電力設施的危害及預防措施

構成電氣裝置的許多組件表現出不同程度的穩健性。 然而，無論它們固有的脆弱性如何，它們都必須在嚴苛的條件下可靠地運行。 不幸的是，即使在最好的情況下，電氣設備也會出現可能導致人身傷害或材料損壞的故障。

電氣裝置的安全運行是良好初始設計的結果，而不僅僅是安全系統的改造。 這是以下事實的必然結果：雖然電流以光速流動，但所有機電和電子系統都表現出反應延遲，這主要是由熱慣性、機械慣性和維護條件引起的。 這些延遲，無論其起源如何，都足夠長，足以導致人員受傷和設備損壞（Lee、Capelli-Schellpfeffer 和 Kelly 1994；Lee、Cravalho 和 Burke 1992；Kane 和 Sternheim 1978）。

由合格人員安裝和維護設備至關重要。 應該強調的是，技術措施對於確保設施的安全運行和保護人員和設備都是必要的。

電氣危害簡介

電氣裝置的正確運行要求保護機器、設備、電路和線路免受內部（即在裝置內產生）和外部因素造成的危害（Andreoni 和 Castagna 1983）。

內部原因包括：

• 過電壓

• 短路

• 修改電流波形

• 感應

• 干擾

• 過電流

• 腐蝕，導致電流洩漏到地面

• 加熱導電和絕緣材料，這可能會導致操作員灼傷、有毒氣體排放、部件起火以及在易燃環境中爆炸

• 絕緣液體洩漏，例如油

• 產生可能導致形成爆炸性混合物的氫氣或其他氣體。

每個危險設備組合都需要特定的保護措施，其中一些是法律或內部技術法規強制要求的。 製造商有責任了解能夠降低風險的具體技術策略。

外部原因包括：

• 機械因素（跌落、顛簸、振動）

• 物理和化學因素（自然或人工輻射、極端溫度、油、腐蝕性液體、濕度）

• 風、冰、閃電

• 植被（樹木和根，幹的和濕的）

• 動物（在城市和農村環境中）； 這些可能會損壞電源線的絕緣層，從而導致短路或誤接觸

最後但並非最不重要，

• 粗心、魯莽或不了解風險和操作程序的成人和兒童。

其他外部原因包括高壓線、無線電接收器、焊機（能夠產生瞬態過電壓）和螺線管等來源的電磁干擾。

最常見的問題原因來自故障或不標準：

• 機械、熱或化學防護設備
• 通風系統、機器冷卻系統、設備、線路或電路
• 協調工廠不同部分使用的絕緣子
• 熔斷器和自動斷路器的配合。

單個保險絲或自動斷路器無法在兩個不同的電路上提供足夠的過電流保護。 熔斷器或自動斷路器可以提供相位中性故障保護，但相位接地故障保護需要自動剩餘電流斷路器。

• 使用電壓繼電器和放電器來協調保護系統
• 安裝保護系統中的傳感器和機械或電氣部件
• 不同電壓下的電路分離（導體之間必須保持足夠的氣隙；連接應絕緣；變壓器應配備接地屏蔽和適當的過電壓保護裝置，並具有完全隔離的初級和次級線圈）
• 顏色代碼或其他適當的規定以避免錯誤識別電線
• 將有源相誤認為中性導體會導致設備外部金屬部件帶電
• 抗電磁干擾的防護設備。

這些對於用於數據傳輸或保護和/或控制信號交換的儀器和線路尤為重要。 線路之間或使用的過濾器和屏蔽之間必須保持足夠的間隙。 光纖電纜有時用於最關鍵的情況。

當設備處於惡劣的操作條件下時，與電氣安裝相關的風險會增加，最常見的原因是潮濕環境中的電氣危險。

在潮濕或潮濕的環境中，在金屬和絕緣表面上形成的薄液體導電層會產生新的、不規則的和危險的電流路徑。 滲水會降低絕緣效率，而且，如果水滲入絕緣層，會導致漏電和短路。 這些影響不僅會損壞電氣裝置，還會大大增加人員風險。 這一事實證明需要針對惡劣環境（如露天場所、農業設施、建築工地、浴室、礦山和地窖以及一些工業環境）中的工作制定特殊標準。

可提供防雨、防側濺或完全浸沒的設備。 理想情況下，設備應封閉、絕緣且防腐蝕。 金屬外殼必須接地。 這些潮濕環境中的失效機制與在潮濕大氣中觀察到的相同，但影響可能更嚴重。

多塵環境中的電氣危險

進入機器和電氣設備的細粉塵會導致磨損，尤其是移動部件。 導電灰塵也可能導致短路，而絕緣灰塵可能會中斷電流並增加接觸電阻。 設備外殼周圍積聚的細塵或粗塵是潛在的濕氣和水庫。 乾粉塵是絕熱體，減少熱量散發，增加局部溫度； 這可能會損壞電路並引起火災或爆炸。

在進行粉塵作業的工業或農業場所必須安裝防水和防爆系統。

爆炸性環境或含有爆炸性材料的場所的電氣危險

爆炸，包括含有爆炸性氣體和粉塵的大氣中的爆炸，可能由打開和關閉帶電電路或任何其他能夠產生足夠能量火花的瞬態過程引發。

這種危險存在於以下場所：

• 可能積聚氣體（尤其是甲烷）的礦山和地下場所
• 化學工業
• 鉛電池儲藏室，氫氣可能積聚的地方
• 可能產生天然有機粉末的食品工業
• 合成材料工業
• 冶金，尤其是涉及鋁和鎂的冶金。

在存在這種危險的地方，應盡量減少電路和設備的數量——例如，通過拆除電動機和變壓器或用氣動設備代替它們。 不能拆卸的電氣設備必須封閉，避免可燃性氣體和粉塵接觸火花，並在外殼內保持正壓惰性氣體氣氛。 有爆炸危險的場所必須使用防爆外殼和防火電纜。 針對一些高危行業（如石油、化工等）開發了全系列的防爆設備。

由於防爆設備的成本很高，工廠通常被劃分為電氣危險區。 在這種方法中，在高風險區域使用特殊設備，而在其他區域接受一定程度的風險。 制定了各種行業特定標準和技術解決方案； 這些通常涉及接地、組件隔離和分區屏障安裝的某種組合。

等電位連接

如果可以同時觸摸的所有導體（包括大地）都處於相同電位，則不會對人類造成危險。 等電位連接系統是實現這種理想條件的一種嘗試（Andreoni 和 Castagna 1983；Lee、Cravalho 和 Burke 1992）。

在等電位連接中，非輸電電氣設備的每根外露導體和同一場所內每根可觸及的外來導體均與保護接地導體相連。 應該記住，雖然非輸電設備的導體在正常運行期間是不帶電的，但它們可能會在絕緣失效後帶電。 通過降低接觸電壓，等電位連接可防止金屬部件達到對人體和設備都有害的電壓。

在實踐中，可能證明有必要將同一台機器在多個點連接到等電位聯結電網。 接觸不良的區域，例如，由於潤滑劑和油漆等絕緣體的存在，應仔細識別。 同樣，優良作法是將所有本地和外部服務管道（例如，水、氣和供暖）連接到等電位連接電網。

接地

在大多數情況下，有必要盡量減少安裝導體與地之間的電壓降。 這是通過將導體連接到接地保護導體來實現的。

有兩種類型的接地連接：

• 功能接地——例如，將三相繫統的中性導體接地，或將變壓器次級線圈的中點接地
• 保護性接地——例如，將設備上的每根導體接地。 這種類型的接地的目的是通過為故障電流（尤其是那些可能影響人體的電流）創建優先路徑來最小化導體電壓。

在正常工作條件下，沒有電流流過接地連接。 然而，在電路意外啟動的情況下，流過低電阻接地連接的電流高到足以熔化保險絲或未接地的導體。

大多數標准允許的等電位電網中的最大故障電壓在乾燥環境中為 50 V，在潮濕環境中為 25 V，在醫學實驗室和其他高風險環境中為 12 V。 儘管這些值只是指導方針，但應強調確保工作場所、公共場所，尤其是住宅充分接地的必要性。

接地的效率主要取決於高而穩定的接地漏電流的存在，但也取決於等電位網格的充分電流耦合，以及通向網格的導體的直徑。 由於接地洩漏的重要性，必須非常準確地對其進行評估。

接地連接必須與等電位電網一樣可靠，並且必須定期驗證其是否正常運行。

隨著接地電阻的增加，接地導體和導體周圍大地的電勢都接近電路的電勢； 在導體周圍的大地的情況下，產生的電勢與導體的距離成反比。 為了避免危險的跨步電壓，接地導體必須適當屏蔽並設置在地下足夠的深度。

作為設備接地的替代方案，標准允許使用雙重絕緣設備。 該設備推薦用於住宅環境，通過提供兩個獨立的絕緣系統，最大限度地減少了絕緣故障的可能性。 不能依賴雙重絕緣設備來充分防止接口故障，例如與鬆動但帶電的插頭相關的接口故障，因為某些國家/地區的插頭和壁式插座標準不涉及此類插頭的使用。

斷路器

減少對人體和設備的電氣危害的最可靠方法是盡量縮短故障電流和電壓增加的持續時間，最好是在電能開始增加之前。 電氣設備中的保護系統通常包括三個繼電器：一個用於防止接地故障的剩餘電流繼電器、一個磁繼電器和一個用於防止過載和短路的熱繼電器。

在剩餘電流斷路器中，電路中的導體纏繞在一個環上，該環檢測進出受保護設備的電流的矢量和。 矢量和在正常操作期間等於零，但在故障情況下等於洩漏電流。 當漏電流達到斷路器的閾值時，斷路器跳閘。 低至 30 毫安的電流即可觸發剩餘電流斷路器，延遲低至 30 毫秒。

導體可以安全承載的最大電流是其橫截面積、絕緣和安裝的函數。 如果超過最大安全負載或散熱受限，則會導致過熱。 如果發生過大電流、接地故障、過載或短路，過電流裝置（如保險絲和磁熱式斷路器）會自動斷開電路。 當電流超過導體的容量時，過流裝置應中斷電流。

選擇能夠同時保護人員和設備的保護設備是電氣裝置管理中最重要的問題之一，不僅必須考慮導體的載流能力，還必須考慮電路和所連接設備的特性他們。

承載非常高電流負載的電路必須使用特殊的大容量保險絲或斷路器。

保險絲

有多種類型的保險絲可供選擇，每種都針對特定應用而設計。 使用錯誤類型或容量錯誤的保險絲可能會導致人身傷害和設備損壞。 過度熔斷經常會導致線路或設備過熱，進而可能引起火災。

在更換保險絲之前，鎖定、標記和測試電路，以驗證電路是否斷開。 測試可以挽救生命。 接下來，確定任何短路或過載的原因，並用相同類型和容量的保險絲更換熔斷的保險絲。 切勿在帶電電路中插入保險絲。

斷路器

儘管斷路器長期以來一直用於大電流容量的高壓電路，但它們越來越多地用於許多其他種類的電路。 有多種類型可供選擇，提供立即和延遲啟動以及手動或自動操作的選擇。

斷路器分為兩大類：熱斷路器和磁斷路器。

熱斷路器僅對溫度升高作出反應。 因此，斷路器環境溫度的變化將影響斷路器的跳閘點。

另一方面，磁性斷路器僅對通過電路的電流量做出反應。 這種類型的斷路器更適用於溫度波動較大需要使斷路器過載或斷路器經常跳閘的情況。

在與承載大電流負載的線路接觸的情況下，保護電路不能防止人身傷害或設備損壞，因為它們僅用於保護電源線和系統免受故障引起的過電流的影響。

由於與大地接觸的電阻，通過同時接觸線路和大地的物體的電流通常小於跳閘電流。 流經人體的故障電流可能會因人體電阻進一步降低到不會使斷路器跳閘的程度，因此非常危險。 幾乎不可能設計出一種電力系統，既能防止任何使電力線出現故障的物體受到傷害或損壞，又能保持有用的能量傳輸系統，因為相關電路保護裝置的跳閘閾值遠高於人體危險水平。

標準和法規

國際標準和法規的框架如圖 1 所示（Winckler 1994）。 行對應於標準的地理範圍，世界（國際）、大陸（區域）或國家，而列對應於標準的應用領域。 IEC 和國際標準化組織 (ISO) 都共享一個傘狀結構，即聯合主席協調組 (JPCG)； 歐洲對應的是聯合總統小組 (JPG)。

圖 1 國際標準和法規框架

每個標準化機構定期舉行國際會議。 各個機構的組成反映了標準化的發展。

歐洲標準化委員會 (CENELEC) 由簽署 1957 年建立歐洲經濟共同體的羅馬條約的國家的電氣工程委員會創建。 六個創始成員後來加入了歐洲自由貿易協會 (EFTA) 的成員，目前的 CENELEC 成立於 13 年 1972 月 XNUMX 日。

與國際電工委員會 (IEC) 不同，CENELEC 側重於在成員國實施國際標準，而不是創建新標準。 尤其重要的是要記住，雖然成員國採用 IEC 標準是自願的，但採用 CENELEC 標準和法規在歐盟是強制性的。 超過 90% 的 CENELEC 標準源自 IEC 標準，其中超過 70% 是相同的。 CENELEC 的影響力也引起了東歐國家的興趣，其中大部分在 1991 年成為附屬成員。

國際測試與材料協會是今天眾所周知的 ISO 的前身，成立於 1886 年，一直活躍到第一次世界大戰，此後它不再作為國際協會發揮作用。 一些國家組織，如美國材料與試驗協會 (ASTM)，得以倖存。 1926 年，國際標準協會 (ISA) 在紐約成立，一直活躍到第二次世界大戰。 ISA 於 1946 年被 ISO 取代，ISO 負責除電氣工程和電信以外的所有領域。 這 歐洲正常化委員會 (CEN) 是 ISO 的歐洲等價物，具有與 CENELEC 相同的功能，儘管只有 40% 的 CEN 標準源自 ISO 標準。

當前的國際經濟整合浪潮催生了標準化領域對通用技術數據庫的需求。 這個過程目前正在世界的幾個地方進行，新的標準化機構很可能會在歐洲以外的地方發展起來。 CANENA 是由北美自由貿易協定 (NAFTA) 國家（加拿大、墨西哥和美國）創建的區域標準化機構。 美國的房屋佈線受國家電氣規範 ANSI/NFPA 70-1996 管轄。 該守則也在北美和南美的其他幾個國家使用。 它提供了超出電力公用系統連接點的房屋佈線安裝的安裝要求。 它涵蓋在公共和私人建築內部或之上安裝電導體和設備，包括移動房屋、休閒車和浮動建築、牲畜場、嘉年華、停車場和其他場地，以及工業變電站。 它不包括除浮動建築物之外的船舶或船隻的安裝——鐵路滾動站、飛機或汽車。 國家電氣規範也不適用於通常由國家電氣安全規範監管的其他領域，例如通信公用設備的安裝和電力公用設施的安裝。

電氣裝置操作的歐洲和美國標準

歐洲標準 EN 50110-1， 電氣裝置的操作 (1994a) 由 CENELEC Task Force 63-3 編寫，是適用於電氣裝置的操作和工作活動的基本文件。 該標準為所有 CENELEC 國家設定了最低要求； 其他國家標准在標準 (EN 50110-2) 的單獨子部分中進行了描述。

該標準適用於為發電、輸電、轉換、分配和使用電力而設計的裝置，以及在常見電壓水平下運行的裝置。 雖然典型裝置在低壓下運行，但該標準也適用於超低壓和高壓裝置。 安裝可以是永久的和固定的（例如，工廠或辦公大樓的配電安裝）或移動的。

標準中規定了在電氣裝置上或附近工作的安全操作和維護程序。 適用的工作活動包括非電氣工作，例如架空線路或地下電纜附近的施工，以及所有類型的電氣工作。 某些電氣裝置，例如飛機和船舶上的電氣裝置，不受該標準的約束。

美國的等效標準是美國國家標準協會 (1990) 的國家電氣安全規範 (NESC)。 NESC 適用於公用事業設施和功能，從電力和通信信號的產生點，通過輸電網，到交付給客戶設施的點。 某些裝置，包括礦山和船舶中的裝置，不受 NESC 的約束。 NESC 指南旨在確保從事電力供應和通信線路及相關設備的安裝、操作或維護的工人的安全。 這些指南構成了特定條件下職業和公共安全的最低可接受標準。 該代碼不作為設計規範或說明手冊。 形式上，NESC 必須被視為適用於美國的國家安全規範。

歐洲和美國標準的廣泛規則規定了電氣裝置工作的安全性能。

歐洲標準 (1994a)

定義

該標準僅為最常見的術語提供定義； 國際電工委員會 (1979) 提供了更多信息。 就本標準而言，電氣裝置是指涉及電能產生、傳輸、轉換、分配和使用的所有設備。 這包括所有能源，包括電池和電容器（ENEL 1994；EDF-GDF 1991）。

基本原則

安全操作：在電氣裝置上、在電氣裝置上或附近安全工作的基本原則是需要在開始工作之前評估電氣風險。

人員： 如果工人不完全熟悉並且不嚴格遵守，那麼在電氣裝置上、使用電氣裝置或在電氣裝置附近工作的最佳規則和程序也毫無價值。 在電氣裝置上、使用電氣裝置或在電氣裝置附近工作的所有人員都應接受適用於其工作的安全要求、安全規則和公司政策的指導。 如果作品較長或複雜，則應重複此說明。 應要求工人遵守這些要求、規則和說明。

組織： 每個電氣裝置都應由指定的電氣裝置控制人員負責。 在涉及多個裝置的企業的情況下，每個裝置的指定控制人員必須相互合作。

每項工作活動均應由指定的工作控制人員負責。 如果工作包含子任務，則將指定負責每個子任務的安全的人員，每個人都向協調員報告。 同一人可以擔任指定的工作控制人員和指定的電氣裝置控制人員。

通訊： 這包括人與人之間所有的信息傳輸方式，即口語（包括電話、無線電和語音）、書面（包括傳真）和視覺方式（包括儀表板、視頻、信號和燈光）。

應提供電氣裝置安全運行所需的所有信息的正式通知，例如網絡佈置、開關設備狀態和安全裝置的位置。

工地： 電氣裝置應提供足夠的工作空間、通道和照明，在其上、與之一起或附近進行任何工作。

工具、設備和程序：工具、設備和程序應符合相關歐洲、國家和國際標準（如果存在）的要求。

圖紙和報告： 安裝的圖紙和報告應是最新的並且隨時可用。

標牌： 在設施運行和任何工作期間，應根據需要顯示適當的標牌，提醒人們注意特定的危險。

標準作業程序

經營活動： 操作活動旨在改變電氣裝置的電氣狀態。 有兩種類型：

• 旨在改變電氣裝置的電氣狀態的操作，例如，為了使用設備、連接、斷開、啟動或停止裝置或裝置的一部分以執行工作。 這些活動可以在本地或通過遠程控制進行。
• 停工前斷開或停工後重新連接，由合格或受過培訓的工人執行。

功能檢查： 這包括測量、測試和檢查程序。

測量被定義為用於收集電氣裝置中物理數據的整個活動範圍。 測量應由合格的專業人員進行。

測試包括旨在驗證電氣裝置的運行或電氣、機械或熱狀況的所有活動。 測試應由合格的工人進行。

檢查是驗證電氣裝置是否符合適用的指定技術和安全法規。

工作程序

一般： 電氣裝置的指定控制人和工作的指定控制人均應確保工人在開始工作之前和完成工作時收到具體和詳細的指示。

在開始工作之前，指定的工作控制人員應將擬定工作的性質、地點和對電氣安裝的後果通知指定的電氣安裝控制人員。 該通知最好以書面形式發出，尤其是在工作複雜的情況下。

工作活動可分為三類：固定工作、帶電工作和在帶電設施附近工作。 為每種類型的工作制定了旨在防止電擊、短路和電弧的措施。

感應： 在受電流感應影響的電線上工作時，應採取以下預防措施：

• 適當間隔接地； 這將導體和大地之間的電位降低到安全水平
• 工地等電位連接； 這可以防止工人將自己引入感應迴路。

天氣狀況： 當看到閃電或聽到雷聲時，不得在室外裝置或直接連接到架空線路的室內裝置上開始或繼續工作。

死活

以下基本工作實踐將確保工作現場的電氣裝置在工作期間保持斷電狀態。 除非有明確的禁忌症，否則應按所列順序應用這些做法。

完全斷開： 進行工作的安裝部分應與所有電源隔離，並防止重新連接。

防止重新連接： 用於隔離工作電氣裝置的所有斷路裝置均應鎖定，最好通過鎖定操作機構。

驗證安裝是否已死： 應在工地或盡可能靠近工地的電氣裝置的所有極點驗證沒有電流。

接地和短路： 在所有高壓和部分低壓工地，所有待作業部件斷開後均應接地並短接。 接地和短路系統應先接地； 待接地的組件必須在系統接地後才能連接到系統。 就實際而言，接地和短路系統應從工地可見。 低壓和高壓裝置有其特定的要求。 在這些類型的安裝中，工地的所有側面和進入工地的所有導體都必須接地和短路。

防止相鄰的帶電部件： 如果工地附近的電氣裝置的某些部分不能斷電​​，則需要採取額外的保護措施。 在獲得指定的工作控制人員的許可之前，工人不得開始工作，而指定的工作控制人員必須獲得指定的電氣裝置控制人員的授權。 工作完成後，工人應離開工地，存放工具和設備，拆除接地和短路系統。 然後，指定的工作控制人員應通知指定的電氣裝置控制人員，該裝置可以重新連接。

帶電工作

一般： 帶電工作是在有電流流動的區域內進行的工作。 EN 50179 標準中提供了有關帶電工作區尺寸的指南。應採取旨在防止電擊、電弧和短路的保護措施。

培訓和資格： 應制定具體的培訓計劃，以培養和保持合格或經過培訓的工人從事帶電工作的能力。 完成該計劃後，工人將獲得資格評級和授權，可以在特定電壓下執行特定的帶電工作。

資質維護： 進行帶電工作的能力應通過實踐或新培訓來保持。

工作技巧： 目前，有三種公認的技術，其區別在於它們適用於不同類型的帶電部件和防止觸電、電弧和短路所需的設備：

• 熱棒工作
• 絕緣手套工作
• 徒手工作。

每種技術都需要不同的準備、設備和工具，最合適的技術的選擇將取決於相關工作的特點。

工具和設備： 應規定工具、設備和系統的特性、儲存、維護、運輸和檢驗。

天氣狀況： 限制適用於惡劣天氣條件下的帶電工作，因為絕緣性能、能見度和工人流動性都會降低。

工作組織： 工作準備充分； 複雜的工作應提前提交書面準備。 一般的安裝，以及具體要進行工作的部分，應保持與所需準備相一致的狀態。 指定的工作控制人員應將工作的性質、安裝地點以及預計的工作持續時間告知電氣安裝的指定控制人員。 開始工作前，應向工人解釋工作性質、相關安全措施、每個工人的角色以及要使用的工具和設備。

超低電壓、低電壓和高電壓裝置存在具體做法。

在帶電部件附近工作

一般： 在標稱電壓高於 50 VAC 或 120 VDC 的帶電部件附近工作時，應僅在採取安全措施確保無法接觸帶電部件或無法進入帶電區域時進行。 屏風、屏障、外殼或絕緣覆蓋物可用於此目的。

在工作開始之前，指定的工作控制人員應指導工人，特別是那些不熟悉帶電部件附近工作的工人，在工地上要遵守的安全距離、要遵循的主要安全實踐，以及需要確保整個工作人員安全的行為。 應準確界定和標記工地邊界，並提請注意異常工作條件。 應根據需要重複此信息，尤其是在工作條件發生變化後。

工人應確保其身體的任何部位或任何物體均不得進入帶電區。 處理長物體時應特別小心，例如工具、電纜末端、管道和梯子。

用屏風、屏障、外殼或絕緣覆蓋物保護： 這些保護裝置的選擇和安裝應確保充分保護免受可預測的電氣和機械壓力。 設備應在工作期間得到適當維護並保持安全。

保養

一般： 維護的目的是將電氣裝置保持在所需的狀態。 維護可以是預防性的（即定期進行以防止故障並保持設備正常工作）或糾正性的（即更換有缺陷的部件）。

維護工作可分為兩個風險類別：

• 涉及電擊危險的工作，必須遵守適用於帶電工作和在帶電部件附近工作的程序
• 設備設計允許在沒有完整的帶電工作程序的情況下進行一些維護工作的工作

人員： 從事這項工作的人員應具備足夠的資格或經過培訓，並應配備適當的測量和測試工具和設備。

維修工作： 修復工作包括以下步驟：故障定位； 故障排除和/或更換部件； 重新調試安裝的修復部分。 這些步驟中的每一個都可能需要特定的程序。

置換工作： 一般而言，高壓裝置中的保險絲更換應作為停工進行。 保險絲的更換應由合格的工人按照適當的工作程序進行。 燈具和啟動器等可拆卸部件的更換應按空工進行。 在高壓裝置中，維修程序也適用於更換工作。

對人員進行電氣危險培訓

有效的工作組織和安全培訓是每個成功的組織、預防計劃和職業健康與安全計劃的關鍵要素。 工人必須接受適當的培訓才能安全有效地完成工作。

實施員工培訓的責任在於管理層。 管理層必須認識到，員工必須達到一定水平，組織才能實現其目標。 為了達到這些水平，必須制定工人培訓政策，進而製定具體的培訓計劃。 計劃應包括培訓和資格階段。

現場工作計劃應包括以下要素：

訓練： 在一些國家，項目和培訓設施必須得到帶電工作委員會或類似機構的正式批准。 課程主要基於實踐經驗，輔以技術指導。 培訓採取室內或室外模型裝置的實際工作形式，類似於要執行的實際工作。

任職資格： 帶電作業程序非常苛刻，必須在正確的地方使用正確的人。 如果有不同技能水平的合格人員，這是最容易實現的。 指定的工作控制人員應該是合格的工人。 如果需要監督，也應由合格人員執行。 工人只能在其電壓和復雜性與其資質或培訓水平相符的裝置上工作。 在一些國家，資格由國家標準規定。

最後，應指導和培訓工人掌握必要的救生技術。 讀者可參閱有關急救的章節以獲取更多信息。

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火的化學和物理

火災是不受控制的燃燒的表現。 它涉及在我們生活、工作和娛樂的建築物中發現的可燃材料，以及在工業和商業中遇到的各種氣體、液體和固體。 它們通常是碳基的，可以統稱為 燃料 在這次討論的背景下。 儘管這些燃料的化學和物理狀態各不相同，但在火中它們具有共同的特徵。 在引發火災的難易程度方面存在差異（點火), 火災發展的速度 (火焰蔓延), 以及可以產生的功率 (放熱率)，但隨著我們對火災科學理解的提高，我們能夠更好地量化和預測火災行為，並將我們的知識應用於一般的消防安全。 本節的目的是回顧一些基本原則並為理解火災過程提供指導。

基本概念

我們周圍到處都是易燃材料。 在適當的情況下，可以使它們燃燒 火源 能夠引發自持反應。 在這個過程中，“燃料”與空氣中的氧氣反應釋放能量（熱量），同時轉化為燃燒產物，其中一些可能是有害的。 需要清楚地了解點火和燃燒的機制。

大多數日常火災都涉及固體材料（例如木材、木製品和合成聚合物），儘管氣態和液態燃料並不少見。 在討論一些基本概念之前，最好簡要回顧一下氣體和液體的燃燒。

擴散和預混火焰

易燃氣體（例如丙烷、C₃H₈) 可以以兩種方式燃燒：來自管道的氣流或氣流（參見進氣口關閉的簡單本生燈）可以被點燃，並且會像 擴散火焰 其中燃燒發生在氣態燃料和空氣通過擴散過程混合的那些區域。 這種火焰具有特有的黃色亮度，表明存在由於不完全燃燒而形成的微小煙灰顆粒。 其中一些會在火焰中燃燒，但另一些會從火焰尖端冒出來形成 吸煙.

如果氣體和空氣在點火前緊密混合，那麼預混燃燒就會發生，前提是氣體/空氣混合物位於由下限和上限限定的濃度範圍內 可燃極限 （見表 1）。 在這些限制之外，混合物是不可燃的。 （注意一個 預混火焰 當進氣口打開時，它穩定在本生燈的嘴部。）如果混合物是易燃的，那麼它可以被小火源點燃，例如電火花。 這 化學計量的 混合物是最容易點燃的，其中存在的氧氣量以正確的比例將所有燃料燃燒成二氧化碳和水（參見下面的附帶方程式，其中可以看出氮氣的存在比例與在空氣中但不參與反應）。 丙烷（C₃H₈) 是該反應中的可燃物質：

C₃H₈ + 5O₂ + 18.8牛頓₂ = 3CO₂ + 4H₂O + 18.8N₂

在所示反應中，小至 0.3 mJ 的放電足以點燃化學計量的丙烷/空氣混合物。 這表示幾乎無法察覺的靜電火花，就像走過合成地毯並觸摸接地物體的人所經歷的那樣。 某些反應性氣體（例如氫氣、乙烯和乙炔）需要的能量甚至更少。 在純氧中（如上述反應，但不存在作為稀釋劑的氮氣），甚至更低的能量就足夠了。

表 1. 空氣中的可燃性下限和上限

與氣體燃料流相關的擴散火焰舉例說明了當液體或固體燃料進行有焰燃燒時觀察到的燃燒模式。 然而，在這種情況下，火焰是由凝聚相表面產生的燃料蒸汽供給的。 這些蒸氣的供應速率與它們在擴散火焰中的燃燒速率有關。 能量從火焰轉移到表面，從而提供產生蒸汽所需的能量。 對於液體燃料，這是一個簡單的蒸發過程，但對於固體，必須提供足夠的能量來引起燃料的化學分解，將大的聚合物分子分解成更小的碎片，這些碎片可以蒸發並從表面逸出。 這種熱反饋對於維持蒸汽流動至關重要，從而支持擴散火焰（圖 1）。 可以通過多種方式乾擾此過程來熄滅火焰（見下文）。

圖 1. 顯示傳熱傳質過程的燃燒表面示意圖。

傳播熱量

了解熱（或能量）傳遞是了解火災行為和火災過程的關鍵。 這個主題值得仔細研究。 有許多優秀的文本可供參考（Welty、Wilson 和 Wicks 1976 年；DiNenno 1988 年），但就目前的目的而言，只需關註三種機制：傳導、對流和輻射。 穩態傳熱 () 的基本方程為：

傳導：   

對流：    

輻射：      

傳導與通過固體的熱傳遞有關； (k 是一種稱為熱導率 (kW/mK) 的材料特性，並且 l 是溫度下降的距離 (m) T₁ 至 T₂ （以開爾文度為單位）。 在這種情況下，對流是指熱量從流體（在本例中為空氣、火焰或火災產品）傳遞到表面（固體或液體）； h 是對流傳熱係數 kW/m²K) 並取決於表面的構造和流過該表面的流體的性質。 輻射類似於可見光（但波長更長）並且不需要中間介質（它可以穿過真空）； e 是發射率（表面可以輻射的效率），s 是 Stefan-Boltzman 常數 ()。 熱輻射以光速傳播 (3 x 10⁸ m/s) 和中間的固體物體將投射陰影。

燃燒率和放熱率

從火焰到冷凝燃料（液體和固體）表面的熱傳遞涉及對流和輻射的混合，儘管當火的有效直徑超過 1 m 時後者占主導地位。 燃燒速率（，（g/s））可用下式表示：

是從火焰到表面的熱通量 (kW/m²); 是表面的熱損失（例如，通過輻射和通過固體的傳導）表示為通量（kW/m²); A_燃料 是燃料的表面積（m²）; 和 L_v 是氣化熱（相當於液體的蒸發潛熱）（kJ/g）。 如果密閉空間發生火災，從火中升起的熱煙氣（由浮力驅動）會在天花板下方偏轉，從而加熱上表面。 由此產生的煙霧層和熱表面向下輻射到外殼的下部，特別是燃料表面，從而增加燃燒速度：

哪裡 是外殼上部輻射提供的額外熱量 (kW/m²). 這種額外的反饋會導致燃燒率大大提高，並在空氣供應充足和燃料充足的封閉空間內產生閃燃現象 (Drysdale 1985)。

燃燒速率由值的大小緩和 L_v, 氣化熱。 這對於液體來說往往較低，而對於固體則相對較高。 因此，固體往往比液體燃燒得慢得多。

有人認為，決定材料（或材料組合）防火性能的最重要的單一參數是 放熱率 (RHR) 通過方程與燃燒速率耦合：

其中 是燃料的有效燃燒熱 (kJ/g)。 現在可以使用新技術來測量不同熱通量下的 RHR（例如，錐形量熱儀），現在可以測量大型物品的 RHR，例如使用耗氧量的大型熱量計中的軟墊家具和牆襯測量以確定熱釋放率（Babrauskas 和 Grayson 1992）。

應該注意的是，隨著火災規模的擴大，不僅放熱率增加，“火災產物”的生產率也會增加。 它們含有有毒和有害物質以及微粒煙霧，當建築物圍護結構內發生火災時通風不良時，煙霧的產生量會增加。

點火

液體或固體的點燃涉及升高表面溫度，直到蒸汽以足以在蒸汽被點燃後支持火焰的速率放出。 液體燃料可按其性質分類 熱點，表面存在易燃蒸氣/空氣混合物的最低溫度（即，蒸氣壓對應於可燃性下限）。 這些可以使用標准設備進行測量，表 2 中給出了典型示例。需要稍高的溫度才能產生足夠的蒸汽流來支持擴散火焰。 這被稱為 火點. 對於可燃固體，相同的概念是有效的，但由於涉及化學分解，因此需要更高的溫度。 燃點通常超過 300 °C，具體取決於燃料。 一般來說，阻燃材料的燃點要高得多（見表 2）。

表 2. 液體和固體燃料的閃點和著火點

l = 液體； s = 固體。
¹ 通過 Pensky-Martens 閉杯裝置。
² 液體：通過 Cleveland 開杯裝置。 固體：Drysdale 和 Thomson (1994)。
（請注意，阻燃物質的結果指的是 37 kW/m 的熱通量²).

因此，固體材料的易燃性取決於其表面溫度升高到燃點的難易程度，例如，通過暴露於輻射熱或熱氣流。 這與其說取決於分解過程的化學性質，不如說取決於固體的厚度和物理性質，即它的 導熱係數 (k), 密度 (r) and 熱容量 (c). 薄的固體，如木屑（和所有薄的部分），可以很容易地被點燃，因為它們具有低熱質量，也就是說，將溫度升高到火點所需的熱量相對較少。 然而，當熱量傳遞到厚固體的表面時，一些熱量將從表面傳導到固體主體，從而緩和表面的溫升。 從理論上可以證明，表面溫度的上升速率由 熱慣性 材料，即產品 韓國鐵路公司. 這在實踐中得到證實，因為具有高熱慣性的厚材料（例如橡木、固體聚氨酯）在給定的熱通量下需要很長時間才能點燃，而在相同條件下具有低熱慣性的厚材料（例如，纖維絕緣板、聚氨酯泡沫）會迅速點燃（Drysdale 1985）。

點火源

點火如圖 2 所示（先導點火). 為了成功點火，一個 火源 不僅必須能夠將表面溫度升高到燃點或更高，而且還必須能夠點燃蒸汽。 撞擊火焰會以這兩種能力發揮作用，但來自遠程源的強加輻射通量可能會導致在高於火點的溫度下產生蒸汽，而蒸汽不會點燃。 然而，如果放出的蒸汽足夠熱（這需要表面溫度遠高於燃點），它們可能會在與空氣混合時自燃。 這個過程被稱為 自燃.

圖 2. 引燃點火場景。

可以識別出大量點火源，但它們有一個共同點，即它們是某種形式的粗心或不作為的結果。 一個典型的清單包括明火、“吸煙材料”、摩擦加熱、電氣設備（加熱器、熨斗、炊具等）等。 在 Cote (1991) 中可以找到一個很好的調查。 其中一些總結在表 3 中。

表 3. 點火源

應該注意的是，悶燒香煙不能直接引發火焰燃燒（即使是普通氣體燃料），但會導致 陰燃 在有發生這種燃燒傾向的材料中。 這僅在加熱時會燒焦的材料中觀察到。 陰燃涉及炭的表面氧化，它會在局部產生足夠的熱量，以從相鄰的未燃燒燃料中產生新鮮的炭。 這是一個非常緩慢的過程，但最終可能會過渡到燃燒。 此後，火勢將非常迅速地發展。

有悶燒傾向的材料也會表現出自熱現象（Bowes 1984）。 當這種材料大量儲存時，表面緩慢氧化產生的熱量無法逸出，導致物質內部溫度升高，就會出現這種情況。 如果條件合適，這可能會導致失控過程，最終發展成材料深處的陰燃反應。

火焰蔓延

任何火災增長的一個主要因素是火焰在相鄰可燃表面蔓延的速度。 火焰蔓延可以建模為前進的點火前沿，其中火焰的前緣充當尚未燃燒的燃料的點火源。 擴散率部分取決於控制著火難易程度的相同材料特性，部分取決於現有火焰與前端表面之間的相互作用。 向上，垂直傳播是最快的，因為浮力確保火焰向上流動，暴露燃燒區域上方的表面以直接從火焰傳遞熱量。 當燃燒區域的火焰遠離表面垂直上升時，這應該與在水平表面上蔓延形成對比。 事實上，通常的經驗是垂直蔓延是最危險的（例如，火焰蔓延到窗簾和窗簾以及寬鬆的衣服，如連衣裙和睡衣）。

擴散率也受到施加的輻射熱通量的影響。 在房間內著火的過程中，隨著火勢的發展，在不斷增加的輻射水平的作用下，著火面積將更快地擴大。 這將有助於加速作為閃絡特徵的火勢增長。

滅火理論

火災的滅火和滅火可參照上述火災理論大綱進行考察。 氣相燃燒過程（即火焰反應）對化學抑製劑非常敏感。 一些 阻燃劑 用於改善材料“防火性能”的方法依賴於這樣一個事實，即隨燃料蒸氣釋放的少量抑製劑會抑制火焰的形成。 阻燃劑的存在不能使可燃材料變得不可燃，但它可以使點火更加困難——如果點火源很小，可能會完全阻止點火。 然而，如果阻燃材料捲入現有的火中，它就會燃燒，因為高熱通量壓倒了阻燃劑的作用。

滅火可以通過多種方式實現：

1.停止供應燃料蒸汽

2.用化學滅火器熄滅火焰（抑制）

3. 去除對火的空氣（氧氣）供應（窒息）

4.“井噴”。

控制燃料蒸氣的流動

第一種方法，即停止燃料蒸汽的供應，顯然適用於可以簡單地關閉燃料供應的氣體噴射火。 然而，它也是撲滅涉及冷凝燃料的火災的最常見和最安全的方法。 在涉及固體的火災的情況下，當蒸汽流量變得太小而無法支撐火焰時，這需要將燃料表面冷卻到火點以下。 這是通過手動或通過自動系統（灑水器、噴水等）施水最有效地實現的。 一般來說，液體火災不能這樣處理：低火點的液體燃料根本無法充分冷卻，而高火點燃料的情況下，當水與高溫液體接觸時會劇烈蒸發。表面會導致燃燒的燃料從容器中噴出。 這會對救火人員造成非常嚴重的後果。 （在某些特殊情況下，可能會設計自動高壓噴水系統來應對後一種火災，但這並不常見。）

液體火災通常使用滅火泡沫來撲滅 (Cote 1991)。 這是通過將泡沫濃縮液吸入水流中而產生的，然後通過一個特殊的噴嘴將水流引向火焰，該噴嘴允許空氣被夾帶到水流中。 這會產生漂浮在液體頂部的泡沫，通過阻塞效應和通過保護表面免受火焰的熱傳遞來降低燃料蒸汽的供應速率。 必須小心地塗抹泡沫以形成逐漸增大的“筏”以覆蓋液體表面。 隨著筏子的長大，火焰的大小會減小，同時泡沫會逐漸分解，釋放出有助於表面冷卻的水。 該機制實際上很複雜，儘管最終結果是控制蒸汽的流動。

有多種泡沫濃縮液可供選擇，重要的是選擇一種與要保護的液體兼容的泡沫濃縮液。 最初的“蛋白質泡沫”是為碳氫化合物液體火災開發的，但如果與水溶性液體燃料接觸會迅速分解。 已經開發出一系列“合成泡沫”來應對可能遇到的各種液體火災。 其中之一，水性成膜泡沫 (AFFF)，是一種多用途泡沫，它還在液體燃料表面產生一層水膜，從而提高其有效性。

熄滅火焰

這種方法利用化學抑製劑來熄滅火焰。 火焰中發生的反應涉及自由基，這是一種高度反應性的物質，它僅存在短暫但通過支鏈過程不斷再生，該過程保持足夠高的濃度以允許整個反應（例如，R1 型反應）進行以很快的速度。 應用足量的化學抑製劑會導致這些自由基的濃度急劇下降，從而有效地熄滅火焰。 以這種方式運作的最常見的藥劑是哈龍和乾粉。

哈龍在火焰中反應生成其他中間物質，火焰自由基優先與之反應。 撲滅火只需要相對少量的哈龍，因此傳統上認為它們非常可取； 滅火濃度是“可呼吸的”（儘管通過火焰時產生的產物是有毒的）。 乾粉以類似的方式起作用，但在某些情況下更有效。 細顆粒分散到火焰中並導致自由基鏈終止。 重要的是顆粒小且數量多。 這是由許多專有品牌乾粉的製造商通過選擇一種“爆裂”的粉末來實現的，也就是說，當它們暴露在火焰的高溫下時，顆粒會碎裂成更小的顆粒。

對於衣服著火的人，乾粉滅火器被認為是控制火焰和保護該人的最佳方法。 快速乾預可以快速“擊倒”，從而最大限度地減少傷害。 然而，火焰必須完全熄滅，因為顆粒會迅速落到地面上，任何殘留的火焰都會迅速恢復。 同樣，哈龍只有在保持當地濃度的情況下才會保持有效。 如果在戶外使用，哈龍蒸氣會迅速消散，如果有任何殘餘火焰，火勢將再次迅速重新點燃。 更重要的是，如果表面溫度足夠高，抑製劑的損失將伴隨著燃料的重新點燃。 哈龍和乾粉對燃料表面都沒有任何明顯的冷卻效果。

移除空氣供應

以下描述是該過程的過度簡化。 雖然“切斷空氣供應”肯定會使火熄滅，但要做到這一點，只需將氧氣濃度降低到臨界水平以下即可。 眾所周知的“氧指數測試”根據剛好支持燃燒的氧/氮混合物中的最低氧濃度對可燃材料進行分類。 在環境溫度（約 14°C）和沒有任何強加熱傳遞的情況下，許多常見材料會在氧氣濃度低至約 20% 的情況下燃燒。 臨界濃度取決於溫度，隨溫度升高而降低。 因此，已經燃燒了一段時間的火能夠支持濃度可能低至 7% 的火焰。 如果通過關閉門窗來限制氧氣供應，房間內的火災可能會得到控制，甚至可能會自行熄滅。 燃燒可能會停止，但陰燃會在非常低的氧氣濃度下繼續。 在房間充分冷卻之前通過打開門或打破窗戶讓空氣進入可能會導致劇烈的火災爆發，稱為 回流， 或者 爆燃.

“除氣”是很難做到的。 但是，通過不支持燃燒的氣體（例如氮氣、二氧化碳或來自燃燒過程（例如船舶發動機）的氧氣含量低和高在二氧化碳中。 該技術只能用於封閉空間，因為必須保持“惰性氣體”的所需濃度，直到火完全熄滅或可以開始滅火操作。 全淹沒有特殊的應用，例如船艙和圖書館的珍本藏書。 所需惰性氣體的最低濃度如表 4 所示。這些是基於以下假設：在早期階段檢測到火災，並且在空間中積聚過多熱量之前進行注水。

表 4：惰化所需的不同氣體濃度比較

通過局部使用滅火器中的抑製劑，可以在小火附近實現“去除空氣”。 二氧化碳是唯一以這種方式使用的氣體。 然而，由於這種氣體會迅速消散，因此在滅火過程中必須熄滅所有火焰； 否則，燃燒將重新建立。 重新點燃也是可能的，因為二氧化碳幾乎沒有任何冷卻效果。 值得注意的是，由於水滴蒸發（冷卻燃燒區）和水蒸氣稀釋降低氧氣濃度（作用相同如二氧化碳）。 細水噴霧和薄霧被認為是哈龍的可能替代品。

在這裡應該提一下，除非可以立即停止氣流，否則不宜熄滅氣體火焰。 否則，可能會積聚大量易燃氣體並隨後點燃，從而可能造成嚴重後果。

吹熄

為了完整起見，此處包含此方法。 通過將火焰附近的空氣速度增加到高於臨界值，可以很容易地吹滅火柴火焰。 該機構通過破壞燃料附近的火焰來運行。 原則上，可以用相同的方式控制較大的火災，但通常需要炸藥才能產生足夠的速度。 油井火災可以用這種方式撲滅。

最後，需要強調的一個共同特徵是，隨著火勢的擴大，滅火的難易程度會迅速下降。 早期檢測允許用最少量的抑製劑滅絕，減少損失。 在選擇滅火系統時，應考慮火災發展的潛在速度以及可用的探測系統類型。

爆炸

爆炸的特徵是突然釋放能量，產生衝擊波或衝擊波，可能造成遠程損壞。 有兩種截然不同的來源，即高能炸藥和壓力爆破。 烈性炸藥以三硝基甲苯(TNT)和環三亞甲基三硝胺(RDX)等化合物為代表。 這些化合物是高度放熱的物質，分解釋放大量能量。 儘管熱穩定（儘管有些不那麼穩定並且需要脫敏以使其安全處理），但它們可以被誘導引爆，分解，以聲速通過固體傳播。 如果釋放的能量足夠高，爆炸波將從源頭傳播，並有可能在遠處造成重大破壞。

通過評估遠程損壞，可以根據“TNT 當量”（通常以公噸為單位）來估算爆炸的規模。 該技術依賴於收集到的大量關於 TNT 潛在破壞力的數據（其中大部分是在戰時），並使用從已知數量的 TNT 造成的破壞研究中得出的經驗比例定律。

在和平時期，烈性炸藥用於各種活動，包括採礦、採石和大型土木工程。 它們出現在一個地點代表了一種特殊的危害，需要進行專門的管理。 然而，“爆炸”的另一個來源也可能同樣具有破壞性，尤其是在危險尚未被認識到的情況下。 導致壓力爆發的超壓可能是工廠內的化學過程或純物理效應的結果，如容器在外部加熱時會發生，導致超壓。 期限 布列夫 （沸騰液體膨脹蒸汽爆炸）起源於此，原指蒸汽鍋爐發生故障。 它現在也常用於描述裝有液化氣體如LPG（液化石油氣）的壓力容器在火災中發生故障，釋放出易燃物質，然後點燃產生“火球”的事件。

另一方面，超壓可能是由化學過程在內部引起的。 在過程工業中，自熱會導致失控反應，產生能夠導致壓力爆裂的高溫和高壓。 然而，最常見的爆炸類型是由易燃氣體/空氣混合物點燃引起的，這種混合物被限制在工廠的一個項目內，或者實際上是在任何限制結構或外殼內。 先決條件是易燃混合物的形成，這種情況應該通過良好的設計和管理來避免。 如果發生意外洩漏，只要氣體（或蒸氣）的濃度介於可燃性下限和上限之間，就會存在易燃氣氛（表 1）。 如果將點火源引入這些區域之一，預混火焰將從該源快速傳播，將燃料/空氣混合物在高溫下轉化為燃燒產物。 這可能高達 2,100 K，表明在初始溫度為 300 K 的完全封閉系統中，可能會出現高達 7 巴的超壓。 只有專門設計的壓力容器才能承受這種超壓。 除非有洩壓板或爆破片或抑爆系統保護，否則普通建築物會倒塌。 如果建築物內形成易燃混合物，隨後的爆炸可能會造成嚴重的結構損壞——可能是徹底破壞——除非爆炸可以通過爆炸早期產生的開口（例如，窗戶的破損）排放到外面。

這種類型的爆炸還與空氣中懸浮粉塵的點燃有關（Palmer 1973）。 當大量“易爆”粉塵從建築物內的架子、椽子和壁架上脫落形成雲，然後暴露於火源（例如麵粉廠、穀物升降機等）時，就會遇到這些情況.). 粉塵必須（顯然）是可燃的，但並非所有可燃粉塵在環境溫度下都會爆炸。 已設計標準測試以確定粉塵是否易爆。 這些也可以用來說明易爆粉塵表現出“爆炸極限”，在概念上類似於氣體和蒸氣的“可燃極限”。 一般來說，粉塵爆炸有可能造成很大的破壞，因為最初的事件可能會導致更多的粉塵脫落，形成更大的粉塵雲，這將不可避免地點燃，從而產生更大的爆炸。

洩爆， 或者 爆炸緩解，只有在爆炸發展速度相對較慢的情況下才能成功運行，例如與預混火焰通過靜止的易燃混合物或爆炸性粉塵雲傳播有關。 如果涉及爆炸，則洩爆是沒有用的。 這樣做的原因是洩壓口必須在事件的早期壓力仍然相對較低時創建。 如果發生爆炸，壓力上升太快而無法有效釋放，並且封閉的容器或工廠的物品會承受非常高的內部壓力，這將導致大規模破壞。 可燃氣體混合物的爆炸 如果混合物包含在長管道或管道中，就會發生。 在某些條件下，預混合火焰的傳播將以增加湍流的速率將未燃燒氣體推到火焰前鋒的前面，這反過來將增加傳播速率。 這提供了一個反饋迴路，它會導致火焰加速，直到形成衝擊波。 這與燃燒過程相結合，是一種爆轟波，其傳播速度可以超過 1,000 m/s。 這可以與 基本燃燒速度 0.45 m/s 的化學計量丙烷/空氣混合物。 （這是火焰通過靜止（即非湍流）丙烷/空氣混合物傳播的速率。）

湍流對這類爆炸發展的重要性不可低估。 防爆系統的成功運行依賴於早期洩壓或早期抑制。 如果爆炸的發展速度太快，則保護系統將不起作用，並且會產生不可接受的超壓。

爆炸洩壓的替代方法是 爆炸抑制. 這種類型的保護要求在非常早的階段檢測到爆炸，盡可能接近點火。 該檢測器用於啟動抑製劑快速釋放到傳播火焰的路徑中，從而在壓力增加到威脅封閉邊界完整性的程度之前有效地阻止爆炸。 哈龍通常用於此目的，但隨著它們逐漸被淘汰，現在人們開始注意使用高壓噴水系統。 這種類型的保護非常昂貴並且應用有限，因為它只能用於相對較小的體積，其中抑製劑可以快速均勻地分佈（例如，輸送易燃蒸氣或易爆粉塵的管道）。

消防信息分析

一般而言，消防科學直到最近才發展到能夠提供知識基礎的階段，在此基礎上可以做出有關工程設計（包括安全問題）的合理決策。 傳統上，消防安全是在一個 特設 在此基礎上，通過實施法規或其他限制措施有效應對事件，確保事件不再發生。 可以舉出很多例子。 例如，1666 年的倫敦大火適時導致了第一部建築法規（或規範）的製定和火災保險的發展。 最近發生的事件，例如 1972 年和 1974 年巴西聖保羅的高層辦公大樓火災，引發了對建築規範的修改，以防止未來發生類似的多人死亡火災。 其他問題也以類似的方式得到解決。 在美國加利福尼亞州，人們認識到與某些類型的現代軟墊家具（尤其是那些含有標準聚氨酯泡沫的家具）相關的危害，並最終出台了嚴格的法規來控制其可用性。

這些都是簡單的案例，在這些案例中，對火災後果的觀察導致了一套規則的實施，旨在在發生火災時提高個人和社區的安全。 對任何問題採取行動的決定都必須基於對我們對火災事件的了解的分析來證明其合理性。 有必要證明問題是真實存在的。 在某些情況下——比如聖保羅大火——這種做法是學術性的，但在其他情況下，比如“證明”現代家具是一個問題，有必要確保明智地花費相關成本。 這需要一個可靠的火災事件數據庫，該數據庫能夠顯示多年來火災數量、死亡人數、特定類型點火發生率等方面的趨勢。然後可以使用統計技術檢查是否趨勢或變化是顯著的，並且採取了適當的措施。

在一些國家/地區，消防隊必須就每場發生的火災提交一份報告。 在英國和美國，主管官員填寫一份報告表，然後提交給中央組織（英國內政部，美國國家消防協會，NFPA），然後編碼並以規定的方式處理數據。 這些數據隨後可供政府機構和其他相關方檢查。 這些數據庫在突出（例如）主要點火源和首先點燃的物品方面非常寶貴。 對死亡發生率及其與火源等的關係的調查表明，死於吸煙者材料引起的火災的人數與以此方式引發的火災人數明顯不成比例。

這些數據庫的可靠性取決於消防人員進行火災調查的技能。 火災調查不是一件容易的事，需要相當的能力和知識——尤其是火災科學知識。 英國的消防局有法定義務為每場火災提交一份火災報告表，這給負責人員帶來了相當大的責任。 表格的構建至關重要，因為它必須足夠詳細地引出所需的信息。 NFPA 推薦的“基本事故報告表”顯示在 消防手冊 （科特 1991）。

這些數據可用於兩種方式，一種是識別火災問題，另一種是提供必要的合理論據來證明可能需要公共或私人支出的特定行動方案的合理性。 一個長期建立的數據庫可以用來顯示所採取行動的效果。 從 1980 年到 1989 年期間的 NFPA 統計數據中收集了以下十點（Cote 1991）：

1. 家用煙霧探測器被廣泛使用並且非常有效（但探測器策略仍然存在重大差距）。

2. 自動灑水器大大減少了生命和財產損失。 便攜式和區域供暖設備的使用增加導致涉及供暖設備的家庭火災急劇增加。

3. 燃燒和可疑火災從 1970 年代的高峰期開始持續下降，但相關財產損失停止下降。

4. 很大一部分消防員死亡是由於心髒病發作和遠離火場的活動造成的。

5.農村地區火災死亡率最高。

6. 點燃軟墊家具、床墊或床上用品的吸煙材料會產生最致命的住宅火災場景。

7. 美國和加拿大的火災死亡率是所有發達國家中最高的。

8. 美國舊南部各州的火災死亡率最高。

9. 老年人死於火災的風險特別高。

當然，這樣的結論是針對特定國家的，儘管有一些共同的趨勢。 謹慎使用此類數據可以為製定有關社區消防安全的合理政策提供手段。 但是，必須記住，這些不可避免地是“被動的”，而不是“主動的”。 只有在詳細的火災隱患評估之後才能採取主動措施。 這樣的行動方針已經逐步引入，從核工業開始，然後進入化學、石化和近海工業，這些行業的風險比其他行業更容易定義。 它們在旅館和公共建築中的應用通常要困難得多，並且需要應用火災建模技術來預測火災的過程以及火災產物將如何通過建築物蔓延以影響居住者。 此類建模已取得重大進展，但必須說，要自信地使用這些技術還有很長的路要走。 在廣泛使用可靠的火災危險評估工具之前，消防安全工程仍然需要在消防安全科學方面進行大量基礎研究。

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火 和 燃燒 已經以各種方式定義。 就我們的目的而言，與作為一種現象的燃燒有關的最重要陳述如下：

• 燃燒代表了由物理和化學轉化組成的一系列自我維持的反應。

• 所涉及的材料與其周圍環境中的氧化劑發生反應，在大多數情況下，氧化劑與空氣中的氧氣發生反應。

• 點火需要有利的啟動條件，通常是系統充分加熱，以滿足燃燒鍊式反應的初始能量需求。

• 反應的結果通常是放熱的，這意味著在燃燒過程中會釋放熱量，並且這種現象通常伴隨著肉眼可見的火焰。

點火 可以認為是自持燃燒過程的第一步。 它可能發生為 先導點火 強制點火) 如果該現像是由任何外部點火源引起的，或者它可能發生為 自動點火 自燃) 如果該現像是可燃材料本身發生反應並伴有放熱的結果。

點火傾向由一個經驗參數表徵，即 點火溫度 （即材料必須加熱到的最低溫度，由試驗確定）才能點燃）。 根據是否通過使用任何點火源確定該參數（使用特殊測試方法），我們區分 引燃溫度 和 自燃溫度.

在引燃點火的情況下，激活燃燒反應中所涉及的材料所需的能量由點火源提供。 然而，著火所需的熱量與著火溫度之間沒有直接關係，因為可燃體系中各組分的化學成分雖然是著火溫度的一個重要參數，但受材料的大小和形狀的影響很大，環境壓力，氣流條件，點火源參數，測試裝置的幾何特徵等。這就是文獻中公佈的自燃溫度和引燃溫度數據可能存在顯著差異的原因。

可以簡單地說明不同狀態下材料的著火機理。 這涉及將材料作為固體、液體或氣體進行檢查。

橋樑 固體材料 通過傳導、對流或輻射（主要通過它們的組合）從任何外部點火源吸收能量，或者由於內部發生的發熱過程開始在其表面上分解而被加熱。

為了點火發生 液體，它們必須在其表面上方形成能夠燃燒的蒸氣空間。 釋放的蒸汽和氣態分解產物與液體或固體材料表面上方的空氣混合。

混合物和/或擴散中出現的湍流幫助氧氣到達表面上和表面上方的分子、原子和自由基，這些已經適合反應。 誘導的粒子進入相互作用，導致熱量釋放。 該過程穩步加速，隨著鍊式反應的開始，材料著火併燃燒。

固體可燃物表層下的燃燒稱為 陰燃，發生在固體物質與氣體界面的燃燒反應稱為 發光. 用火焰燃燒（或 熾盛) 是燃燒放熱反應在氣相中進行的過程。 這對於液體和固體材料的燃燒都是典型的。

可燃氣體 在氣相中自然燃燒。 氣體和空氣的混合物只有在一定的濃度範圍內才能點燃，這是一個重要的經驗陳述。 這也適用於液體蒸汽。 氣體和蒸氣的可燃下限和上限取決於混合物的溫度和壓力、點火源和混合物中惰性氣體的濃度。

點火源

提供熱能的現像根據其起源可分為四個基本類別（Sax 1979）：

1.化學反應時產生的熱能（氧化熱、燃燒熱、溶解熱、自熱、分解熱等）

2.電熱能（電阻加熱、感應加熱、電弧發熱、電火花、靜電放電、雷擊產生的熱量等）

3.機械熱能（摩擦熱、摩擦火花）

4.核分解產生的熱量。

以下討論針對最常遇到的點火源。

明火

明火可能是最簡單和最常用的點火源。 大量通用工具和各種類型的技術設備在明火下運行，或能夠形成明火。 燃燒器、火柴、熔爐、加熱設備、焊炬的火焰、破裂的煤氣和油管等實際上可以被認為是潛在的點火源。 因為對於明火，主要點火源本身代表存在的自持燃燒，點火機製本質上意味著燃燒蔓延到另一個系統。 只要明火的點火源具有足夠的起火能量，就會開始燃燒。

自燃

自發產生熱量的化學反應意味著作為“內部點火源”存在著火和燃燒的危險。 然而，傾向於自熱和自燃的材料可能成為二次點火源，並引起周圍可燃材料的點燃。

雖然一些氣體（例如，磷化氫、硼氫化物、氫化矽）和液體（例如，金屬羰基化物、有機金屬組合物）傾向於自燃，但大多數自燃是作為固體材料的表面反應發生的。 自燃與所有點火一樣，取決於材料的化學結構，但其發生取決於分散程度。 大的比表面積使反應熱能夠局部積聚，並有助於將材料的溫度升高到自燃溫度以上。

如果液體在比表面積大的固體材料上與空氣接觸，也會促進液體的自燃。 脂肪，尤其是含有雙鍵的不飽和油，當被纖維材料及其製品吸收時，以及當浸漬到植物或動物來源的紡織品中時，在正常大氣條件下容易自燃。 由不燃性纖維或無機材料覆蓋的大比表面積並被油污染的玻璃棉和礦棉產品的自燃引起了非常嚴重的火災事故。

觀察到的自燃主要是固體材料的粉塵。 對於具有良好導熱性的金屬，點火所需的局部熱量積累需要對金屬進行非常精細的粉碎。 隨著顆粒尺寸的減小，自燃的可能性增加，並且對於一些金屬粉塵（例如，鐵），隨之而來的是自燃。 在儲存和處理煤塵、細分佈的煙塵、漆和合成樹脂的粉塵時，以及在對其進行的工藝操作中，應特別注意防火措施，以減少自燃的危險。

傾向於自發分解的材料表現出特殊的自燃能力。 聯氨接觸任何具有大表面積的材料時，會立即燃燒起來。 塑料工業廣泛使用的過氧化物很容易自發分解，並且由於分解，它們成為危險的火源，偶爾會引發爆炸性燃燒。

某些化學物質相互接觸時發生的劇烈放熱反應可視為自燃的特例。 此類情況的例子有濃硫酸與所有有機可燃物接觸，氯酸鹽與硫或銨鹽或酸類接觸，有機鹵素化合物與鹼金屬接觸等。這些材料的特點是“不相容” (不相容材料) 需要特別注意，特別是在儲存和共同儲存它們以及製定消防規定時。

值得一提的是，在某些情況下，這種危險的高自熱可能是由於錯誤的技術條件（通風不足、冷卻能力低、維護和清潔的差異、反應過熱等）造成的，或由它們推動的。

某些農產品，例如纖維飼料、含油種子、發芽的穀物、加工業的最終產品（幹甜菜根片、肥料等），顯示出自燃的傾向。 這些材料的自發加熱有一個特點：系統的危險溫度條件會因一些不易控制的放熱生物過程而加劇。

電點火源

以電能運行的動力機械、儀表和加熱裝置，以及變電設備和照明設備，只要按照相關安全法規和要求進行安裝，通常不會對周圍環境造成任何火災隱患。標準，並且在操作過程中遵守了相關的技術說明。 定期維護和定期監督大大降低了火災和爆炸的可能性。 電氣設備和佈線中最常見的起火原因是 超載, 短路, 電火花 和 高接觸電阻.

當佈線和電器暴露於高於其設計電流的電流時，就會出現過載。 通過線路、裝置和設備的過電流可能導致過熱，使電氣系統的過熱部件損壞或斷裂、老化或碳化，導致電線和電纜塗層熔化、金屬部件燃燒和可燃結構裝置著火，並根據情況將火勢蔓延到環境中。 最常見的過載原因是連接的消費者數量高於允許的數量或它們的容量超過規定的值。

電氣系統的工作安全最常受到短路的威脅。 它們始終是任何損壞的後果，當電線或設備處於相同電位水平或不同電位水平，彼此和大地絕緣，相互接觸或與大地接觸時，就會發生這種情況。 這種接觸可以直接作為金屬-金屬接觸產生，也可以通過電弧間接產生。 在短路的情況下，當電力系統的某些單元相互接觸時，電阻會大大降低，因此電流強度會非常高，可能低幾個數量級。 大短路時過電流釋放的熱能可能導致受短路影響的設備著火，周圍的材料和設備著火，火勢蔓延到建築物。

電火花是一種性質較小的熱能源，但經驗表明，它經常充當著火源。 在正常工作條件下，大多數電器不會釋放火花，但某些設備的運行通常會伴隨著火花。

火花首先會在其產生區域中可能出現氣體、蒸汽或粉塵爆炸濃度的地方引入危險。 因此，在操作過程中通常會釋放火花的設備只允許設置在火花不會引起火災的地方。 火花本身的能量含量不足以點燃環境中的材料或引發爆炸。

如果電氣系統在電流流過的結構單元之間沒有完美的金屬接觸，則該位置會產生高接觸電阻。 這種現像在大多數情況下是由於接頭構造錯誤或安裝不熟練造成的。 操作過程中接頭的脫離和自然磨損也可能導致高接觸電阻。 流過電阻增大的地方的電流，很大一部分會轉化為熱能。 如果這種能量不能充分消散（並且不能消除原因），則溫度的極大升高可能導致危及周圍環境的火災情況。

如果設備基於感應概念（發動機、發電機、變壓器、繼電器等）工作並且未正確計算，則在運行過程中可能會出現渦流。 由於渦流，結構單元（線圈及其鐵芯）可能會升溫，這可能導致絕緣材料著火和設備燃燒。 渦流也可能出現在高壓設備周圍的金屬結構單元中，從而產生這些有害後果。

靜電火花

靜電充電是一個過程，在此過程中，任何原本具有電中性（並且獨立於任何電路）的材料都會帶上正電或負電。 這可能以三種方式之一發生：

1.      分離充電，使得減極性的電荷同時積聚在兩個物體上

2.      通過充電，使得電荷消失後留下相反極性符號的電荷

3.      充電，這樣身體就可以從外部接收電荷。

這三種帶電方式可能來自各種物理過程，包括接觸後的分離、分裂、切割、粉碎、移動、摩擦、粉末和流體在管道中的流動、撞擊、壓力變化、狀態變化、光電離、熱電離、靜電分佈或高壓放電。

由於上述任何過程，靜電充電都可能發​​生在導電體和絕緣體上，但在大多數情況下，機械過程是造成不需要的電荷積累的原因。

從靜電帶電及其產生的火花放電的大量危害和風險中，可以特別提到兩個風險：危害電子設備（例如，用於過程控制的計算機）和火災和爆炸的危險.

如果充電產生的放電能量高到足以導致任何半導體部件的輸入端損壞，則電子設備首先會受到危害。 過去十年電子設備的發展伴隨著這種風險的迅速增加。

火災或爆炸風險的發展需要兩個條件在空間和時間上同時發生：任何可燃介質的存在和具有點火能力的放電。 這種危害主要發生在化學工業中。 可以根據所謂的估計 有害物質的火花敏感性 (最小點火能量) 並取決於充電的程度。

降低這些風險是一項重要任務，即從技術故障到致命事故災難的各種後果。 有兩種方法可以防止靜電充電的後果：

1.阻止充電過程的啟動（這是顯而易見的，但通常很難實現）

2. 限制電荷的積累以防止危險放電（或任何其他風險）的發生。

閃電是自然界中的一種大氣電現象，可被視為點火源。 雲層中產生的靜電電荷向地球均衡（雷擊) 並伴隨著高能放電。 雷擊地點及其周圍的可燃物可能著火燃燒。 在某些閃電中，會產生非常強的脈衝，能量會分幾步均衡。 在其他情況下，持久電流開始流動，有時達到 10 A 的數量級。

機械熱能

技術實踐與摩擦穩定地結合在一起。 在機械操作過程中，會產生摩擦熱，如果將熱損失限制在系統中積聚熱量的程度，其溫度可能會升高到對環境有害的值，並可能發生火災。

摩擦火花通常發生在金屬技術操作中，因為劇烈摩擦（研磨、碎裂、切割、撞擊）或金屬物體或工具掉落或掉落到硬地板上，或者在研磨操作過程中，由於研磨衝擊下材料中的金屬污染物. 產生的火花溫度通常高於常規可燃材料的著火溫度（如鋼火花，1,400-1,500°C；銅鎳合金火花，300-400°C）； 然而，點火能力分別取決於被點燃的材料和物質的總熱含量和最低點火能量。 實踐證明，在存在危險濃度的可燃氣體、蒸汽和粉塵的空氣空間中，摩擦火花意味著真正的火災風險。 因此，在這些情況下，應避免使用容易產生火花的材料，以及會產生機械火花的工藝。 在這些情況下，安全由不產生火花的工具提供，即由木材、皮革或塑料材料製成，或使用產生低能火花的銅和青銅合金工具。

熱表面

實際上，設備和裝置的表面可能會正常或由於故障而升溫到危險程度。 烤爐、熔爐、乾燥裝置、廢氣出口、蒸汽管道等經常在爆炸性空氣空間引起火災。 此外，它們的熱表面可能會點燃靠近它們或接觸到的可燃材料。 為預防起見，應遵守安全距離，定期監督和維護將減少危險過熱發生的可能性。

材料和產品的火災隱患

可燃系統中可燃物質的存在代表了明顯的燃燒條件。 燃燒現象和燃燒過程的階段從根本上取決於所涉及材料的物理和化學特性。 因此，對各種材料和產品的可燃性及其特性和性能進行調查似乎是合理的。 對於本節，材料分組的排序原則由技術方面而不是理論概念決定（NFPA 1991）。

木材和木製品

木材是人類環境中最常見的材料之一。 房屋、建築結構、家具和消費品都是用木材製成的，它還廣泛用於造紙等產品以及化學工業。

木材和木製品是可燃的，當與高溫表面接觸並暴露於熱輻射、明火或任何其他點火源時，會碳化、發光、著火或燃燒，具體取決於燃燒條件。 為了拓寬它們的應用領域，需要改進它們的燃燒性能。 為了使由木材製成的結構單元不易燃，它們通常用阻燃劑處理（例如，浸透、浸漬、提供表面塗層）。

各種木材可燃性的最本質特徵是著火溫度。 它的值在很大程度上取決於木材的一些特性和測定的測試條件，即木材樣品的密度、濕度、大小和形狀，以及測試時的點火源、暴露時間、暴露強度和大氣. 有趣的是，不同測試方法確定的著火溫度不同。 經驗表明，清潔和乾燥的木製品著火的可能性極低，但由於在通風不佳的房間內存放多塵和油膩的廢木料，已知發生了幾起自燃引起的火災。 經驗證明，較高的水分含量會增加著火溫度並降低木材的燃燒速度。 木材的熱分解是一個複雜的過程，但可以清楚地觀察到它的階段如下：

• 質量損失的熱分解在 120-200 °C 範圍內已經開始； 水分含量釋放和不可燃降解發生在燃燒空間。

• 在200-280℃時，主要發生吸熱反應，同時吸收點火源的熱能。

• 在 280-500 °C，分解產物的放熱反應作為主要過程穩步加速，同時可以觀察到碳化現象。 在此溫度範圍內，持續燃燒已經發展。 點火後，由於其碳化層的隔熱性好，燃燒不及時。 因此，更深層的加熱是有限且耗時的。 當可燃分解產物加速上浮時，燃燒就會完全。

• 在超過 500 °C 的溫度下，木炭會形成殘留物。 在它的額外發光過程中，會產生含有固體無機材料的灰燼，並且該過程已經結束。

纖維和紡織品

在人們周圍發現的大多數由纖維材料製成的紡織品都是可燃的。 服裝、家具和建築環境部分或全部由紡織品組成。 它們所存在的危害存在於其生產、加工、儲存和佩戴過程中。

紡織品的基本材料既有天然的，也有人造的； 合成纖維可單獨使用或與天然纖維混合使用。 植物來源的天然纖維（棉、麻、黃麻、亞麻）的化學成分是纖維素，具有可燃性，並且這些纖維的著火溫度相對較高（<<400°C）。 它們燃燒的一個有利特徵是，當置於高溫下時，它們會碳化但不會熔化。 這對於燒傷傷員的醫療尤其有利。

動物源蛋白質纖維（羊毛、絲綢、毛髮）的火災危險特性甚至比植物源纖維更有利，因為它們的著火需要更高的溫度（500-600 °C），並且低於相同的條件下，它們的燃燒強度較低。

塑料工業利用聚合物產品的幾種極好的機械性能，在紡織工業中也獲得了突出地位。 在腈綸、聚酯和熱塑性合成纖維（尼龍、聚丙烯、聚乙烯）的特性中，與燃燒相關的特性是最沒有優勢的。 它們中的大多數，儘管具有很高的引燃溫度（<<400-600 °C），但遇熱會熔化、容易點燃、劇烈燃燒、燃燒時掉落或熔化並釋放大量煙霧和有毒氣體。 這些燃燒特性可以通過添加天然纖維得到改善，從而產生所謂的 混合纖維紡織品. 進一步的處理是用阻燃劑完成的。 為了製造工業用紡織品和防熱服，無機、不燃的纖維產品（包括玻璃和金屬纖維）已經被大量使用。

紡織品最重要的火災危險特性是與可燃性、火焰傳播、發熱和有毒燃燒產物相關的特性。 已經開發了特殊的測試方法來確定它們。 獲得的測試結果影響這些產品的應用領域（帳篷和公寓、家具、車輛內飾、衣服、地毯、窗簾、防熱和防風雨的特殊防護服），以及限制其使用風險的規定。 工業研究人員的一項重要任務是開發耐高溫、經阻燃劑處理（易燃、著火時間長、火焰蔓延率低、放熱速度慢）並產生少量有毒燃燒產物的紡織品，以及改善因此類材料燃燒引起的火災事故的不利影響。

可燃和易燃液體

在存在火源的情況下，可燃和易燃液體是潛在的危險源。 首先，此類液體上方的封閉或開放蒸汽空間具有火災和爆炸危險。 如果該材料以合適的濃度存在於蒸氣-空氣混合物中，則可能會發生燃燒和更頻繁的爆炸。 由此可知，如果：

• 不包括火源、空氣和氧氣； 要么

• 周圍存在惰性氣體而不是氧氣； 要么

• 液體儲存在密閉容器或系統中（見圖 1）； 要么

• 通過適當的通風，可以防止產生危險的蒸汽濃度。

圖 1. 用於儲存易燃和可燃液體的常見類型的儲罐。

實際上，與可燃和易燃液體的危險性有關的大量材料特性是已知的。 這些是閉杯和開杯閃點、沸點、著火溫度、蒸發速率、可燃性濃度的上限和下限（易燃或爆炸極限）、蒸氣相對於空氣的相對密度以及燃燒所需的能量蒸氣的點燃。 這些因素提供了有關各種液體著火敏感性的完整信息。

幾乎在全世界範圍內，閃點（一種在大氣條件下通過標準測試確定的參數）被用作將液體（以及在相對較低溫度下表現為液體的材料）分組為風險類別的基礎。 液體儲存的安全要求、它們的處理、工藝流程以及在其區域內設置的電氣設備應針對每一類易燃性和可燃性進行詳細說明。 還應針對每個類別確定技術設備周圍的風險區域。 經驗表明，在兩個易燃極限之間的濃度範圍內，可能會發生火災和爆炸，具體取決於系統的溫度和壓力。

氣體

儘管所有材料在特定溫度和壓力下都可能變成氣體，但實際上被視為氣態的材料是那些在常溫 (~20 °C) 和常壓 (~100 kPa) 下處於氣態的材料。

關於火災和爆炸危險，氣體可分為兩大類： 燃料 和 不燃氣體. 根據實踐中接受的定義，可燃氣體是指在具有正常氧氣濃度的空氣中燃燒的氣體，前提是存在燃燒所需的條件。 點火只發生在一定溫度以上，具有必要的點火溫度，並且在給定的濃度範圍內。

不燃氣體是指在氧氣或任何濃度的空氣中都不會燃燒的氣體。 這些氣體的一部分支持燃燒（例如氧氣），而另一部分抑制燃燒。 不支持燃燒的不燃氣體稱為 惰性氣體 （氮氣、惰性氣體、二氧化碳等）。

為了實現經濟效益，在容器或運輸容器中儲存和運輸的氣體通常處於壓縮、液化或冷卻-冷凝（低溫）狀態。 基本上，有兩種與氣體有關的危險情況：當它們在容器中時以及當它們從容器中釋放時。

對於存儲容器中的壓縮氣體，外部熱量可能會大大增加容器內的壓力，並且極端超壓可能導致爆炸。 氣體儲存容器通常包括氣相和液相。 由於壓力和溫度的變化，液相的膨脹引起蒸氣空間的進一步壓縮，而液體的蒸氣壓隨著溫度的升高而增加。 由於這些過程，可能會產生極度危險的壓力。 儲存容器一般都需要包含超壓釋放裝置的應用。 這些能夠減輕由於較高溫度引起的危險情況。

如果儲存容器密封不充分或損壞，氣體將流出到自由空氣空間，與空氣混合，根據其數量和流動方式，可能導致形成大的爆炸性空氣空間。 洩漏的儲存容器周圍的空氣可能不適合呼吸，並且可能對附近的人造成危險，部分原因是某些氣體的毒性作用，部分原因是氧氣濃度降低。

考慮到氣體引起的潛在火災危險和安全操作的需要，必須詳細了解儲存或使用的氣體的以下特性，尤其是對於工業消費者：氣體的化學和物理特性、著火溫度、可燃性濃度的下限和上限，容器內氣體的危險參數，釋放到空氣中的氣體引起的危險情況的危險因素，必要的安全區域的範圍和要採取的特殊措施如果可能出現與消防有關的緊急情況。

化學製品

了解化學品的危險參數是安全工作的基本條件之一。 只有考慮與火災危險性有關的物理和化學特性，才能製定防火措施和要求。 在這些特性中，最重要的是： 可燃性； 可燃性； 與其他材料、水或空氣發生反應的能力； 腐蝕傾向； 毒性; 和放射性。

有關化學品特性的信息可以從製造商發布的技術數據表以及包含危險化學品數據的手冊和手冊中獲得。 這些不僅為用戶提供有關材料的一般技術特性的信息，而且還提供有關危險參數（分解溫度、著火溫度、燃燒極限濃度等）的實際值、它們的特殊行為、儲存和防火要求的信息。戰鬥，以及急救和藥物治療的建議。

化學品的毒性作為潛在的火災隱患，可能以兩種方式發揮作用。 首先，某些化學品本身俱有高毒性，遇火可能有危險。 其次，它們在火區內的存在可能會有效地限制滅火行動。

氧化劑（硝酸鹽、氯酸鹽、無機過氧化物、高錳酸鹽等），即使它們本身是不可燃的，也會在很大程度上促成可燃材料的點燃以及它們的劇烈燃燒，有時甚至是爆炸性燃燒。

不穩定物質組包括在劇烈放熱反應中自發或非常容易發生聚合或分解的化學品（乙醛、環氧乙烷、有機過氧化物、氰化氫、氯乙烯）。

對水和空氣敏感的材料極其危險。 這些物質（氧化物、氫氧化物、氫化物、酸酐、鹼金屬、磷等）與通常存在於正常大氣中的水和空氣相互作用，並開始反應並伴隨著非常高的熱量產生。 如果它們是可燃材料，它們會自燃。 然而，引發燃燒的可燃成分可能會爆炸並擴散到周圍區域的可燃材料中。

大部分腐蝕性物質（無機酸——硫酸、硝酸、高氯酸等——以及鹵素——氟、氯、溴、碘）都是強氧化劑，但同時對生物有很強的破壞作用紙巾，因此必須採取特殊的滅火措施。

放射性元素和化合物的危險特性由於它們發出的輻射可能以多種方式有害，此外這些材料本身可能是火災危險。 如果在火災中所涉及的放射性物體的結構密封受損，則可能會釋放出 λ 輻射材料。 它們可以具有非常強的電離作用，並且能夠致命地破壞生物體。 核事故可能伴隨著火災，火災的分解產物通過吸附結合放射性（α-和 β-輻射）污染物。 如果這些物質進入救援人員的身體，可能會對參與救援行動的人員造成永久性傷害。 這種材料極其危險，因為受影響的人感覺不到任何輻射，他們的總體健康狀況似乎也沒有任何惡化。 很明顯，如果放射性物質燃燒，現場的放射性、分解產物和用於滅火的水應該通過放射性信號裝置進行持續觀察。 對於乾預策略和所有其他操作，必須考慮對這些因素的了解。 用於處理和儲存放射性物質及其技術用途的建築物需要使用具有高耐火性的不燃材料建造。 同時，應提供用於檢測、信號和滅火的高質量自動設備。

炸藥和爆破劑

爆炸材料用於許多軍事和工業目的。 這些化學品和混合物在受到強機械力（撞擊、衝擊、摩擦）或開始點火時，會通過極快的氧化反應（例如 1,000-10,000 m/s）突然轉變為大體積氣體。 這些氣體的體積是已經爆炸的炸藥體積的倍數，會對周圍產生很高的壓力。 在爆炸過程中，可能會出現高溫 (2,500-4,000 °C)，從而促進爆炸區域中可燃材料的點燃。

各種爆炸材料的製造、運輸和儲存都受到嚴格的要求。 一個例子是 NFPA 495，爆炸材料規範。

除了用於軍事和工業用途的爆炸材料外，感應爆破材料和煙火產品也被視為危險品。 一般情況下，經常使用爆炸性物質的混合物（苦味酸、硝化甘油、黑索金等），但也有使用能夠爆炸的物質的混合物（黑火藥、炸藥、硝酸銨等）。 在恐怖活動的過程中，塑料材料已經廣為人知，本質上是塑料和增塑材料（各種蠟、凡士林等）的混合物。

對於易爆材料，最有效的防火方法是將火源從周圍環境中排除。 一些爆炸性材料對水或各種具有氧化能力的有機材料敏感。 對於這些材料，應仔細考慮貯存條件的要求和與其他材料同處貯存的規則。

金屬

從實踐中得知，幾乎所有的金屬在一定條件下都能在大氣中燃燒。 大結構厚度的鋼和鋁，根據其在火中的行為，明確評估為不可燃。 但是，細密分佈的鋁粉塵、鐵粉塵和細金屬纖維製成的金屬棉粉塵很容易被點燃，從而引起強烈燃燒。 鹼金屬（鋰、鈉、鉀）、鹼土金屬（鈣、鎂、鋅）、鋯、鉿、鈦等以粉末、銼屑或薄帶的形式極易點燃。 一些金屬具有如此高的敏感性，以至於它們與空氣分開存放，存放在惰性氣體環境中或存放在對金屬呈中性的液體中。

可燃金屬和那些經過調節以燃燒的金屬會產生極其劇烈的燃燒反應，這是一種高速氧化過程，釋放出的熱量比從可燃和易燃液體的燃燒中觀察到的熱量要多得多。 金屬粉塵在沉降粉末的情況下，在熾熱點火的初步階段之後，可能會發展為快速燃燒。 由於可能會產生激起的粉塵和粉塵雲，可能會發生嚴重的爆炸。 一些金屬（如鎂）的燃燒活性和對氧的親和力非常高，以至於它們在被點燃後會在某些介質（如氮氣、二氧化碳、蒸汽氣氛）中繼續燃燒，這些介質用於撲滅可燃物引起的火災固體材料和液體。

撲滅金屬火災是消防員的一項特殊任務。 選擇合適的滅火劑及其應用過程非常重要。

金屬火災可以通過早期發現、消防員使用最有效的方法迅速和適當的行動來控制，如果可能的話，從燃燒區域清除金屬和任何其他可燃材料或至少減少它們數量。

放射性金屬（钚、鈾）燃燒時應特別注意防輻射。 必須採取預防措施來避免有毒分解產物滲透到生物體中。 例如，鹼金屬，因為它們能與水發生劇烈反應，所以只能用乾粉滅火劑滅火。 鎂的燃燒不能用水、二氧化碳、哈龍或氮氣撲滅，更重要的是，如果將這些藥劑用於滅火，危險情況將變得更加嚴重。 唯一可以成功應用的試劑是惰性氣體或在某些情況下是三氟化硼。

塑料和橡膠

塑料是通過合成或對天然材料進行改性而生產的大分子有機化合物。 這些由聚合、加聚或縮聚反應產生的大分子材料的結構和形狀將強烈影響它們的性能。 熱塑性塑料（聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等）的鏈分子呈直鍊或支鏈狀，彈性體（氯丁橡膠、聚硫化物、異戊二烯等）為輕度交聯，而熱固性塑料（硬質塑料：聚醇酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯等）緊密交聯。

橡膠工業以天然生橡膠為原料，經硫化製成橡膠。 人造橡膠的結構與天然橡膠相似，是丁二烯的聚合物和共聚物。

日常生活幾乎所有領域中使用的塑料和橡膠產品範圍正在穩步擴大。 使用這組材料的種類繁多且技術性能優異的產品可用於各種建築結構、家具、服裝、商品、車輛和機器零件等項目。

通常，作為有機材料，塑料和橡膠也被認為是可燃材料。 為了描述它們的防火性能，使用了許多可以通過特殊方法測試的參數。 有了這些參數的知識，就可以分配它們的應用領域（確定、指出、設置），並且可以詳細說明消防安全規定。 這些參數是可燃性、可燃性、產生煙霧的能力、產生有毒氣體的傾向和燃燒滴落。

在許多情況下，塑料的點燃溫度高於木材或任何其他材料，但在大多數情況下，它們更容易點燃，燃燒速度更快，強度更高。 塑料起火往往伴隨著大量濃煙的不愉快現象，會嚴重限制能見度並產生各種有毒氣體（鹽酸、光氣、一氧化碳、氰化氫、亞硝氣等）。 熱塑性材料在燃燒過程中熔化，然後流動，並根據它們的位置（如果安裝在天花板內或天花板上）產生液滴，這些液滴留在燃燒區域並可能點燃下方的可燃材料。

提高燃燒性能是一個複雜的問題，也是塑料化學的一個“關鍵問題”。 阻燃劑抑制可燃性，點火會變慢，燃燒速度會下降，火焰傳播也會減慢。 同時，煙霧的數量和光密度會更高，產生的混合氣體毒性更大。

粉塵

就物理狀態而言，粉塵屬於固體物質，但其物理化學性質不同於緻密狀態下的同類物質。 眾所周知，工業事故和災難都是由粉塵爆炸引起的。 以其通常形式不可燃的材料，例如金屬，在受到任何點火源（即使是低能量）的影響時，可能會以粉塵與空氣混合的形式引發爆炸。 爆炸的危險也存在於可燃材料的粉塵中。

灰塵不僅在漂浮在空氣中時而且在沉降時也可能具有爆炸危險。 在灰塵層中，熱量可能會積聚，並且由於顆粒反應能力增強和導熱性較低，內部可能會發生緩慢燃燒。 那麼粉塵可能會被閃光激起，粉塵爆炸的可能性就會增加。

精細分佈的漂浮顆粒會帶來更嚴重的危害。 與可燃氣體和蒸氣的爆炸特性類似，粉塵也有可能發生爆炸的特殊空氣-粉塵濃度範圍。 爆炸濃度的下限值和上限值以及濃度範圍的寬度取決於顆粒的大小和分佈。 如果粉塵濃度超過導致爆炸的最高濃度，則部分粉塵未被火燒毀並吸收熱量，因此產生的爆炸壓力保持在最大值以下。 空氣的水分含量也會影響爆炸的發生。 在較高的濕度下，粉塵雲的著火溫度將與水分蒸發所需的熱量成比例地增加。 如果在粉塵雲中混入惰性外來粉塵，則粉塵-空氣混合物的爆炸性會降低。 如果在空氣和粉塵的混合物中加入惰性氣體，效果也是一樣的，因為燃燒所需的氧氣濃度會更低。

經驗表明，所有點火源，即使是最小的點火能量，都能夠點燃粉塵雲（明火、電弧、機械或靜電火花、熱表面等）。 根據實驗室獲得的測試結果，粉塵雲點燃所需的能量比可燃蒸汽和空氣的混合物高 20 到 40 倍。

影響沉降粉塵爆炸危險性的因素有粉塵層的物理和熱工特性、粉塵的熾熱溫度和粉塵層釋放的分解產物的著火特性。

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歷史告訴我們，火災對取暖和做飯很有用，但在許多城市造成了重大破壞。 許多房屋、主要建築物甚至整個城市都被大火燒毀。

最早的防火措施之一是要求在夜幕降臨前將所有火災撲滅。 例如，在 872 年的英國牛津，當局下令在日落時分敲響宵禁鐘，以提醒市民在夜間熄滅所有室內火災（Bugbee 1978）。 事實上，宵禁一詞源自法語 宵禁 字面意思是“掩護火力”。

火災的起因通常是人為將燃料和點火源放在一起的結果（例如，廢紙存放在加熱設備旁邊或在明火附近使用揮發性易燃液體）。

火災需要燃料、點火源和某種機制，以便在存在空氣或其他氧化劑的情況下將燃料和點火源結合在一起。 如果可以製定減少燃料負荷、消除點火源或防止燃料/點火相互作用的策略，則可以減少火災損失和人員傷亡。

近年來，人們越來越重視防火，認為這是處理火災問題的最具成本效益的措施之一。 防止起火通常比起火後控製或撲滅更容易（也更便宜）。

這在 消防安全概念樹 (NFPA 1991; 1995a) 由美國 NFPA 開發。 這種解決消防安全問題的系統方法表明，可以通過防止火災或管理火災影響來實現減少工作場所火災死亡等目標。

防火不可避免地意味著改變人類行為。 這需要在管理層的支持下，使用最新的培訓手冊、標準和其他教育材料進行消防安全教育。 在許多國家，此類戰略得到法律的強化，要求公司將滿足法定的防火目標作為其對員工的職業健康和安全承諾的一部分。

下一節將討論消防安全教育。 然而，現在商業和工業中有明確的證據表明防火的重要作用。 國際上正在大量使用以下來源：酒糟， 過程工業中的損失預防, 第 1 捲和第 2 卷（1980 年）； NFPA 1—防火規範 （1992）; 工作健康與安全管理條例 (幼兒發展署 1992)； 和 消防手冊 NFPA (Cote 1991)。 這些由國家政府、企業和保險公司製定的許多法規、標準和培訓材料作為補充，以最大限度地減少生命和財產損失。

消防安全教育和實踐

為使消防安全教育計劃行之有效，公司必須對安全做出重大政策承諾，並製定具有以下步驟的有效計劃： (a) 規劃階段——制定目標； (b) 設計和實施階段； (c) 計劃評估階段——監測有效性。

目標與目的

Gratton (1991) 在一篇關於消防安全教育的重要文章中，定義了目的、目標和實施實踐或策略之間的差異。 目標是一般性的意圖陳述，在工作場所可以說是“減少火災次數，從而減少工人的傷亡，以及對公司的財務影響”。

總體目標的人員和財務部分並不矛盾。 現代風險管理實踐表明，通過有效的損失控制實踐提高工人的安全性可以為公司帶來經濟回報，並帶來社區利益。

這些目標需要轉化為特定公司及其員工的具體消防安全目標。 這些目標必須是可衡量的，通常包括以下陳述：

• 減少工業事故和由此引起的火災

• 減少火災死傷

• 減少公司財產損失。

對於許多公司而言，可能還有其他目標，例如降低業務中斷成本或最大程度地減少法律責任風險。

一些公司傾向於認為遵守當地建築規範和標準足以確保他們的消防安全目標得到滿足。 但是，假設會發生火災，此類規範往往側重於生命安全。

現代消防安全管理明白絕對安全不是一個現實的目標，而是將可衡量的績效目標設定為：

• 通過有效的防火措施最大限度地減少火災事故

• 通過有效的應急設備和程序提供有效的方法來限制火災事故的規模和後果

• 使用保險來防範無法預料的大火，尤其是地震和叢林大火等自然災害引起的火災。

設計與實施

消防安全教育計劃的設計和實施在很大程度上取決於精心策劃的策略的製定以及人員的有效管理和激勵。 消防安全計劃的全面實施必須有強大而絕對的企業支持才能取得成功。

Koffel (1993) 和 NFPA 確定了一系列策略 工業火災危害手冊 （林維爾 1990）。 他們包括：

• 向所有公司員工宣傳公司的消防安全政策和戰略

• 識別所有潛在的火災場景並實施適當的風險降低措施

• 監控定義特定行業護理標準的所有當地法規和標準

• 運行損失管理程序來衡量所有損失，以便與績效目標進行比較

• 對所有員工進行適當的防火和應急響應技術培訓。

• 實施戰略的一些國際例子包括：

• 由英國消防協會 (FPA) 開辦的課程，獲得歐洲防火文憑 (Welch 1993)

• 創建瑞典消防協會的子公司 SweRisk，以協助公司進行風險評估和製定防火計劃（Jernberg 1993）

• 在日本，根據日本消防廳制定的標準，大量公民和工人參與了防火工作（Hunter 1991）

• 美國的消防安全培訓通過使用 消防安全教育者手冊 (NFPA 1983) 和 公共消防教育手冊 （奧斯特豪斯 1990）。

衡量消防安全教育計劃的有效性至關重要。 這種衡量為進一步的計劃融資、發展和調整提供了必要的動力。

消防安全教育的監督和成功的最好例子可能是在美國。 這 學會不燃燒^Ò 該計劃旨在教育美國年輕人了解火災的危險，由 NFPA 公共教育部協調。 1990 年的監測和分析發現，由於在消防安全教育計劃中採取了適當的生命安全行動，總共挽救了 194 條生命。 這些挽救的生命中約有 30% 可直接歸因於 學會不燃燒^Ò 節目。

美國引入住宅煙霧探測器和消防安全教育計劃也被認為是該國家庭火災死亡人數從 6,015 年的 1978 人減少到 4,050 年的 1990 人的主要原因 (NFPA 1991)。

工業內務管理實踐

在工業領域，Lees (1980) 是國際權威。 他表示，在當今的許多行業中，造成巨大生命損失、重傷或財產損失的可能性遠遠大於過去。 可能會導致大火、爆炸和有毒物質釋放，尤其是在石化和核工業中。

因此，防火是減少火災發生的關鍵。 現代工業廠房可以通過以下管理良好的計劃取得良好的消防安全記錄：

• 內務管理和安全檢查

• 員工防火培訓

• 設備維修保養

• 安全和防止縱火（Blye 和 Bacon 1991）。

Higgins (1991) 在 NFPA 中給出了一個有用的指南，說明了內務管理對商業和工業場所防火的重要性 消防手冊.

在用於評估工業場所火災風險的現代計算機工具中，人們認識到良好內務管理在盡量減少可燃負荷和防止接觸火源方面的價值。 澳大利亞的 FREM（火災風險評估方法）軟件將內務管理確定為關鍵的消防安全因素（Keith 1994）。

熱能利用設備

商業和工業中的熱利用設備包括烤爐、熔爐、窯爐、脫水機、乾燥機和淬火槽。

在 NFPA 的 工業火災危害手冊, Simmons (1990) 將加熱設備的火災問題確定為：

1. 點燃附近儲存的可燃材料的可能性
2. 未燃燒的燃料或不完全燃燒導致的燃料危害
3. 過熱導致設備故障
4. 點燃可燃溶劑、固體材料或其他正在處理的產品。

這些火災問題可以通過在有效的防火計劃中結合良好的內部管理、適當的控制和聯鎖、操作員培訓和測試以及清潔和維護來克服。

NFPA 中列出了各種類型的熱利用設備的詳細建議 消防手冊 (Cote 1991)。總結如下。

烤箱和熔爐

烤箱和熔爐中的火災和爆炸通常是由使用的燃料、烤箱中材料提供的揮發性物質或兩者的組合引起的。 其中許多烤箱或熔爐的運行溫度為 500 至 1,000 °C，遠高於大多數材料的著火溫度。

烤箱和熔爐需要一系列控制和聯鎖裝置，以確保未燃燒的燃料氣體或不完全燃燒的產物不會積聚和點燃。 通常，這些危險會在啟動或關閉操作期間出現。 因此，需要專門培訓以確保操作員始終遵守安全程序。

不燃建築結構、其他設備和可燃材料的隔離以及某種形式的自動滅火通常是消防安全系統的基本要素，以防止火災蔓延。

窯

窯爐用於乾燥木材（Lataille 1990）和加工或“燒製”粘土產品（Hrbacek 1984）。

同樣，這種高溫設備會對周圍環境造成危害。 適當的分隔設計和良好的內部管理對於防止火災至關重要。

用於乾燥木材的木材窯還很危險，因為木材本身是一種高火負荷，並且通常被加熱到接近其著火溫度。 必須定期清潔窯爐，以防止小塊木頭和木屑堆積，以免它們與加熱設備接觸。 由耐火建築材料製成、裝有自動噴水器並配備高質量通風/空氣循環系統的窯爐是首選。

脫水機和烘乾機

該設備用於降低牛奶、雞蛋、穀物、種子和乾草等農產品的水分含量。 乾燥器可以直接燃燒，在這種情況下，燃燒產物會接觸到被乾燥的材料，或者它們可以間接燃燒。 在每種情況下，都需要控制裝置在乾燥機、排氣系統或輸送系統出現溫度過高或著火或空氣循環風扇出現故障時關閉供熱。 同樣，需要充分清潔以防止可能點燃的產品堆積。

淬火槽

Ostrowski (1991) 和 Watts (1990) 確定了淬火槽防火安全的一般原則。

當加熱的金屬物品浸入淬火油罐中時，就會發生淬火或受控冷卻過程。 該過程通過冶金變化來硬化或回火材料。

大多數淬火油是可燃的礦物油。 必須為每個應用仔細選擇它們，以確保在浸入熱金屬件時油的著火溫度高於油箱的工作溫度。

重要的是油不會溢出油箱的側面。 因此，液位控制和適當的排放是必不可少的。

部分浸入高溫物品是淬火罐起火的最常見原因。 這可以通過適當的材料轉移或輸送機佈置來防止。

同樣，必須提供適當的控制，以避免油溫過高和水進入油箱，這可能導致油箱內部和周圍發生沸騰和大火。

通常使用特定的自動滅火系統，如二氧化碳或乾粉滅火系統來保護儲罐表面。 建築物的高架自動灑水器保護是可取的。 在某些情況下，還需要對需要靠近儲罐工作的操作員進行特殊保護。 通常，會提供噴水系統來保護工人的暴露。

最重要的是，對工人進行適當的應急響應培訓，包括使用便攜式滅火器，是必不可少的。

化工工藝設備

以化學方式改變材料性質的操作通常是重大災難的根源，造成嚴重的工廠破壞以及工人和周圍社區的傷亡。 化工廠事故對生命和財產造成的風險可能來自火災、爆炸或有毒化學品洩漏。 破壞性能量通常來自工藝材料不受控制的化學反應、導致壓力波或高水平輻射的燃料燃燒以及可能造成遠距離破壞的飛行導彈。

工廠運營和設備

設計的第一階段是了解所涉及的化學過程及其能量釋放的潛力。 李斯 (1980) 在他的 過程工業中的損失預防 詳細列出需要採取的步驟，其中包括：

• 適當的工藝設計

• 失效機制和可靠性研究

• 危險識別和安全審計

• 危害評估——原因/後果。

• 危險程度的評估必須檢查：

• 化學品的潛在排放和擴散，特別是有毒和污染物質

• 火災輻射和燃燒產物擴散的影響

• 爆炸的結果，特別是可以摧毀其他工廠和建築物的壓力衝擊波。

有關工藝危害及其控制的更多詳細信息，請參閱 化工過程安全技術管理工廠導則 (AIChE 1993)； 薩克斯工業材料的危險特性 （劉易斯 1979）； 和 NFPA 的 工業火災危害手冊 （林維爾 1990）。

選址和暴露保護

一旦確定了火災、爆炸和有毒物質釋放的危害和後果，就可以對化工廠進行選址。

Lees (1980) 和 Bradford (1991) 再次提供了工廠選址指南。 工廠必須與周圍社區充分隔離，以確保這些社區不會受到工業事故的影響。 用於確定分隔距離的定量風險評估 (QRA) 技術在化工廠的設計中被廣泛使用和立法。

1984 年在印度博帕爾發生的災難證明了化工廠離社區太近的後果：在一次工業事故中，有 1,000 多人死於有毒化學品。

在化工廠周圍提供隔離空間還可以從四面八方隨時進行滅火，無論風向如何。

化工廠必須以防爆控制室、工人避難所和消防設備的形式提供暴露保護，以確保工人受到保護，並確保在事故發生後可以進行有效的滅火。

溢出控制

應通過適當的工藝設計、故障安全閥和適當的檢測/控制設備，將易燃或危險材料的溢出保持在少量水平。 但是，如果發生大量洩漏，則應將它們限制在有牆壁（有時是泥土）包圍的區域，如果被點燃，它們可以無害地燃燒。

排水系統發生火災很常見，必須特別注意排水系統和污水系統。

傳熱危害

將熱量從熱流體傳遞到冷卻器的設備可能成為化工廠的火源。 局部溫度過高會導致許多材料分解和燒毀。 這有時可能會導致傳熱設備破裂並將一種流體轉移到另一種流體中，從而引起不希望的劇烈反應。

高水平的檢查和維護，包括清潔換熱設備，對於安全運行至關重要。

電抗器

反應器是進行所需化學過程的容器。 它們可以是連續式或分批式，但需要特別注意設計。 容器的設計必須能夠承受可能由爆炸或不受控制的反應產生的壓力，或者必須配備適當的減壓裝置，有時還必須配備緊急通風裝置。

化學反應器的安全措施包括：

• 適當的儀器和控制來檢測潛在的事件，包括冗餘電路

• 設備和安全控制的高質量清潔、檢查和維護

• 對操作員進行控制和應急響應方面的充分培訓

• 適當的滅火設備和消防人員。

焊接與切割

工廠互助工程公司 (FM) 防損數據表 (1977) 表明，近 10% 的工業財產損失是由於涉及材料（通常是金屬）的切割和焊接事故造成的。 很明顯，在這些操作過程中熔化金屬所需的高溫會引發火災，許多過程中產生的火花也會引發火災。

調頻 產品規格表 (1977) 指出，焊接和切割引起的火災最常涉及的材料是易燃液體、油性沉積物、可燃粉塵和木材。 最有可能發生事故的工業區類型是倉儲區、建築工地、正在維修或改造的設施以及廢物處理系統。

切割和焊接產生的火花通常可以傳播 10 m 並停留在可燃材料中，在那裡可能會發生陰燃和隨後的明火。

電氣過程

電弧焊和電弧切割是涉及電來提供電弧的過程的例子，電弧是熔化和連接金屬的熱源。 火花閃光很常見，因此需要保護工人免受觸電、火花閃光和強烈電弧輻射的傷害。

富氧氣體工藝

該工藝利用燃氣和氧氣的燃燒熱產生高溫火焰，熔化被接合或切割的金屬。 Manz (1991) 指出，乙炔是最廣泛使用的燃料氣體，因為它的火焰溫度高達約 3,000 °C。

高壓下燃料和氧氣的存在會增加危險，因為這些氣體從其儲存鋼瓶中洩漏。 重要的是要記住，許多不燃燒或僅在空氣中緩慢燃燒的材料在純氧中會劇烈燃燒。

安全措施和預防措施

良好的安全實踐由 Manz (1991) 在 NFPA 中確定 消防手冊.

這些保障措施和預防措施包括：

• 正確設計、安裝和維護焊接和切割設備，特別是燃料和氧氣瓶的儲存和洩漏測試

• 適當準備工作區域，以消除意外點燃周圍可燃物的所有可能性

• 對所有焊接和切割過程進行嚴格的管理控制

• 對所有操作員進行安全操作培訓

• 為操作員和附近的工人提供適當的防火服和護目鏡

• 充分通風以防止操作員或附近的工人接觸有毒氣體和煙霧。

焊接或切割裝有易燃材料的儲罐或其他容器時，需要採取特殊預防措施。 一個有用的指南是美國焊接協會的 用於準備焊接和切割裝有有害物質的容器的推薦安全做法 （1988）。

對於建築工程和改建，英國出版物，防損委員會的 建築工地防火 (1992) 很有用。 它包含用於控制切割和焊接操作的熱加工許可證樣本。 這對於任何工廠或工業場所的管理都是有用的。 FM 中提供了類似的許可證樣本 產品規格表 關於切割和焊接 (1977)。

防雷

閃電是世界上許多國家發生火災和人員死亡的常見原因。 例如，每年約有 240 名美國公民死於閃電。

閃電是帶電雲層和大地之間的一種放電形式。 調頻 產品規格表 (1984) 關於閃電錶明，由於雲層和大地之間的電位差為 2,000 到 200,000 萬伏特，雷擊可能在 5 到 50 安培之間。

閃電的頻率因國家和地區而異，具體取決於當地每年的雷暴天數。 閃電可能造成的損害在很大程度上取決於地面狀況，在高電阻率地區發生的損害更大。

保護措施——建築物

NFPA 780 防雷系統安裝標準 (1995b) 規定了保護建築物的設計要求。 雖然雷電放電的確切理論仍在研究中，但保護的基本原則是提供一種方法，使雷電放電可以進入或離開大地而不損壞被保護的建築物。

因此，閃電系統有兩個功能：

• 在閃電擊中建築物之前攔截閃電放電

• 提供對地無害放電路徑。

• 這要求建築物配備：

• 避雷針或桅杆

• 引下線

• 良好的接地連接，通常為 10 歐姆或更小。

NFPA 中的 Davis (1991) 提供了有關建築物防雷設計的更多詳細信息 消防手冊 (Cote 1991) 和英國標準協會的 實務守則 （1992）。

直接雷擊可能會損壞架空輸電線路、變壓器、室外變電站和其他電氣裝置。 電力傳輸設備還可以拾取可以進入建築物的感應電壓和電流浪湧。 可能會導致火災、設備損壞和操作嚴重中斷。 需要避雷器通過有效接地將這些電壓峰值轉移到地面。

在商業和工業中越來越多地使用敏感的計算機設備使得操作對許多建築物中的電力和通信電纜中感應的瞬態過電壓更加敏感。 需要適當的瞬態保護，英國標準協會 BS 6651:1992 提供了特殊指導， 建築物的防雷保護.

保養

正確維護防雷系統對於有效保護至關重要。 必須特別注意接地連接。 如果它們無效，則防雷系統將無效。

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