または蒸気) の濃度が可燃性の下限と上限の間にある場合はどこでも可燃性雰囲気が存在します (表 1)。 着火源がこれらの領域の 2,100 つに導入されると、予混合火炎が発火源から急速に広がり、燃料と空気の混合物が高温の燃焼生成物に変換されます。 これは 300 K にもなる可能性があり、最初は 7 K の完全に閉じたシステムでは、XNUMX バールの過圧が可能であることを示しています。 特別に設計された圧力容器だけが、このような過圧を抑えることができます。 通常の建物は、圧力リリーフ パネルや破裂板、または爆発抑制システムによって保護されていない限り、倒壊します。 建物内で可燃性混合物が形成された場合、爆発の初期段階で作成された開口部 (窓の破損など) から爆発が外部に放出されない限り、その後の爆発は重大な構造的損傷 (おそらく完全な破壊) を引き起こす可能性があります。

このタイプの爆発は、空気中の粉塵懸濁液の発火にも関連しています (Palmer 1973)。 これらは、建物内の棚、垂木、棚から取り除かれて雲を形成する「爆発性の」粉塵がかなり蓄積され、その後発火源（製粉工場、穀物エレベーターなど）にさらされる場合に発生します。 .)。 粉塵は (明らかに) 可燃性でなければなりませんが、すべての可燃性粉塵が周囲温度で爆発するわけではありません。 粉塵が爆発性かどうかを判断するための標準試験が設計されています。 これらは、ガスや蒸気の「可燃限界」と概念が似ている、爆発性粉塵が「爆発限界」を示すことを示すためにも使用できます。 一般に、粉塵爆発は、初期のイベントでより多くの粉塵が除去され、さらに大きな粉塵雲が形成され、必然的に発火してさらに大きな爆発を引き起こす可能性があるため、多大な損害を与える可能性があります。

爆発ベントまたは 爆発の救済、静止した可燃性混合物または爆発性の粉塵雲を通る予混合火炎の伝播に関連するなど、爆発の発生速度が比較的遅い場合にのみ正常に動作します。 爆発が関係している場合、爆発ベントは役に立ちません。 この理由は、圧力がまだ比較的低いイベントの初期段階で圧力逃がし開口部を作成する必要があるためです。 爆発が起きた場合、圧力が急激に上昇して安全を確保することができず、囲んでいる容器やプラントのアイテムは非常に高い内圧にさらされ、大規模な破壊につながります。 可燃性ガス混合物の爆発 混合物が長いパイプまたはダクト内に含まれている場合に発生する可能性があります。 特定の条件下では、予混合火炎の伝播により、乱流が増加する速度で未燃焼ガスが火炎前面の前に押し出され、それが伝播速度を増加させます。 これは、衝撃波が形成されるまで炎を加速させるフィードバック ループを提供します。 これは、燃焼プロセスと組み合わされて、1,000 m/s をはるかに超える速度で伝播するデトネーション波です。 これは、 基本燃焼速度 0.45 m/s の化学量論的プロパン/空気混合物の(これは、火炎が静止した (つまり、乱流のない) プロパン/空気混合物を伝播する速度です。)

このタイプの爆発の発生における乱気流の重要性を過小評価することはできません。 防爆システムの正常な動作は、早期のベントまたは早期の抑制にかかっています。 爆発の進行速度が速すぎると、保護システムが効果を発揮せず、許容できない過圧が発生する可能性があります。

爆発救済の代替手段は 爆発抑制. このタイプの保護では、爆発をできるだけ点火に近い非常に早い段階で検出する必要があります。 検出器を使用して、伝播する火炎の経路への抑制剤の急速な放出を開始し、周囲の境界の完全性が脅かされる程度まで圧力が上昇する前に爆発を効果的に停止します。 ハロンはこの目的で一般的に使用されてきましたが、これらが段階的に廃止されているため、高圧水噴霧システムの使用に注意が払われています. このタイプの保護は非常に高価であり、抑制剤を迅速かつ均一に分配できる比較的小さな容積 (可燃性蒸気または爆発性粉塵を運ぶダクトなど) でしか使用できないため、用途が限られています。

防火のための情報分析

一般的に言えば、火災科学は、安全性の問題を含む工学設計に関する合理的な決定の基礎となる知識ベースを提供できる段階にまで発展したのはごく最近のことです。 伝統的に、火災安全は アドホック 事案が発生した場合には、再発防止のための規制その他の制限を課すことにより、効果的に対応する。 多くの例を引用することができます。 たとえば、1666 年のロンドン大火は、やがて最初の建築規則 (またはコード) の確立と火災保険の開発につながりました。 1972 年と 1974 年にブラジルのサンパウロで発生した高層オフィスビルの火災などの最近の事件では、建築基準法に変更が加えられ、同様の多数の死者が出た火災が将来発生するのを防ぐように組み立てられました。 他の問題も同様の方法で対処されています。 米国カリフォルニア州では、特定の種類のモダンな布張り家具 (特に標準的なポリウレタン フォームを含むもの) に関連する危険性が認識され、最終的にその入手可能性を制御するための厳しい規制が導入されました。

これらは、火災の影響を観察した結果、火災発生時の個人と地域社会の安全を向上させることを目的とした一連の規則を課すことになった単純な事例です。 あらゆる問題に対する行動の決定は、火災事故に関する私たちの知識の分析に基づいて正当化されなければなりません。 問題が現実であることを示す必要があります。 サンパウロの火事のように、この演習は学問的なものもありますが、現代の家具が問題であることを「証明する」などの場合は、関連するコストが賢明に費やされるようにする必要があります。 これには、火災件数、死亡者数、特定のタイプの発火の発生率などの傾向を長年にわたって示すことができる、火災事故に関する信頼できるデータベースが必要です。傾向または変化が重要であり、適切な措置が講じられている。

多くの国では、消防隊は参加した各火災について報告書を提出する必要があります。 英国と米国では、担当官がレポート フォームに記入し、中央組織 (英国の Home Office、米国の National Fire Protection Association、NFPA) に提出します。所定の方法でデータを処理します。 その後、データは政府機関やその他の利害関係者による検査に利用できます。 これらのデータベースは、(たとえば) 主な着火源や最初に着火したアイテムを強調するのに非常に役立ちます。 死亡者の発生率と着火源との関係などを調べたところ、喫煙者の材料によって引き起こされた火災で死亡した人の数は、この方法で発生した火災の数とは著しく釣り合わないことが示されました。

これらのデータベースの信頼性は、消防士が火災調査を行うスキルに依存します。 火災調査は容易な作業ではなく、かなりの能力と知識、特に火災科学の知識が必要です。 英国の消防署には、参加したすべての火災について火災報告書を提出するという法定義務があり、これは担当官にかなりの責任を課しています。 必要な情報を十分に詳細に引き出す必要があるため、フォームの構成は非常に重要です。 NFPA が推奨する「基本インシデント レポート フォーム」は、 防火ハンドブック (コート 1991)。

データは 1980 つの方法で使用できます。1989 つは、火災の問題を特定するため、または公的または私的支出を必要とする可能性のある特定の一連の行動を正当化するために必要な合理的な議論を提供するためです。 長い間確立されたデータベースを使用して、実行されたアクションの効果を示すことができます。 次の 1991 点は、XNUMX 年から XNUMX 年までの NFPA 統計から収集されました (Cote XNUMX)。

1. 家庭用煙感知器は広く使用されており、非常に効果的です (ただし、検出器戦略には大きなギャップが残っています)。

2. 自動スプリンクラーは、生命と財産の損失を大幅に削減します。 携帯型暖房器具や地域暖房器具の使用の増加により、暖房器具が関係する住宅火災が急激に増加しました。

3. 焼夷弾や不審火は 1970 年代のピークから減少し続けましたが、関連する物的損害は減少を止めました。

4. 消防士の死亡事故の多くは、心臓発作や火事場から離れた場所での活動が原因です。

5. 農村地域は、火災による死亡率が最も高い。

6. 布張りの家具、マットレス、または寝具に着火する喫煙材料は、最も致命的な住宅火災のシナリオを生み出します。

7. 米国とカナダの火災死亡率は、すべての先進国の中で最高です。

8. 米国の旧南部の州は、火災による死亡率が最も高い。

9. 高齢者は、火事で死亡するリスクが特に高い。

もちろん、そのような結論は国によって異なりますが、いくつかの共通の傾向があります。 このようなデータを注意深く使用することで、地域社会の火災安全に関する健全な政策を策定する手段を提供できます。 ただし、これらは必然的に「積極的」ではなく「受動的」であることを覚えておく必要があります。 積極的な対策は、詳細な火災危険性評価の後にのみ導入できます。 このような一連の行動は、原子力産業から始まり、リスクが他の産業よりもはるかに容易に定義される化学、石油化学、オフショア産業に移行して、徐々に導入されています。 一般に、ホテルや公共の建物への適用ははるかに困難であり、火災の経過と、火災生成物が建物全体に広がって居住者に影響を与える方法を予測するために、火災モデリング技術を適用する必要があります。 このタイプのモデリングは大きな進歩を遂げていますが、これらの手法を自信を持って使用できるようになるまでには長い道のりがあると言わざるを得ません。 火災安全工学は、信頼できる火災危険性評価ツールが広く利用可能になる前に、火災安全科学の多くの基礎研究を必要としています。

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火災 & 燃焼 さまざまな方法で定義されています。 私たちの目的のために、現象としての燃焼に関連する最も重要なステートメントは次のとおりです。

• 燃焼は、物理的および化学的変換からなる自己持続的な反応の実行を表します。

• 関連する材料は、周囲の酸化剤と反応し、ほとんどの場合、空気中の酸素と反応します。

• 点火には好ましい開始条件が必要です。これは一般に、燃焼の連鎖反応の初期エネルギー需要をカバーするシステムの十分な加熱です。

• 反応の結果はしばしば発熱性です。つまり、燃焼中に熱が放出され、この現象は目に見える燃焼を伴うことがよくあります。

点火 燃焼の自己維持プロセスの最初のステップと見なすことができます。 として発生する可能性があります パイロット点火 （または 強制点火) 現象が外部発火源によって引き起こされた場合、または次のように発生する可能性があります。 自動点火 （または 自己発火) 現象が可燃性物質自体で起こる反応の結果であり、熱放出と相まって発生する場合。

着火の傾向は、経験的パラメータによって特徴付けられます。 発火温度 (すなわち、試験によって決定される、発火のために材料を加熱する必要がある最低温度)。 このパラメーターが、特別なテスト方法で決定されるかどうかに応じて、着火源を使用して、 パイロット発火温度 と 自動発火温度.

パイロット点火の場合、燃焼反応に関与する物質の活性化に必要なエネルギーは、点火源によって供給されます。 しかし、着火に必要な熱量と発火温度との間には直接的な関係はありません。可燃性システムの構成要素の化学組成は発火温度の重要なパラメーターですが、材料のサイズと形状に大きく影響されるためです。 、環境の圧力、気流の条件、着火源のパラメーター、試験装置の幾何学的特徴など。これが、自己発火温度とパイロット発火温度に関する文献で公開されているデータが大幅に異なる可能性がある理由です。

異なる状態の物質の発火メカニズムを簡単に説明することができます。 これには、固体、液体、または気体のいずれかとして材料を調べることが含まれます。

ブリッジ 固体材料 伝導、対流、または放射 (主にそれらの組み合わせによる) のいずれかによって、外部発火源からエネルギーを吸収するか、または表面で分解を開始する内部で発生する熱生成プロセスの結果として加熱されます。

着火させるには 液体、これらは燃焼可能な蒸気空間を表面上に形成する必要があります。 放出された蒸気と気体分解生成物は、液体または固体物質の表面上で空気と混合します。

混合物および/または拡散で発生する乱流は、酸素が表面上および表面上の分子、原子、およびフリーラジカルに到達するのを助けます。これらはすでに反応に適しています。 誘起された粒子は相互作用に入り、その結果、熱が放出されます。 プロセスは着実に加速し、連鎖反応が始まると、材料は発火して燃焼します。

固体可燃物の表面下層での燃焼を くすぶり、固体物質と気体の界面で起こる燃焼反応を 輝きます. 炎で燃やす（または 燃えるような) は、燃焼の発熱反応が気相で進行する過程です。 これは、液体と固体の両方の物質の燃焼に典型的です。

可燃性ガス 気相で自然燃焼します。 ガスと空気の混合物が特定の濃度範囲でのみ発火する可能性があるということは、重要な経験的声明です。 これは、液体の蒸気にも当てはまります。 ガスと蒸気の可燃性の下限と上限は、混合物の温度と圧力、発火源、および混合物中の不活性ガスの濃度によって異なります。

着火源

熱エネルギーを供給する現象は、その起源に関して 1979 つの基本的なカテゴリに分類できます (Sax XNUMX)。

1. 化学反応で発生する熱エネルギー（酸化熱、燃焼熱、溶解熱、自然発熱、分解熱など）

2. 電気熱エネルギー (抵抗加熱、誘導加熱、アークによる熱、電気火花、静電気放電、落雷による熱など)

3.機械的熱エネルギー（摩擦熱、摩擦火花）

4. 核分解によって発生する熱。

以下の議論では、最も頻繁に遭遇する着火源について説明します。

直火

直火は、最も単純で最も頻繁に使用される着火源です。 一般的に使用される多数のツールおよびさまざまなタイプの技術機器は、裸火で動作するか、裸火の形成を可能にします。 バーナー、マッチ、かまど、暖房器具、溶接トーチの炎、壊れたガスやオイルのパイプなどは、実質的に潜在的な発火源と考えられます。 裸火では、主な着火源自体が既存の自己持続燃焼を表しているため、着火メカニズムは本質的に燃焼が別のシステムに広がることを意味します。 裸火の着火源が発火を開始するのに十分なエネルギーを持っていれば、燃焼が始まります。

自然発火

自然に発熱する化学反応は、「内部着火源」として発火・燃焼の危険性を暗示しています。 しかし、自然発熱、自然着火しやすい物質は、二次発火源となり、周囲の可燃物に着火する可能性があります。

自然発火しやすい気体（リン化水素、水素化ホウ素、水素化ケイ素など）や液体（金属カルボニル、有機金属組成物など）もあるが、ほとんどの自然発火は固体物質の表面反応として起こる。 自然発火は、すべての発火と同様に、材料の化学構造に依存しますが、その発生は分散度によって決まります。 大きな比表面積は、反応熱の局所的な蓄積を可能にし、自然発火温度を超える材料の温度上昇に寄与します。

液体が比表面積の大きい固体物質上で空気と接触すると、液体の自然発火も促進されます。 脂肪、特に二重結合を含む不飽和油は、繊維材料やその製品に吸収されたり、植物や動物由来の織物に含浸されたりすると、通常の大気条件下で自然発火する傾向があります。 不燃性繊維または大きな特定の表面を覆い、油で汚染された無機材料から製造されたグラスウールおよびミネラルウール製品の自然発火は、非常に深刻な火災事故を引き起こしています。

自然発火は、主に固体物質の粉塵で観察されています。 熱伝導率の良い金属の場合、発火に必要な局所的な熱の蓄積には、金属を非常に細かく粉砕する必要があります。 粒子サイズが小さくなると、自然発火の可能性が高くなり、一部の金属粉塵 (鉄など) では自然発火が起こります。 石炭粉塵、細かい分布のすす、ラッカーおよび合成樹脂の粉塵を保管および処理する場合、およびそれらを使用して技術的な操作を行う場合は、自然発火の危険を減らすための防火対策に特別な注意を払う必要があります。

自然分解しやすい物質は、自然発火する特殊な能力を示します。 ヒドラジンは、表面積の大きい物質に付着すると、すぐに炎上します。 プラスチック産業で広く使用されている過酸化物は、自然に分解しやすく、分解の結果、危険な着火源となり、爆発的な燃焼を引き起こすことがあります。

特定の化学物質が互いに接触したときに発生する激しい発熱反応は、自然発火の特殊なケースと見なすことができます。 その例としては、濃硫酸とあらゆる有機可燃物との接触、塩素酸塩と硫黄またはアンモニウム塩または酸との接触、有機ハロゲン化合物とアルカリ金属との接触などが挙げられます。 (互換性のない材料）は、特に保管・共同保管の際や、消防法規の整備に細心の注意を払う必要があります。

このような危険なほど高い自然発熱は、場合によっては、不適切な技術的条件 (不十分な換気、低い冷却能力、メンテナンスとクリーニングの不一致、反応の過熱など) が原因であるか、それらによって促進される可能性があることに注意してください。

繊維状の飼料、油性種子、発芽穀物、加工産業の最終製品 (乾燥ビートルート スライス、肥料など) などの特定の農産物は、自然発火の傾向を示します。 これらの材料の自発的な加熱には特別な特徴があります。システムの危険な温度条件は、簡単に制御できない発熱性の生物学的プロセスによって悪化します。

電気着火源

電気エネルギーで作動する動力機械、機器、加熱装置、および変電機器や照明機器は、安全性と要件に関する関連規制に準拠して設置されている場合、通常、周囲に火災の危険をもたらすことはありません。規格の運用中に関連する技術的指示が守られていることを確認してください。 定期的なメンテナンスと定期的な監督により、火災や爆発の可能性が大幅に減少します。 電気機器および配線の火災の最も多い原因は以下のものです。 過負荷, 短絡, 電気火花 & 高い接触抵抗.

過負荷は、配線や電化製品が設計された電流よりも高い電流にさらされたときに発生します。 配線、デバイス、および機器を通過する過電流は、電気システムの過熱したコンポーネントが損傷または破損したり、古くなったり炭化したりして、コードやケーブルのコーティングが溶けたり、金属部分が白熱したり、可燃性の構造物が燃えたりするような過熱につながる可能性があります。ユニットが着火し、条件によっては周囲に火を広げます。 過負荷の最も頻繁な原因は、接続されているコンシューマーの数が許可されている数より多いか、その容量が規定値を超えていることです。

電気システムの動作の安全性は、短絡によって最も頻繁に危険にさらされます。 それらは常に損傷の結果であり、電気配線の部品または機器が同じ電位レベルまたはさまざまな電位レベルにあり、互いに絶縁され、アースから絶縁されている場合に発生します。 この接触は、金属同士の接触として直接発生する場合もあれば、電気アークによって間接的に発生する場合もあります。 短絡の場合、電気システムの一部のユニットが互いに接触すると、抵抗がかなり低くなり、その結果、電流の強度が非常に高くなり、おそらく数桁低くなります。 大規模な短絡による過電流時に放出される熱エネルギーは、短絡の影響を受けたデバイスで火災を引き起こし、周囲の材料や機器が発火し、建物に延焼する可能性があります。

電気火花は小さな性質の熱エネルギー源ですが、経験的に示されているように、発火源として頻繁に機能します。 通常の作業条件下では、ほとんどの電化製品は火花を放出しませんが、特定のデバイスの動作には通常火花が伴います。

スパークは、その発生ゾーンでガス、蒸気、または粉塵の爆発的な濃度が発生する可能性がある場所で、最も危険をもたらします。 したがって、動作中に通常火花を放出する機器は、火花が発火しない場所にのみ設置することが許可されています。 それ自体では、火花のエネルギー含有量は、環境内の物質の着火や爆発の開始には不十分です。

電気システムにおいて、電流が流れる構造単位間に完全な金属接触がない場合、この箇所で高い接触抵抗が発生します。 この現象は、ほとんどの場合、接合部の不完全な構造または非職人的な取り付けによるものです。 動作中のジョイントの外れや自然摩耗も、高い接触抵抗の原因となる場合があります。 抵抗が増加した場所を流れる電流の大部分は、熱エネルギーに変換されます。 このエネルギーを十分に放散できない場合 (およびその理由を排除できない場合)、極端に温度が上昇し、周囲を危険にさらす火災状態につながる可能性があります。

デバイスが誘導の概念に基づいて動作する場合 (エンジン、ダイナモ、変圧器、リレーなど)、適切に計算されていない場合、動作中に渦電流が発生する可能性があります。 渦電流により構造体（コイルとその鉄芯）が温まり、絶縁物に引火して機器が焼損する恐れがあります。 高電圧機器の周囲の金属構造ユニットでも、渦電流が発生し、これらの有害な結果が生じる可能性があります。

静電気火花

静電気帯電は、もともと電気的に中性である (そして電気回路から独立している) あらゆる物質が正または負に帯電するプロセスです。 これは、次の XNUMX つの方法のいずれかで発生する可能性があります。

1.      分離充電、減算極性の電荷がXNUMXつの物体に同時に蓄積するように

2.      通りすがりに充電、通過する電荷が反対の極性符号の電荷を残すように

3.      取り上げて充電、体が外部から電荷を受け取るように。

これらの XNUMX つの帯電方法は、接触後の分離、分割、切断、粉砕、移動、摩擦、パイプ内の粉体および流体の流れ、衝突、圧力の変化、状態の変化、光イオン化、熱イオン化、静電分布または高電圧放電。

上記のプロセスのいずれかの結果として、導電体と絶縁体の両方で静電気帯電が発生する可能性がありますが、ほとんどの場合、不要な電荷の蓄積は機械的プロセスが原因です。

静電気の帯電とそれに起因する火花放電による多数の有害な影響とリスクから、特に XNUMX つのリスクを挙げることができます。 .

電子機器は、充電による放電エネルギーが十分に高く、半導電性部品の入力が破壊されると、まず第一に危険にさらされます。 過去 XNUMX 年間の電子ユニットの開発に続いて、このリスクが急速に増加しています。

火災または爆発の危険性の発生には、XNUMX つの条件の空間と時間の一致が必要です: 可燃性媒体の存在と、発火能力のある放電です。 この危険は主に化学産業で発生します。 いわゆる基準に基づいて推定することができます。 危険物の火花感受性 (最小着火エネルギー）、充電の程度によって異なります。

これらのリスク、すなわち、技術的なトラブルから死亡事故を伴う大惨事に至るまで、さまざまな結果をもたらすリスクを軽減することが重要な課題です。 静電気帯電の影響を防ぐには、次の XNUMX つの方法があります。

1. 充電プロセスの開始を防止する (明らかですが、通常、実現するのは非常に困難です)

2. 危険な放電 (またはその他のリスク) の発生を防ぐために電荷の蓄積を制限します。

雷は自然界の大気電気現象であり、発火源と見なされる場合があります。 雲で生成された静電気は、地球に向かって均等化されます (落雷）、高エネルギー放電を伴います。 落雷した場所やその周辺の可燃物に引火し、燃え尽きるおそれがあります。 稲妻のいくつかのストロークでは、非常に強いインパルスが生成され、エネルギーはいくつかの段階で均等化されます。 場合によっては、長時間持続する電流が流れ始め、10 A のオーダーに達することもあります。

機械的熱エネルギー

技術的な練習は着実に摩擦と結びついています。 機械の動作中に摩擦熱が発生し、システム内に熱が蓄積する程度に熱損失が制限されると、システムの温度が環境にとって危険な値まで上昇し、火災が発生する可能性があります。

摩擦火花は通常、金属の技術的操作で大きな摩擦 (研削、チッピング、切断、打撃) が原因で発生するか、金属製の物体やツールが硬い床に落下または落下するため、または研削作業中に、研削の影響下で材料内の金属汚染が原因で発生します。 . 発生する火花の温度は通常、従来の可燃性物質の発火温度よりも高くなります (鋼からの火花では 1,400 ～ 1,500 °C、銅ニッケル合金からの火花では 300 ～ 400 °C)。 ただし、着火能力は、着火する物質と物質の全体の熱量と最低着火エネルギーにそれぞれ依存します。 摩擦火花は、可燃性ガス、蒸気、粉塵が危険な濃度で存在する空域での実際の火災の危険性を意味することが実際に証明されています。 したがって、このような状況下では、火花を発生しやすい材料の使用や、機械的な火花を発生させるプロセスは避ける必要があります。 このような場合、火花を出さない工具、つまり木、革、またはプラスチック材料で作られた工具、または低エネルギーの火花を生成する銅および青銅合金の工具を使用することによって、安全が確保されます。

高温の表面

実際には、機器やデバイスの表面は、通常または誤動作によって危険な程度に加熱される場合があります。 オーブン、炉、乾燥装置、廃ガス排出口、蒸気パイプなどは、爆発性のある空間で火災を引き起こすことがよくあります。 さらに、それらの高温の表面は、それらに近づいたり接触したりすることによって、可燃物に着火する可能性があります。 予防のために、安全な距離を守る必要があり、定期的な監督と保守により、危険な過熱の発生の可能性が減少します。

材料および製品の火災危険

可燃性システム内の可燃性物質の存在は、明らかな燃焼状態を表しています。 燃焼現象と燃焼プロセスのフェーズは、基本的に、関連する材料の物理的および化学的特性に依存します。 したがって、さまざまな材料や製品の性質や特性に関して、その可燃性を調査することは理にかなっているように思われます。 このセクションでは、材料のグループ化の順序付けの原則は、理論的な概念ではなく技術的な側面によって管理されます (NFPA 1991)。

木材および木製品

木材は、人間の環境で最も一般的な素材の XNUMX つです。 木材は、住宅、建築構造物、家具、消費財のほか、紙などの製品や化学産業でも広く使用されています。

木材および木材製品は可燃性であり、高温の表面に接触し、熱放射、裸火、またはその他の着火源にさらされると、燃焼の状態に応じて、炭化、グロー、発火、または燃焼します。 その応用分野を広げるためには、燃焼特性の向上が求められています。 木材から製造された構造単位を難燃性にするために、それらは通常、難燃剤で処理されます (例えば、飽和、含浸、表面コーティングの提供)。

各種木材の燃焼性の最も重要な特徴は着火温度です。 その値は、木材の特性のいくつかと測定の試験条件、すなわち木材サンプルの密度、湿度、サイズと形状、および発火源、暴露時間、暴露強度、および試験中の雰囲気に強く依存します。 . 興味深いことに、さまざまな試験方法によって決定される発火温度が異なることに注意してください。 経験上、清潔で乾燥した木材製品は発火する傾向が非常に低いことが示されていますが、換気が不十分な部屋にほこりや油の多い廃木材を保管することで自然発火による火災が発生することが知られています。 含水率が高いほど発火温度が上昇し、木材の燃焼速度が低下することが経験的に証明されています。 木材の熱分解は複雑なプロセスですが、その段階は次のように明確に観察できます。

• 質量損失を伴う熱分解は、120 ～ 200 °C の範囲ですでに始まります。 水分が放出され、不燃性分解物が燃焼空間で発生します。

• 200～280℃では着火源の熱エネルギーを吸収しながら主に吸熱反応が起こります。

• 280 ～ 500 °C では、分解生成物の発熱反応が主要なプロセスとして着実に加速し、炭化現象が観察される場合もあります。 この温度域では、すでに持続燃焼が発達しています。 着火後は、炭化層の断熱性に優れているため、燃焼が安定しません。 その結果、より深い層のウォーミングアップは制限され、時間がかかります。 可燃性分解生成物の浮上が促進されると、燃焼が完了します。

• 500 °C を超える温度では、木炭が残留物を形成します。 追加の発光中に、固体の無機物を含む灰が生成され、プロセスは終了します。

繊維・テキスタイル

人々の身の回りにある繊維素材から作られる織物の多くは可燃性です。 衣類、家具、建築環境の一部または全部がテキスタイルで構成されています。 それらがもたらす危険性は、製造、加工、保管中、および着用中に存在します。

テキスタイルの基本的な素材は、天然と人工の両方です。 合成繊維は、単独で、または天然繊維と混合して使用されます。 植物由来の天然繊維 (綿、麻、ジュート、亜麻) の化学組成は可燃性のセルロースであり、これらの繊維は比較的高い発火温度 (<< 400°C) を持っています。 高温にすると炭化するが溶けないという利点があります。 これは、火傷の負傷者の治療に特に有利です。

動物由来のタンパク質ベースの繊維 (羊毛、絹、髪) の火災危険性は、植物由来の繊維よりもさらに有利です。なぜなら、着火にはより高い温度 (500 ～ 600 °C) が必要であり、同じ条件で、それらの燃焼はそれほど集中的ではありません。

ポリマー製品の非常に優れた機械的特性を利用するプラスチック産業は、繊維産業でも注目を集めています。 アクリル、ポリエステル、および熱可塑性合成繊維（ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン）の特性の中で、燃焼に関連する特性は最も有利ではありません。 それらのほとんどは、発火温度が高い (<< 400-600 °C) にもかかわらず、熱にさらされると溶け、容易に発火し、激しく燃え、燃えると落下または溶け、かなりの量の煙と有毒ガスを放出します。 これらの燃焼特性は、天然繊維の添加によって改善される可能性があります。 混紡織物. さらに、難燃剤を使用して処理を行います。 産業用繊維製品や防熱服の製造には、無機の不燃性繊維製品 (ガラス繊維や金属繊維を含む) がすでに大量に使用されています。

テキスタイルの最も重要な火災危険特性は、発火性、火炎拡散、発熱、有毒な燃焼生成物に関連する特性です。 それらを決定するために、特別なテスト方法が開発されました。 得られた試​​験結果は、これらの製品の適用分野 (テントおよびフラット、家具、車両の室内装飾品、衣服、カーペット、カーテン、熱および天候に対する特別な保護服) に影響を与えるだけでなく、それらの使用におけるリスクを制限するための規定にも影響を与えます。 産業研究者の重要な仕事は、難燃剤で処理された高温に耐え（非常に燃焼性が高く、発火時間が長く、火炎伝播速度が遅く、熱放出速度が遅い）、少量の有毒な燃焼生成物を生成するテキスタイルを開発することです。 、およびそのような材料の燃焼による火災事故の悪影響を改善します。

可燃性および可燃性の液体

発火源が存在する場合、可燃性および可燃性の液体は潜在的な危険源です。 第１に、そのような液体の上の閉じたまたは開いた蒸気空間は、火災および爆発の危険をもたらす。 物質が蒸気と空気の混合物中に適切な濃度で存在する場合、燃焼、さらには爆発が起こる可能性があります。 このことから、次の場合、可燃性および可燃性液体のゾーンでの燃焼および爆発を防ぐことができるということになります。

• 発火源、空気、酸素は除外されます。 また

• 酸素の代わりに不活性ガスが周囲に存在します。 また

• 液体が密閉容器または密閉システムに保管されている (図 1 を参照)。 また

• 適切な換気により、危険な蒸気濃度の発生が防止されます。

図 1. 可燃性および可燃性の液体を貯蔵するための一般的なタイプのタンク。

実際には、可燃性および可燃性液体の危険性に関連して、多数の材料特性が知られています。 これらは、クローズド カップとオープン カップの引火点、沸点、発火温度、蒸発速度、燃焼性濃度の上限と下限 (可燃性または爆発限界)、空気と比較した蒸気の相対密度、および燃焼に必要なエネルギーです。蒸気の発火。 これらの要因は、さまざまな液体の発火に対する感度に関する完全な情報を提供します。

ほぼ世界中で、大気条件下での標準試験によって決定されるパラメータである引火点が、液体 (および比較的低温で液体として振る舞う物質) をリスクのカテゴリに分類するための基礎として使用されています。 液体の保管、取り扱い、技術的プロセス、およびそれらのゾーンに設置される電気機器の安全要件は、可燃性と可燃性のカテゴリごとに詳しく説明する必要があります。 技術機器周辺のリスクゾーンも、各カテゴリで特定する必要があります。 システムの温度と圧力に応じて、XNUMX つの可燃限界の間の濃度範囲内で、火災と爆発が発生する可能性があることが経験的に示されています。

ガス

すべての物質は、特定の温度と圧力の下で気体になる可能性がありますが、実際に気体と見なされるのは、常温 (~20 °C) および通常の大気圧 (~100 kPa) で気体状態にある物質です。

火災および爆発の危険性に関して、ガスは XNUMX つの主なグループに分類されます。 燃料 & 不燃性ガス. 実際に受け入れられている定義によれば、可燃性ガスは、燃焼に必要な条件が存在する場合、通常の酸素濃度で空気中で燃焼するガスです。 発火は、特定の温度以上で、必要な発火温度で、特定の濃度範囲内でのみ発生します。

不燃性ガスとは、酸素中でも空気中でも燃焼しないガスのことです。 これらのガスの一部は燃焼をサポートし (酸素など)、残りの部分は燃焼を抑制します。 燃焼をサポートしない不燃性ガスは呼ばれます 不活性ガス (窒素、希ガス、二酸化炭素など)。

経済効率を達成するために、コンテナまたは輸送船で貯蔵および輸送されるガスは、通常、圧縮、液化、または冷却凝縮（極低温）状態にあります。 基本的に、ガスに関しては、容器に入っているときと容器から放出されたときの XNUMX つの危険な状況があります。

貯蔵容器内の圧縮ガスの場合、外部熱によって容器内の圧力が大幅に上昇し、極端な過圧によって爆発が生じる可能性があります。 気体貯蔵容器は、通常、気相と液相を含む。 圧力と温度の変化により、液相の拡張により蒸気空間がさらに圧縮されますが、液体の蒸気圧は温度の上昇に比例して増加します。 これらのプロセスの結果、非常に危険な圧力が発生する可能性があります。 貯蔵容器は、一般に、過圧除去装置の適用を収容する必要があります。 これらは、高温による危険な状況を緩和することができます。

貯蔵容器の密閉が不十分であったり、破損している場合、ガスは自由空気層に流出し、空気と混合し、その量と流れ方によっては、爆発的な大きな空気層を形成する可能性があります。 漏れのある貯蔵容器の周囲の空気は、呼吸に適さない可能性があり、一部のガスの毒性効果や酸素濃度の希釈により、近くにいる人々に危険を及ぼす可能性があります。

ガスによる潜在的な火災の危険性と安全な操作の必要性を念頭に置いて、特に産業消費者のために、貯蔵または使用されるガスの次の特徴について詳細な知識を得る必要があります。ガスの化学的および物理的特性、発火温度、可燃性の濃度の下限と上限、容器内のガスの危険パラメータ、屋外に放出されたガスによって引き起こされる危険な状況の危険因子、必要な安全地帯の範囲、およびとられるべき特別な措置消火に関連する可能性のある緊急事態の場合。

化学品

化学物質の危険なパラメーターに関する知識は、安全な作業の基本条件の XNUMX つです。 火災の危険性に関連する物理的および化学的特性が考慮されている場合にのみ、火災に対する保護のための予防措置および要件を詳述することができます。 これらの特性のうち、最も重要なものは次のとおりです。 着火性; 他の物質、水または空気と反応する能力; 腐食の傾向; 毒性; そして放射能。

化学物質の特性に関する情報は、メーカーが発行するテクニカル データ シートや、有害化学物質のデータを含むマニュアルやハンドブックから入手できます。 これらは、材料の一般的な技術的特徴だけでなく、危険パラメータの実際の値（分解温度、発火温度、燃焼の限界濃度など）、それらの特別な挙動、保管および火災の要件に関する情報をユーザーに提供します。戦闘、および応急処置と医学的治療の推奨事項。

潜在的な火災の危険性としての化学物質の毒性は、XNUMX つの方法で作用する可能性があります。 第一に、特定の化学物質自体の高い毒性は、火災の際に危険である可能性があります. 第二に、火災ゾーン内にそれらが存在すると、消火活動が効果的に制限される可能性があります。

酸化剤 (硝酸塩、塩素酸塩、無機過酸化物、過マンガン酸塩など) は、それ自体が不燃性であっても、可燃性物質の着火や、激しい、場合によっては爆発的な燃焼に大きく寄与します。

不安定な物質のグループには、激しい発熱反応で自発的または非常に容易に重合または分解する化学物質 (アセトアルデヒド、エチレンオキシド、有機過酸化物、シアン化水素、塩化ビニル) が含まれます。

水や空気に敏感な素材は非常に危険です。 これらの物質（酸化物、水酸化物、水素化物、無水物、アルカリ金属、リンなど）は、通常の大気中に常に存在する水や空気と相互作用し、非常に高い発熱を伴う反応を開始します。 可燃物であれば自然発火します。 しかし、燃焼を開始する可燃成分が爆発し、周囲の可燃物に拡散する可能性があります。

腐食性物質（硫酸、硝酸、過塩素酸などの無機酸、およびフッ素、塩素、臭素、ヨウ素などのハロゲン）の大半は強力な酸化剤ですが、同時に生物に非常に強い破壊的影響を及ぼします。したがって、消火のために特別な措置を講じる必要があります。

放射性元素および化合物の危険な特性は、それらから放出される放射線がいくつかの点で有害であり、そのような物質自体が火災の危険性があるという事実によって増大します。 火災により、関連する放射性物体の構造的封じ込めが損傷した場合、λ線放射物質が放出される可能性があります。 それらは非常に強力な電離効果を持つことができ、生物を致命的に破壊することができます. 原子力事故は火災を伴うことがあり、その分解生成物は放射性 (α および β 放射) 汚染物質を吸着によって結合します。 これらが体内に侵入すると、救助活動に参加している人々に永久的な傷害を与える可能性があります。 このような物質は非常に危険です。なぜなら、影響を受けた人は感知器官によって放射線を感知せず、一般的な健康状態は悪化していないように見えるからです。 放射性物質が燃焼した場合、現場の放射能、分解生成物、および消火に使用される水を、放射性信号装置を使用して常に監視する必要があることは明らかです。 これらの要因の知識は、介入の戦略とすべての追加操作のために考慮されなければなりません. 放射性物質を取り扱い、保管する建物、および放射性物質を技術的に使用する建物は、耐火性の高い不燃材料で建設する必要があります。 同時に、火災を検知し、信号を出し、消火するための高品質の自動設備を提供する必要があります。

爆発物および発破剤

爆発物は、多くの軍事および産業目的で使用されています。 これらは化学物質および混合物であり、強い機械的力 (衝突、衝撃、摩擦) の影響を受けるか、発火を開始すると、非常に急速な酸化反応 (例: 1,000 ～ 10,000 m/s) によって突然大量のガスに変化します。 これらのガスの体積は、すでに爆発した爆発物の体積の倍数であり、周囲に非常に高い圧力をかけます。 爆発中、高温 (2,500 ～ 4,000 °C) が発生する可能性があり、爆発ゾーン内の可燃性物質の発火を促進します。

さまざまな爆発物の製造、輸送、および保管は、厳格な要件によって管理されています。 例としては、NFPA 495、爆発物コードがあります。

軍事および産業目的で使用される爆発物に加えて、誘導発破材料および火工品も危険物として扱われます。 一般に、爆発性物質の混合物（ピクリン酸、ニトログリセリン、ヘキソゲンなど）がよく使用されますが、爆発する可能性のある物質の混合物（黒色火薬、ダイナマイト、硝酸アンモニウムなど）も使用されています。 テロ行為の過程で、プラスチック材料はよく知られるようになり、本質的には、ブリサンと可塑化材料（さまざまなワックス、ワセリンなど）の混合物です。

爆発性物質の場合、火災に対する最も効果的な保護方法は、周囲から発火源を排除することです。 いくつかの爆発性物質は、水または酸化する能力を持つさまざまな有機物質に敏感です。 これらの材料については、保管条件の要件および他の材料と同じ場所に保管するための規則を慎重に検討する必要があります。

金属

ほぼすべての金属は、特定の条件下で大気中で燃焼することができることが実際に知られています。 構造的に厚い鋼とアルミニウムは、火災時の挙動に基づいて、不燃性として明確に評価されます。 ただし、アルミニウム、細かい分布の鉄、および細い金属繊維からの金属綿の粉塵は、容易に発火し、激しく燃焼する可能性があります。 アルカリ金属 (リチウム、ナトリウム、カリウム)、アルカリ土類金属 (カルシウム、マグネシウム、亜鉛)、ジルコニウム、ハフニウム、チタンなどは、粉末、ファイリング、または薄い帯の形で非常に簡単に発火します。 一部の金属は非常に感度が高く、空気とは別に、不活性ガス雰囲気または金属に対して中性の液体の下で保管されます。

可燃性金属および燃焼するように調整されたものは、可燃性および可燃性液体の燃焼から観察されるよりもかなり多量の熱を放出する高速酸化プロセスである非常に激しい燃焼反応を生成します。 沈降粉末の場合、白熱点火の予備段階に続く金属粉塵の燃焼は、急速燃焼に発展する可能性があります。 巻き上げられた粉塵や雲状の粉塵が発生すると、深刻な爆発が発生する可能性があります。 一部の金属 (マグネシウムなど) の燃焼活性と酸素への親和性は非常に高いため、着火後、可燃物から発生した消火に使用される特定の媒体 (窒素、二酸化炭素、蒸気雰囲気など) で燃焼し続けます。固体および液体。

金属火災を消火することは、消防士にとって特別な仕事です。 適切な消火剤の選択とそれを適用するプロセスは非常に重要です。

金属の火災は、非常に早期の発見、最も効果的な方法を使用した消防士の迅速かつ適切な行動、および可能であれば、燃焼ゾーンからの金属およびその他の可燃性物質の除去、または少なくともそれらの減少によって制御することができます。量。

放射性金属 (プルトニウム、ウラン) が燃焼するときは、放射線に対する保護に特別な注意を払う必要があります。 有毒な分解生成物が生体に浸透するのを防ぐために、予防措置を講じる必要があります。 たとえば、アルカリ金属は水と激しく反応するため、粉末消火剤のみで消火できます。 マグネシウムの燃焼は、水、二酸化炭素、ハロン、または窒素ではうまく消火できず、さらに重要なことに、これらの薬剤が消火に使用されると、危険な状況はさらに深刻になります. うまく適用できる唯一の薬剤は、希ガスまたは場合によっては三フッ化ホウ素です。

プラスチックとゴム

プラスチックは、合成または天然素材の改変によって生成される高分子有機化合物です。 重合反応、重付加反応、または重縮合反応によって生成されるこれらの高分子材料の構造と形状は、それらの特性に大きく影響します。 熱可塑性樹脂 (ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレートなど) の鎖分子は直鎖状または分岐状であり、エラストマー (ネオプレン、ポリスルフィド、イソプレンなど) は軽く架橋されていますが、熱硬化性プラスチックは（デュロプラスチック：ポリアルキド、エポキシ樹脂、ポリウレタンなど）は密に架橋されています。

天然カウチュークはゴム産業で原料として使用され、加硫後にゴムが製造されます。 天然のシャウチューと構造が似ている人工カウチューは、ブタジエンのポリマーおよびコポリマーです。

日常生活のほぼすべての分野で使用されるプラスチックとゴムから、製品の範囲は着実に広がっています。 このグループの材料の多種多様で優れた技術的特性を利用することで、さまざまな建築構造物、家具、衣服、日用品、車両や機械の部品などのアイテムが生まれます。

通常、有機物としてプラスチックやゴムなども可燃物とされています。 それらの火災挙動の説明のために、特別な方法でテストできる多くのパラメーターが使用されます。 これらのパラメーターの知識があれば、それらの適用分野 (決定、指摘、設定) を割り当てることができ、火災安全規定を詳しく説明することができます。 これらのパラメーターは、可燃性、着火性、発煙性、有毒ガスの発生しやすさ、燃えるドリップです。

多くの場合、プラスチックの発火温度は木材やその他の材料よりも高くなりますが、ほとんどの場合、より簡単に発火し、燃焼はより速く、より激しく行われます。 プラスチックの火災は、視界を著しく制限し、さまざまな有毒ガス (塩酸、ホスゲン、一酸化炭素、シアン化水素、亜硝酸ガスなど) を発生させる大量の濃い煙が放出されるという不快な現象を伴うことがよくあります。 熱可塑性材料は燃焼中に溶けて流れ、その場所 (天井に取り付けられている場合) によっては滴が生成され、燃焼領域に残り、下の可燃性材料に発火する可能性があります。

燃焼特性の改善は複雑な問題であり、プラスチック化学の「重要な問題」です。 難燃剤は燃焼性を阻害し、着火が遅くなり、燃焼速度が低下し、火炎伝播が遅くなります。 同時に、煙の量と光学密度が高くなり、生成される混合ガスの毒性が高くなります。

ダスト

物理的状態に関しては、ダストは固体物質に属しますが、その物理的および化学的性質は、コンパクトな形状の同じ物質とは異なります。 労働災害や災害は、粉塵爆発が原因であることが知られています。 金属などの通常の形では不燃性の物質は、低エネルギーであっても、発火源の影響を受けると、空気と混合した粉塵の形で爆発を引き起こす可能性があります。 爆発の危険性は、可燃性物質の粉塵にも存在します。

粉塵は、空中に浮いているときだけでなく、落ち着いたときにも爆発の危険があります。 ほこりの層では、熱が蓄積する可能性があり、粒子の反応能力が高まり、熱伝導率が低下する結果として、内部でゆっくりとした燃焼が発生する可能性があります。 すると、閃光によって粉塵が舞い上がり、粉塵爆発の可能性が高まります。

細かい分布の浮遊粒子は、より深刻な危険をもたらします。 可燃性ガスや蒸気の爆発特性と同様に、粉塵にも爆発が発生する可能性のある空気粉塵濃度の特別な範囲があります。 爆発濃度の下限値と上限値、および濃度範囲の幅は、粒子のサイズと分布によって異なります。 粉塵濃度が爆発に至る最高濃度を超えると、粉塵の一部が火によって破壊されずに熱を吸収するため、発生する爆発圧力は最大値未満のままになります。 空気の水分量も爆発の発生に影響します。 湿度が高いと、ほこりの雲の発火温度は、湿気の蒸発に必要な熱量に比例して上昇します。 不活性な異物が粉塵の雲に混入すると、粉塵と空気の混合物の爆発性が低下します。 燃焼に必要な酸素濃度が低くなるため、空気とダストの混合物に不活性ガスが混合されている場合でも、効果は同じです。

最小の着火エネルギーであっても、すべての着火源が粉塵雲に着火する可能性があることが経験的に示されています (裸火、電気アーク、機械的または静電火花、高温面など)。 実験室で得られたテスト結果によると、粉塵雲の発火に必要なエネルギーは、可燃性蒸気と空気の混合物の場合よりも 20 倍から 40 倍高くなります。

堆積した粉塵の爆発の危険性に影響を与える要因は、粉塵層の物理的および熱工学的特性、粉塵のグロー温度、および粉塵層によって放出される分解生成物の発火特性です。

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歴史は、火が暖房や調理には役立ったが、多くの都市で大きな被害をもたらしたことを教えてくれます。 多くの家、主要な建物、時には都市全体が火事で破壊されました。

最初の防火対策の 872 つは、夜が明ける前にすべての火災を消火するという要件でした。 例えば、1978 年にイングランドのオックスフォードで、当局は日没時に外出禁止のベルを鳴らし、市民にその夜の屋内の火をすべて消すように命じた (Bugbee XNUMX)。 確かに、門限という言葉はフランス語に由来します 門限 これは文字通り「覆い焼き」を意味します。

火災の原因は、多くの場合、燃料と着火源を一緒にする人間の行動の結果です (例えば、暖房器具の隣に置かれた紙くずや裸火の近くで使用される揮発性可燃性液体)。

火災には、燃料、発火源、および燃料と発火源を空気または他の酸化剤の存在下で一緒にする何らかのメカニズムが必要です。 燃料負荷を減らし、発火源を排除し、燃料と発火の相互作用を防止するための戦略を立てることができれば、火災による損失と人間の死傷を減らすことができます。

近年、火災問題に対処する上で最も費用対効果の高い対策のXNUMXつとして、防火がますます重視されています。 多くの場合、火災が発生してから制御または消火するよりも、火災の発生を防ぐ方が簡単 (かつ安価) です。

これは、 防火概念ツリー (NFPA 1991; 1995a) 米国の NFPA によって開発されました。 火災安全の問題に対するこの体系的なアプローチは、職場での火災による死亡を減らすなどの目的が、火災の発火を防止するか、火災の影響を管理することによって達成できることを示しています。

防火は必然的に人間の行動を変えることを意味します。 これには、最新のトレーニングマニュアル、基準、およびその他の教育資料を使用して、管理者がサポートする火災安全教育が必要です。 多くの国では、そのような戦略は法律によって強化されており、企業は労働者に対する労働安全衛生への取り組みの一環として、法律で定められた防火目標を達成する必要があります。

火災安全教育については、次のセクションで説明します。 しかし、今では商工業において防火の重要な役割が明確に証明されています。 次の情報源が国際的に大いに活用されています。 プロセス産業における損失防止、第 1 巻および第 2 巻 (1980 年)。 NFPA 1 - 防火コード （1992）; 労働安全衛生管理規程 (ECD 1992); と 防火ハンドブック NFPA の (Cote 1991)。 これらは、生命と財産の損失を最小限に抑えるために、各国政府、企業、保険会社によって開発された多くの規制、基準、トレーニング資料によって補完されています。

火災安全教育と実践

火災安全教育プログラムが効果的であるためには、安全に対する主要な企業方針のコミットメントと、次のステップを含む効果的な計画の策定が必要です。 (b) 設計および実装段階。 (c) プログラム評価フェーズ - 有効性の監視。

目標と目的

Gratton (1991) は、火災安全教育に関する重要な記事で、目標、目的、および実施の実践または戦略の違いを定義しました。 目標は、職場で「火災の数を減らし、それによって労働者の死傷を減らし、企業への経済的影響を減らす」と言える一般的な意思表示です。

全体的な目標の人材と財務の部分は相容れないものではありません。 現代のリスク管理慣行は、効果的な損失管理慣行を通じて労働者の安全を改善することは、会社に経済的利益をもたらし、地域社会に利益をもたらすことを実証しています。

これらの目標は、特定の企業とその従業員のための特定の火災安全目標に変換する必要があります。 測定可能でなければならないこれらの目標には、通常、次のようなステートメントが含まれます。

• 労働災害とそれに伴う火災を減らす

• 火災による死傷者を減らす

• 会社の物的損害を軽減します。

多くの企業では、事業中断コストの削減や法的責任の最小化など、追加の目的が存在する場合があります。

一部の企業では、地元の建築基準法および基準に準拠していれば、火災安全の目的を確実に達成できると考える傾向があります。 ただし、このような規則は、火災が発生することを前提として、生命の安全に集中する傾向があります。

現代の火災安全管理は、絶対的な安全性は現実的な目標ではないと理解していますが、測定可能なパフォーマンス目標を次のように設定しています。

• 効果的な防火により火災事故を最小限に抑える

• 効果的な緊急設備と手順により、火災事故の規模と結果を制限する効果的な手段を提供する

• 大規模な予期せぬ火災、特に地震や山火事などの自然災害から生じる火災を防ぐために、保険を使用してください。

設計と実装

防火のための防火教育プログラムの設計と実施は、十分に計画された戦略の策定と、人々の効果的な管理と動機付けに大きく依存しています。 火災安全プログラムを成功させるためには、その完全な実施に対する強力かつ絶対的な企業のサポートが必要です。

戦略の範囲は、Koffel (1993) と NFPA の 産業火災危険ハンドブック (リンビル 1990)。 それらには以下が含まれます：

• すべての会社の従業員に火災安全に関する会社の方針と戦略を推進する

• すべての潜在的な火災シナリオを特定し、適切なリスク軽減措置を実施する

• 特定の業界におけるケアの標準を定義するすべての地域のコードと基準を監視する

• 損失管理プログラムを運用して、パフォーマンス目標と比較するためにすべての損失を測定する

• 適切な防火および緊急対応技術に関するすべての従業員のトレーニング。

• 実施戦略の国際的な例には次のようなものがあります。

• 英国の防火協会 (FPA) が運営するコースで、防火のヨーロッパ ディプロマ (Welch 1993) につながります。

• 企業がリスク評価を行い、防火プログラムを開発するのを支援するために、スウェーデン防火協会の子会社である SweRisk を設立した (Jernberg 1993)

• 日本の消防庁が開発した基準に合わせて、日本の防火に大規模な市民と労働者が関与している (Hunter 1991)

• を使用した米国での防火訓練 消防教育ハンドブック (NFPA 1983) および 消防教育マニュアル (オスターハウス 1990)。

火災安全教育プログラムの有効性を測定することは非常に重要です。 この測定は、必要に応じて、さらなるプログラムの資金調達、開発、および調整の動機を提供します。

火災安全教育の監視と成功の最も良い例は、おそらく米国でしょう。 の やけどしないことを学ぶ^Ò 火災の危険性についてアメリカの若者を教育することを目的としたプログラムは、NFPA の公教育部門によって調整されています。 1990 年の監視と分析により、火災安全教育プログラムで学んだ適切な人命安全行動の結果、合計 194 人の命が救われたことが確認されました。 救われたこれらの命の約 30% は、 やけどしないことを学ぶ^Ò プログラム。

米国での住宅用煙探知器の導入と火災安全教育プログラムも、同国の住宅火災による死者数が 6,015 年の 1978 人から 4,050 年の 1990 人に減少した主な理由として示唆されている (NFPA 1991)。

産業用ハウスキーピングの実践

産業分野では、Lees (1980) が国際的権威です。 彼は、今日の多くの業界で、非常に多くの人命が失われたり、重傷を負ったり、物的損害が発生したりする可能性が、以前よりもはるかに大きくなっていると指摘しました。 特に石油化学産業や原子力産業では、大規模な火災、爆発、有毒物質の放出が発生する可能性があります。

したがって、防火は火災の発火を最小限に抑えるための鍵です。 現代の産業プラントは、以下の適切に管理されたプログラムを通じて、優れた火災安全記録を達成できます。

• ハウスキーピングと安全検査

• 従業員の防火訓練

• 機器のメンテナンスと修理

• セキュリティと放火防止 (Blye and Bacon 1991)。

商業施設および工業施設での防火のためのハウスキーピングの重要性に関する有用なガイドは、NFPA の Higgins (1991) によって提供されています 防火ハンドブック.

可燃性負荷を最小限に抑え、発火源への暴露を防ぐための適切なハウスキーピングの価値は、産業施設での火災リスクを評価するために使用される最新のコンピューター ツールで認識されています。 オーストラリアの FREM (Fire Risk Evaluation Method) ソフトウェアは、ハウスキーピングを主要な火災安全要因として特定しています (Keith 1994)。

熱利用設備

商工業における熱利用設備には、オーブン、炉、キルン、脱水機、乾燥機、クエンチタンクなどがあります。

NFPAでは 産業火災危険ハンドブック, Simmons (1990) は、暖房器具の火災の問題を次のように特定しました。

1. 近くに保管されている可燃物に引火する可能性
2. 未燃燃料または不完全燃焼による燃料の危険
3. 機器の故障につながる過熱
4. 可燃性溶剤、固形物、またはその他の処理中の製品の発火。

これらの火災の問題は、適切なハウスキーピング、適切な制御とインターロック、オペレーターのトレーニングとテスト、および効果的な防火プログラムにおける清掃とメンテナンスの組み合わせによって克服できます。

熱利用機器のさまざまなカテゴリに関する詳細な推奨事項は、NFPA の 防火ハンドブック (Cote 1991). これらを以下に要約します。

オーブンと炉

オーブンや炉での火災や爆発は、通常、使用される燃料、オーブン内の材料によって提供される揮発性物質、またはその両方の組み合わせによって発生します。 これらのオーブンや炉の多くは、500 ～ 1,000 °C で動作します。これは、ほとんどの材料の発火温度をはるかに超えています。

オーブンや炉には、未燃焼の燃料ガスや不完全燃焼の生成物が蓄積して発火しないように、さまざまな制御とインターロックが必要です。 通常、これらの危険は起動中または停止操作中に発生します。 したがって、オペレーターが常に安全手順に従うようにするには、特別なトレーニングが必要です。

不燃性の建物構造、他の機器と可燃性物質の分離、および何らかの形の自動消火は、通常、火災が発生した場合の延焼を防ぐための防火システムの不可欠な要素です。

窯

キルンは、木材を乾燥させるために使用され (Lataille 1990)、粘土製品を加工または「焼成」するために使用されます (Hrbacek 1984)。

繰り返しになりますが、この高温の機器は周囲に危険をもたらします。 火災を防ぐには、適切な分離設計と適切なハウスキーピングが不可欠です。

木材の乾燥に使用される製材窯は、木材自体が高火力であり、発火温度近くまで加熱されることが多いため、さらに危険です。 定期的にキルンを掃除して、小さな木片やおがくずが蓄積するのを防ぎ、加熱装置と接触しないようにすることが不可欠です。 自動スプリンクラーを装備し、高品質の換気/空気循環システムを備えた、耐火性の建築材料で作られたキルンが好ましい.

脱水機と乾燥機

この装置は、牛乳、卵、穀物、種子、干し草などの農産物の水分含有量を減らすために使用されます。 乾燥機は、燃焼生成物が乾燥中の材料と接触する場合、直接燃焼するか、または間接燃焼することができます。 いずれの場合も、乾燥機、排気システム、コンベヤシステムで過熱や火災が発生した場合、または空気循環ファンが故障した場合に、熱供給を遮断するための制御が必要です。 繰り返しになりますが、発火する可能性のある製品の蓄積を防ぐために適切なクリーニングが必要です。

クエンチタンク

消火タンクの火災安全の一般原則は、Ostrowski (1991) と Watts (1990) によって特定されています。

急冷または制御された冷却のプロセスは、加熱された金属製品が急冷油のタンクに浸されるときに発生します。 このプロセスは、冶金学的変化によって材料を硬化または焼き戻しするために行われます。

ほとんどの焼入れ油は可燃性の鉱油です。 高温の金属片が浸漬される際に、油の発火温度がタンクの動作温度よりも高くなるように、アプリケーションごとに慎重に選択する必要があります。

オイルがタンクの側面からあふれないようにすることが重要です。 したがって、液体レベルの制御と適切な排水が不可欠です。

高温のアイテムの部分的な浸漬は、クエンチ タンクの火災の最も一般的な原因です。 これは、適切な材料の移送またはコンベアの配置によって防ぐことができます。

同様に、過度の油温やタンク内への水の侵入を避けるために、適切な制御を提供する必要があります。これにより、タンク内およびタンク周辺でのボイルオーバーや大規模な火災が発生する可能性があります。

タンクの表面を保護するために、二酸化炭素や粉末消火剤などの特定の自動消火システムがよく使用されます。 建物の頭上の自動スプリンクラーによる保護が望ましい。 場合によっては、タンクの近くで作業する必要があるオペレーターの特別な保護も必要です。 多くの場合、作業者の暴露保護のために散水システムが提供されます。

何よりも、携帯用消火器の使用を含む、緊急対応における労働者の適切な訓練が不可欠です。

化学プロセス装置

材料の性質を化学的に変化させる操作は、しばしば大惨事の原因となり、プラントに深刻な損害を与えたり、労働者や周辺地域に死傷を負わせたりしています。 化学プロセスプラントでの事故による人命および財産へのリスクは、火災、爆発、または有毒化学物質の放出に起因する可能性があります。 破壊のエネルギーは、多くの場合、プロセス材料の制御されていない化学反応、圧力波または高レベルの放射線をもたらす燃料の燃焼、および遠距離で損傷を引き起こす可能性のある飛行ミサイルから発生します。

プラントの運営と設備

設計の最初の段階は、関連する化学プロセスとエネルギー放出の可能性を理解することです。 リーズ (1980) プロセス産業における損失防止 実行する必要がある手順を詳細に説明します。これには次のものが含まれます。

• 適切なプロセス設計

• 故障メカニズムと信頼性の研究

• ハザードの特定と安全監査

• ハザード評価 - 原因/結果。

• 危険度の評価では、以下を検討する必要があります。

• 化学物質、特に有毒物質や汚染物質の潜在的な放出と拡散

• 火災放射の影響と燃焼生成物の分散

• 爆発の結果、特に他のプラントや建物を破壊する可能性のある圧力衝撃波。

プロセスの危険性とその制御の詳細については、 化学プロセス安全の技術管理のための工場ガイドライン (AIChE 1993); サックスの工業材料の危険性 (ルイス 1979); そしてNFPAの 産業火災危険ハンドブック (リンビル 1990)。

立地と暴露保護

火災、爆発、有毒物質の放出の危険性と結果が特定されたら、化学プロセスプラントの立地を検討できます。

繰り返しになりますが、Lees (1980) と Bradford (1991) はプラントの立地に関するガイドラインを提供しています。 工場は、周囲のコミュニティが労働災害の影響を受けないように、周囲のコミュニティから十分に分離する必要があります。 分離距離を決定するための定量的リスク評価 (QRA) の手法は、化学プロセス プラントの設計において広く使用され、法制化されています。

1984 年にインドのボパールで発生した災害は、化学プラントをコミュニティに近すぎる場所に配置したことの結果を示しました。産業事故で 1,000 人以上が有毒化学物質によって死亡しました。

また、化学プラントの周囲に分離スペースを設けることで、風向きに関係なく、あらゆる方向から消火活動を行うことができます。

化学プラントは、防爆制御室、作業員避難所、および消火設備の形で暴露保護を提供し、作業員を保護し、事故後に効果的な消火を行うことができるようにする必要があります。

流出制御

可燃性物質または危険物質の流出は、適切なプロセス設計、フェールセーフ バルブ、および適切な検出/制御装置によって、最小限に抑える必要があります。 ただし、大量の流出が発生した場合は、火がついた場合に無害に燃える可能性のある、場合によっては土の壁で囲まれた場所に閉じ込める必要があります。

排水システムでの火災は一般的であり、排水システムと下水システムには特別な注意を払う必要があります。

熱伝達の危険

高温の流体から低温の流体に熱を伝達する装置は、化学プラントの火災の原因となる可能性があります。 局所的な温度が過度に高いと、多くの材料が分解して燃え尽きる可能性があります。 これにより、熱伝達装置が破裂し、ある流体が別の流体に移動して、望ましくない激しい反応が発生することがあります。

伝熱装置のクリーニングを含む高レベルの検査と保守は、安全な操作に不可欠です。

原子炉

リアクターは、目的の化学プロセスが行われる容器です。 それらは連続型またはバッチ型にすることができますが、特別な設計上の注意が必要です。 容器は、爆発または制御不能な反応から生じる可能性のある圧力に耐えるように設計されているか、あるいは適切な圧力解放装置と場合によっては緊急ベントを備えていなければなりません。

化学反応器の安全対策には、次のものが含まれます。

• 冗長回路を含む、潜在的なインシデントを検出するための適切な計装と制御

• 高品質のクリーニング、機器の検査とメンテナンス、および安全管理

• 制御および緊急対応におけるオペレーターの適切なトレーニング

• 適切な消火設備と消防要員。

溶接と切断

ファクトリー・ミューチュアル・エンジニアリング・コーポレーション（FM） 損失防止データシート (1977) は、産業財産の損失のほぼ 10% が、材料、一般に金属の切断と溶接に関連する事故によるものであることを示しています。 これらの操作中に金属を溶かすために必要な高温が、これらのプロセスの多くで発生する火花と同様に、火災を引き起こす可能性があることは明らかです。

FM データシート (1977) は、溶接および切断による火災に最も頻繁に関与する物質は、可燃性液体、油性堆積物、可燃性粉塵、および木材であることを示しています。 事故が最も発生しやすい工業地域のタイプは、保管区域、建物の建設現場、修理または改造中の施設、および廃棄物処理システムです。

切断や溶接による火花は、多くの場合、最大 10 m まで移動し、可燃性物質にとどまり、くすぶりやその後の炎上火災が発生する可能性があります。

電気プロセス

アーク溶接およびアーク切断は、金属を溶融および接合するための熱源であるアークを提供するために電気を使用するプロセスの例です。 火花の閃光は一般的であり、感電死、火花閃光、強いアーク放射から作業員を保護する必要があります。

酸素燃料ガスプロセス

このプロセスは、燃料ガスと酸素の燃焼熱を使用して高温の炎を生成し、接合または切断する金属を溶かします。 Manz (1991) は、炎の温度が約 3,000 °C と高いため、アセチレンが最も広く使用されている燃料ガスであることを示しました。

高圧の燃料と酸素の存在は、貯蔵シリンダーからのこれらのガスの漏れと同様に、危険性を高めます。 燃焼しない、または空気中でゆっくりと燃焼するだけの多くの物質が、純粋な酸素中では激しく燃焼することを覚えておくことが重要です。

安全対策と注意事項

優れた安全慣行は、NFPA で Manz (1991) によって特定されています。 防火ハンドブック.

これらの保護と予防措置には、次のものが含まれます。

• 溶接および切断装置の適切な設計、設置および保守、特に燃料および酸素ボンベの保管および漏れ試験

• 周囲の可燃物に偶発的に着火する可能性をすべて排除するための作業エリアの適切な準備

• すべての溶接および切断プロセスに対する厳格な管理制御

• すべてのオペレーターの安全慣行に関するトレーニング

• オペレーターと近くの作業員のための適切な耐火服と目の保護具

• オペレーターや近くの作業員が有害なガスや煙にさらされるのを防ぐため、適切な換気を行ってください。

可燃性物質を保持しているタンクやその他の容器を溶接または切断する場合は、特別な注意が必要です。 有用なガイドは、American Welding Society の 有害物質を収容したコンテナの溶接および切断の準備に関する推奨される安全慣行 とします。

建築工事および改築については、英国の刊行物である Loss Prevention Council の 建設現場の防火 (1992) が役に立ちます。 これには、切断および溶接操作を管理するためのサンプルの熱間加工許可が含まれています。 これは、あらゆる工場や工業用地での管理に役立ちます。 同様の許可証のサンプルが FM で提供されています。 データシート 切断と溶接について (1977)。

雷保護

落雷は、世界の多くの国で火災や人々の死亡の頻繁な原因となっています。 たとえば、毎年約 240 人の米国市民が落雷によって死亡しています。

雷は、帯電した雲と地球の間の放電の一種です。 FM データシート (1984) の雷に関する研究は、雲と地球の間の 2,000 万から 200,000 万 V の電位差の結果として、落雷が 5 から 50 A の範囲になる可能性があることを示しています。

雷の頻度は、地域の年間雷雨日数に応じて、国や地域によって異なります。 落雷による被害は、地盤の状態に大きく左右されます。大地の抵抗率が高い地域では、より多くの被害が発生します。

保護対策—建物

NFPA 780 避雷設備設置基準 (1995b) は、建物を保護するための設計要件を定めています。 雷放電の正確な理論はまだ調査中ですが、保護の基本原則は、保護されている建物に損傷を与えることなく、雷放電が地球に出入りできる手段を提供することです。

したがって、Lightning システムには次の XNUMX つの機能があります。

• 雷放電が建物に衝突する前に遮断する

• 地球への無害な放電経路を提供します。

• これには、建物に以下を取り付ける必要があります。

• 避雷針またはマスト

• ダウンコンダクター

• 通常は 10 オーム以下の良好な接地接続。

建物の避雷設計の詳細については、NFPA の Davis (1991) が提供しています。 防火ハンドブック (Cote 1991) および英国規格協会の 実践の規範 とします。

架空送電線、変圧器、屋外変電所、その他の電気設備は、直撃雷によって損傷を受ける可能性があります。 送電機器は、建物に侵入する可能性のある誘導電圧および電流サージを拾う可能性もあります。 火災、機器の損傷、および操作の重大な中断が発生する可能性があります。 サージアレスタは、効果的な接地によってこれらの電圧ピークをグランドに迂回させる必要があります。

商業および産業における機密性の高いコンピュータ機器の使用の増加により、多くの建物の電源ケーブルおよび通信ケーブルに誘導される一時的な過電圧に対して操作がより敏感になっています。 適切な過渡保護が必要であり、英国規格協会 BS 6651:1992 で特別なガイダンスが提供されています。 落雷に対する構造の保護.

メンテナンス

効果的な保護には、雷システムの適切なメンテナンスが不可欠です。 接地接続には特別な注意を払う必要があります。 それらが効果的でない場合、雷保護システムは効果がありません。

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