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一瞬間釋放1700倍的壓力 – 淺談水蒸汽爆炸的危害

銳傳媒/編輯中心 2024.03.23 16:22

[caption id="attachment_55616" align="alignnone" width="640"] 圖片:高雄市消防局提供[/caption]

今天從新聞訊息中得知高雄湖內的鋁金屬工廠發生嚴重的鍋爐爆炸,進而導致火災以及人員傷亡的不幸事件,作為專業的安全衛生從業人員我想說:「火災、爆炸可能是真的,但不一定是鍋爐。」過去在筆者的從業生涯中,有接觸過金屬熔融製程,對於這一類的製程,除了立即可以聯想到的高溫,其也存在包括金屬燻煙、一氧化碳還有令人恐懼的水蒸氣爆炸。

如果我隨便問一個人,火災和爆炸的差別是什麼,我想大部分的人都沒辦法馬上回答出來,甚至會認為是一樣。其實火災與爆炸是兩種不同現象,火災是指燃燒過程中的可見火焰,通常由可燃物與氧氣在一定的溫度下發生化學反應而產生的。而爆炸是指突然釋放大量能量的現象,通常伴隨著高壓和高溫。爆炸通常是瞬間發生的,能量釋放速度極快,造成劇烈的衝擊波和壓力波,可能會引起嚴重的破壞和傷害。簡而言之,火災是一種持續的燃燒過程,而爆炸則是一種突然釋放能量的現象。而水蒸汽爆炸,顧名思義就是水突然變成水蒸汽導致壓力快速上升,進而產生爆炸。

通常情況下,水在一大氣壓下的沸點為攝氏100度,當水接觸到超過這個溫度時就會轉變為水蒸氣。而一莫耳的水(分子量18)大約會從18毫升膨脹至30.6公升,相當於膨脹1697.8倍的體積。當水意外進入到如此高溫的熔爐中,水這樣突然的體積擴大對容器來說無疑是巨大的壓力,產生嚴重的物理性爆炸。快速的壓力釋放,其過程中也會將熔融的金屬鐵水、高溫的蒸汽和金屬燻煙以及容器碎片一起濺出,這些破片猶如砲彈一般危險,對人員的危害非常地高。

一般來說對於這類製程,在職業安全衛生設施規則第180條到183條有相關的規範,在建築物方面,地板應防止積水(避免金屬鐵水洒落接觸);屋頂、牆壁、窗戶等雨水滲入之狀況。在投料方面,應確保原物料沒有水分、火藥以及容器(避免容器內部空氣膨脹產生壓力和爆炸)進入到融熔爐產生壓力,以及防止人員遭高熱物體噴濺的防護具等,然而簡單幾句話倚賴的是整個系統的良好管理以及人員素質。

另外值得一提的部分鋁製金屬這類材料,其粉塵可能會與水接觸後產生氫氣,進一步加劇火災,屬於禁水性物質,對於緊急應變人員來說也是個風險,在救災時必須要格外注意,選用正確的滅火設備以及救災策略是減緩災害損失的重點。

最後針對類似的製程,建議應該納入危險性工作場所進行製程安全評估,除了遵守職業安全衛生設施規則以外,建立一個管理系統,藉由每個環節的良好管理,選用相對應的風險減緩措施,降低類似事件的發生,是有關部門需要考慮的部分。

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