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『環保資訊』月刊第178期

火場鑑定技術

火場鑑定技術

    

何三平

長榮大學職業安全與衛生學系 助理教授

火災的發生往往無法預期,所以,如何預防才顯得更為重要。而降低火災發生的最好辦法,就是找出發生的原因引以為鑑,也是火場鑑定的重要性。

一、簡介火場鑑定流程

在進行火場鑑定前首先組成調查小組,其成員包含小組召集人、部門主管、工廠主管、主任調查員、行政主管、安全衛生代表人員、維修人員、事故主題專家、承攬商及緊急應變專家等。其次進行初步蒐證。蒐證主要分為四大類:人員、位置、文件及物件相關證據;蒐集人員相關證據必須會談目擊者,將目擊者所述紀錄,會談人員可設定相關問題詢問等;位置相關證據須選定所需拍攝的物件,如:發生事故周遭、目擊者位置、起火處、設備及管線、控制室案發時之狀態,其現場可由整體事故現場開始檢視,再慢慢縮小範圍針對起火處進行細部探討,蒐證時需準備照相機、錄影機、安全帽、橡皮靴、防毒面具、氣體偵測器、風速計、採樣瓶等,並深入了解環境狀況,如:事件發生天氣、溫度、時間、設備管線壓力及溫度是否正常等,在起火處附近採集相關樣品;文件相關證據須蒐集事故現場之管理方法、作業程序、工作環境物件配置、維修儀器等相關紀錄等相關文件資料;物件相關證據應觀察事件發生現場並仔細檢查物件之磨損、裂縫、損壞、扭曲情形,若有損壞情形可找尋物件之殘骸進一步進行檢驗。待證據蒐集完畢須進行小組討論,討論其可能為起火點位置,並分析可能發生火災的原因,列出發生事件之時間序列,待了解事情發生的先後順序後,即可判對事故的直接、間接及基本原因為何。

二、尋找起火點應遵循的原則

火災發展的模式和速度取決於燃料和外部環境之間的複雜關係。在密閉的空間燃燒,房間天花板累積的熱可以提高溫度,產生大量高溫煙氣。火災發生時會吸引周圍的冷空氣形成一圓錐形的煙氣層稱之為火羽 (fire plume),如圖1所示。火災發生於室外無天花板時火羽會夾帶著熱煙氣繼續垂直上升;若火災發生於室內,火羽的煙層碰到天花板無處可去只好往四周噴流出去,其所形成的煙層為天花板噴流(ceiling jet)

1 火羽(Fire Plume)示意圖

火場鑑定可根據火災時產生的火羽特性燒出的煙燻痕、炭痕判斷起火處。在進行鑑定時主要由火燒的煙燻痕進行辨別分析,而火燒的煙燻痕可追蹤火勢蔓延情形,也藉由煙燻痕觀察起火點位置。另外,火災發生之位置、燃料、結構等不同也會造成火場不同情形,可由火場內物體燒焦嚴重度、焦炭厚度判定火災之大小。

三、目前國內火場殘跡鑑定技術標準

常見之火災發生原因有三類:電氣火災、人為縱火、儲槽火災。行政院內政部消防署統計火災發生之原因,電氣火災為近三年火災發生原因之冠,佔了34%,其次的人為縱火佔了11%,如圖2所示。

2 內政部消防署2009~2011年火災原因統計資料

當電線破損、老化或是電線使用不當,如:電線纏繞、電壓超過額定負荷量產生過負載、電線不慎壓斷內部銅線產生半斷線等,都可能發生電氣火災。目前電氣火災之鑑定技術日趨成熟,鑑定以金相顯微分析較為普遍,金相顯微分析可用來觀察電線內部之銅線因高溫燃燒所產生之熔珠。熔分為一次痕及二次痕。電線發生短路起火燃燒產生之熔珠為一次痕,而由外部火災燒到電線導致電線外皮絕緣失效短路所產生之熔珠為二次痕。由金相顯微進一步觀察熔珠,一次痕形成時外部燃燒物和黑煙較少,熔珠凝固時間較快,因此,熔珠內部較為乾淨無雜質,所含的氣孔較少。二次痕因外部火災環境之空氣中夾雜許多雜質以及黑煙,凝固時間也慢,所以熔珠內部氣孔較大較多,雜質也多。以一次痕及二次痕判定火災發生之原因,是因電線短路所引起,或是由外部其他因素所引起。

就燃料而言,汽油是極易取得之物質,其最大特性是閃火點低,稍有火花即可引燃,因此縱火犯通常選擇了最好到手並且極易點燃的汽油。火場鑑定時,因不確定因素很多,必須將所有可能為火災原因納入考慮,當然也不排除人為縱火。在鑑定時採樣火場之殘跡,並將採樣品使用氣相層析質譜分析儀(Gas Chromatography - Mass Spectrometer,簡稱GC-MS)進行分析。GC-MS是分析半揮發性及揮發性有機化合物最佳之儀器,除了可以了解一般GC可獲得之層析圖資訊,還可知道其質譜資訊,進而判定其待測物內部包含成分為何。因此,利用GC-MS檢驗殘跡是否含有汽油或是其他可能之燃料係相當可靠的。再者,也可利用紫外光燈照射火場殘跡檢測是否含有汽油等可燃物。

現下台灣不論是石化廠、化工廠等到處可見儲槽林立。儲槽的形式分成很多種,如:高壓、低壓、常壓、內浮頂、外浮頂等,可存放之物料及外型也不大相同。儲槽的危險性因儲槽存放原料的類型不同,風險的高低也不同。近幾年有關於儲槽爆炸事故日趨頻繁,其原因不外乎是儲槽設計不良,變更設計不良、操作人員維修時疏忽等。鑑定儲槽爆炸事故應先了解儲槽安全設備、事故當天天候狀況及儲槽內部存放原料之特,如:原物料閃火點、是否易燃、自燃溫度等,經由採樣火場殘跡並利用GC-MS分析是否含有儲槽原本存放物料之外的其他物料混入,從控制室調閱當天爆炸儲槽之詳細資料,確認儲槽平時壓力、溫度在爆炸前後之變化,以快速判斷出事故之可能原因。另外是否有因天候關係,造成太陽照射下加熱儲槽內底部堆積過多之汙泥,且汙泥內部產生化學反應而自燃。

四、如何提升國內消防與安全之技術自主能力

近年消防意識逐漸提升,全世界的資化可說是最大功臣,不管是國內或是國外的消防專家及消防人員都極力倡導消防的重要性,專家們透過網際網路分享研究結果,不論是消防專業的研究或避難逃生的方法之開發等,都是帶給大家最好的資訊。以下提出幾項工業界常發生意外事件之原因,以利參考改善及預防意外事故之發生。

行政院內政部消防署從2005~2011年火災原因統計結果,電氣火災發生率明顯的逐年下降,如圖3所示,也因不斷宣傳才能得到如此成果。預防電氣火災之發生應先從正確的使用電氣設備方法著手,首先不可在電線纏繞下使用電氣設備,以免纏繞的電線因無法散熱而有局部過熱情形。一般插可承受1,650 W,延長線可承受1,320 W。瓦特數較高的電氣設備應避免將插頭插在同一插座上,且長期將插頭插在插座上,必須注意插頭鐵片之間積灰塵或水氣,易形成局部導通,產生過熱起火現象。在電氣設備使用上多加注意可減少火災發生,但也必須定期檢測電線狀態,若是電線老舊、外層絕緣破皮或是電線過熱都有可能發生火災。因此,讓電線保持在最佳狀態並且使用電氣設備上多加小心,都是預防火災發生的方法。

3 內政部消防署2005~2011年電氣設備發生火災事故統計資料

儲槽發生爆炸對於工廠而言是一大損失,不僅部分製程必須停擺,還必須維修損壞之設備等,因此,加強儲槽之安全防護實為重要。一般儲槽應裝設壓力控制系統、呼吸閥及釋壓閥之三道安全防護系統。若儲槽內壓力過大可經由壓力控制系統將壓力排放至洗滌塔,壓力太小則從氣體控制系統補充氮氣使壓力保持在安全範圍內以免產生儲槽負壓。若壓力超過壓力控制之範圍時,則由呼吸閥進行儲槽保護。最後加裝釋壓閥當作最後安全防護,壓力瞬間過大時可由釋壓閥釋放到大氣中,保護儲槽等設備的安全。而應注意排氣管排放至洗滌塔前的管路不可有U型管的設計;U型管底部易蓄積冷凝液,而產生背壓大於儲槽壓力,儲槽內部壓力會因承受不了而產生儲槽爆炸

儲槽存放原料應定期清理內部汙泥,避免儲槽內汙泥堆積過高而超過原料液面。若汙泥堆積過多可能導致汙泥內部產生氧化放熱反應,進而發生內部起火燃燒。而儲槽外圍的沫消防設備管線為鐵管,在發生火災爆炸時產生的強烈震動會震斷消防管線,導致泡沫設備無法使用,建議可於適當位置增加消防軟管設計,降低儲槽震動時消防管線斷裂的情形。所以,儲槽的安全防護、安全設計及有效的消防設備可降低火災釀成的災害。