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大宗氣態氫氣設施安全參考規範

一、目的與範圍

本規範目的係在設定作業場所66大宗氣態67氫氣儲存及供應時設施最低安全 與衛生規範。所謂大宗氫氣容器包含氫氣容器或相連容器(以下簡稱容器),其 容器容量超過 250L,容器種類包括管式拖車、含歧管連接之集結容器以及單獨 使用之氣瓶。本規範的目的是在提供氫氣使用者安全參考規範。除本規範外,

尚應符合國家相關法規要求。其他相等效能之安全系統、方法或裝置應有相當 之技術文件佐證。

二、使用之專有名詞

為方便應用本規範,彙整英文縮寫解釋、專有名詞解釋,當需要查證或進 一步深入瞭解時,可參考國內外標準原文。

(一)本規範使用下列英文縮寫,包含:

英文縮寫 中文 英文原文

ESOV 緊急遮斷閥 Emergency Shut Off Valve VMB 配氣箱 Valve Manifold Box 釋壓裝置 PRD Pressure Relief Device

限流口 RFO Restricted Flow Orifice

(二)本規範使用之專有名詞,意義如下:

1. 鋼瓶(Cylinder)

設計壓力超過 276 千帕(kPa)(或是每平方呎40 磅(psia))的容器,

具有圓形橫截面,內部的容量不超過450 公升。

66 本規範適用範圍為作業場所但不包含車輛運輸送安全、碼頭下貨安全及配氣箱(VMB)下游之設備。

67 本規範不適用於高壓液態氫氣。

2.集結容器(Cylinder pack)

將容器配置為一個群組,且將其固定在一小群內或以牽條或架台系統 配置,彼此連接於共同歧管上,可將架台系統置於滑板或輪子上,以方便 移動。

註:6-集束容器及 12-集束容器詞彙係用於進一步定義特定鋼瓶數量之 集束容器,集束容器之個別鋼瓶的內容積範圍為43 公升。

3.ISO 模組(ISO module)

符合國際標準組織(ISO)要求,且永久裝設於框架上的集束管式容器 件,個別管式容器的內容積為1218 公升,ISO 模組架台及其端點組件經特 殊設計,其大小可適用於貨櫃船上的多層模組運輸、特殊公路車架及鐵路 貨櫃平板車設備。

4.管式拖車(Tube trailer)

卡車或半拖車,車上安裝許多管式容器,且以歧管連接共同管線系統,

單一管式容器的內容積範圍為1218 公升–2633 公升。

5.爆燃(deflagration)

燃燒放熱反應,如可燃性粉塵或蒸氣會在空氣中極快速氧化及燃燒,

其傳遞方式係以次音速(subsonic)的速率向未燃燒物質區域傳遞,爆燃時 具有爆炸及燃燒效應。

6.爆轟(detonation)

或稱爆震,燃燒放熱反應並於反應物質內產生震波(shock waves)並 持續反應。其傳遞方式係以超音速(supersonic)的速率向未燃燒物質區域 傳遞。主要的傳播機制屬於動態壓縮的一種反應現象,並會誘發物質的內能 產生化學反應而導致爆轟產生,爆轟具有爆炸震波破壞效應。

7.面密封接頭(Face seal fitting)

使用具有螺紋之接頭,其緊密性係由接觸座面而非螺紋提供,整體接 頭包含公及母接頭。

註:接觸座面在高純度之應用上一般為金屬襯墊。

8.防火填塞(Fire barrier)

具有垂直或水平防火時效之耐火性物質,在防爆牆開口處限制火災蔓延。

9.防火隔間(Fire partition)

垂直的物質組件,專為限制火災蔓延而設計,包含防爆牆及防爆短牆。

10.豬尾型接管(Pig Tail)

為撓性連接管的部分,或高壓氣體來源連接至控制系統所用的管子。

豬尾型接管含有接頭,可將控制閥出口一端與來源連接,另一端則連接至 岐管或控制盤面上。豬尾型接管之目的在於包容使用移動式容器時高度或 位置上稍微的變化,豬尾型接管須定期進行非破壞檢測或更換。

11.容器釋壓裝置(Pressure relief device)

壓力及/或溫度作動之裝置,用於防止超過預設最高值的壓力。

12.迫淨(Purging)

管線系統或密閉空間(內有機械或電氣連接)內導入惰性氣體。

13.氫氣供應系統(Hydrogen delivery system)

將氫氣從供應源供應至與內部傳輸及/或與此物質使用相關的管線系 統連接點所使用的系統。組成氫氣供應系統的管線及裝置包含容器接頭、

控制面板及元件、迫淨控制面板及元件、製程控制面板與迫淨控制面板間 的管線及控制面板的管線,整個供應系統管線連結至配氣箱出口點上結束。

供應系統不包括氫氣容器、氣體處理設備或氫氣安裝相關之輔助設備 14.自動閥(automatic valve)

閥的設計可由氣壓或其他非手動方式的動力源操控。

15.逆止閥( Check valve )

閥的設計僅可提供單向流動。閥內部元件的設計可防止逆向流動,逆 止閥不視為安全裝置。

16.釋壓閥(pressure relief valve)

可在壓力超過預設值時開啟,亦稱為壓力安全閥。

17.配氣箱(VMB)

一完全封閉但有排氣的密閉空間,包含閥、接頭、壓力調節裝置、監 視及流量控制系統。配氣箱以管線連接一個以上的機台或工作站。

18.可燃液體(Combustible Liquid)

除易燃液體外,閃火點低於沸點之液體,閃火點在37.8℃以上之液體,

可分為以下幾種:

(1)Class II 為閃火點介於 37.8℃以上至小於 60℃之間的液體。

(2)Class IIIA 為閃火點介於 60℃以上至小於 93℃之間的液體。

(3)Class IIIB 為閃火點大於 93℃之液體。

19.易燃液體(Flammable Liquid)

閃火點低於37.8℃並且在 37.8℃時蒸氣壓不超過 40psia 者,為 Class I 液體,依閃火點高低分成下列幾種。

(1)Class IA 為閃火點在 22.8℃以下且沸點低於 37.8℃之液體。

(2)Class IB 為閃火點在 22.8℃以下且沸點在 37.8℃以上之液體。

(3)Class IC 為閃火點在 22.8℃以上低於 37.8℃之液體。

3 7 .8℃ 沸 點 37 .8℃

22 .8 ℃

IA I B

IC 閃 火 點

I I II IA

6 0 ℃ 93 ℃

II IB

可 燃 性 液 體

(C om bus tib le L iq uid )

易 燃 性 液 體

(F lam m able Liq ui d) 可燃液體

易燃液體

三、室外氫氣設施氣體區(Hydrogen Gas Yard)

(一)前言

國內大宗氣態氫氣並沒有區分儲存及使用區,常見設計為在氫氣氣體區

(Hydrogen Gas Yard)由一部拖車供應氫氣,大宗氣態氫氣設施安全應符合本 章節與後續章節相關部份之要求。

(二)室外場所

大宗氫氣設施應放置於室外。

1. 屋頂或遮棚

本區域需有免受天候影響68的保護時,即應提供屋頂或遮棚,屋頂或遮 棚應使用不可燃材質,屋頂或遮棚其最低高度從周圍地板測量起不得低於4 公尺。

對於比空氣輕的混合物,則容許使用傾斜的屋頂並在頂端裝設排氣 孔,以排放逸漏的氣體,不論有無屋頂或遮棚該場所皆應在避雷防護範圍 內。

2. 進出管制

因為管制區域,非核准人員不得進入儲存或使用區域,為達成管制目 的,所設置的管制屏障69應可讓空氣在整個區域自由流通。

3. 防爆牆70配置

如因為土地空間不足,可使用防爆牆用於隔離不相容物質71或縮短表 3-1 應保持之距離,惟防爆牆的設置不可礙空氣在本區域之自然流通,以防 止氫氣蓄積。使用防爆牆時建議僅使用一面為原則72,槽車後方與防爆牆間

68 容器盡可能置於戶外不可陽光直曬。參考高壓氣體勞工安全規則規定應保持其溫度於攝氏四十度以下。

69 如手動柵欄

70 防火牆以內政部頒訂建築技術規則用語定義為準

71室外儲存區未連結之鋼瓶使用,可以不設置防火短牆。

72 氫氣容器不能以牆包圍超過 2 個面以上。

之距離至少二公尺以上,槽車前方應有足夠空間供槽車迴車。防爆牆的貫 穿及開口應使用防火填塞。

圖3-1 大宗氣態氫氣設施7374

氫氣槽車與後端牆的距離建議在 2 公尺以上。此外,切換槽車供給所使用 之集合容器,建議避免與氫氣槽車放在同一區域以避免相互影響。參考圖 3-1 之設置圖。

73 本圖依據安全衛生技術中心電腦模擬結果建議。

74 圖 3-1 為本規範之說明。僅供說明使用,不得以此作為設計基準或用於限制其他可行的替代設計。

表 3-1 氣態氫氣設施與其他設施建議應保持之最小距離

[ 單 位 : 公 尺 ]

戶外設施之種類75 氫氣裝置(或設施)大小76 小於 85 m3 85~425 m3 大於 425 m3

1.防火建物 0 0 0

2.不可燃建物 0 3 7.677

3.可燃建物 3 7.6 15

4.牆之開口 開口不高於氫氣設施 3 3 3

開口高於氫氣設施 7.61 7.6 7.6 5.在地面上 Class

Ⅰ,Ⅱ,ⅢA 可燃液 體及易燃液體

低於3.8 立方公尺 3 7.6 7.6

超過3.8 立方公尺 7.6 15 15

6.在 0~1000 加侖

(3.8m3)之Class

Ⅰ,Ⅱ,ⅢA 可燃液 體及易燃液體,地 下儲槽

儲槽 3 3 3

儲槽灌裝口或排氣口 7.6 7.6 7.6 7. 在地下超過

1000 加侖(3.8m3) 之ClassⅠ,Ⅱ,ⅢA 可燃性及易燃性液 體地下儲槽

儲槽 6 6 6

儲槽灌裝口或排氣口 7.6 7.6 7.6

8.除氫氣外之可燃 性氣體儲槽(不論 高壓或低壓)

不大於425 立方公尺 3 7.6 7.6 大於425 立方公尺 7.6 15 15

9.氧氣儲槽 7.6 7.6 7.6

10.快燃固體(一般木材、紙) 15 15 15

11.慢燃固體(厚重木材、焦碳) 7.6 7.6 7.6

12.明火、煙火、熔接 7.6 7.6 7.6

13.壓縮機進口或通風及冷凍空調設備入風

口 15 15 15

75 1、 2、 3、 5 ~ 12 項之距離並不適用於保護結構,例如防爆牆。

76在14.7 psig (101 kPa)及 21℃(70℉)條件下之氣體體積。

77不小於鄰近建築物牆面少1/2 高度。

4. 應保持之最小距離

依據國內法規78及表3-1 決定氣態氫氣設施與其他設施應保持之最小距 離。鄰近建築物之牆面至少應具1/2 小時防火效能要求,且容器上方應遠離 電纜線。

(三)氫氣站場配置 1.緊急遮斷閥

應至少設有一個手動緊急遮斷閥。其位置在供應源及控制面板控制系 統間。啟動緊急遮斷閥時應能立即停止氣源的氣體流動,並將來源與供應 系統遮斷隔離,除此之外,防爆牆後方大於4.6 公尺處應增設手作動遮斷控 制裝置。

(四)站場設施

站場設施包含隔離閥、壓力調節控制裝置、純化設備、過流量控制設備及 其他遮斷控制裝置,部分設施說明如下:

1. 安全閥

氣態氫氣安全洩壓設備應依據 ASME 法規及 DOT 法規,其中安全閥 設計應依據下列公式:

公制單位為 Qa = 0.00181 Wc Qa =流量[ m3/min ]

Wc =容器內可裝水量(water capacity)[kg]

78參考高壓氣體勞工安全規則第35 條,自儲存能力在三百立方公尺或三千公斤以上之可燃性氣體儲槽外面至其 他可燃性氣體或氧氣儲槽間應保持一公尺或以該儲槽、其他可燃性氣體儲槽或氧氣儲槽之最大直徑和之四分之 一以上較大者之距離。但設有水噴霧裝置或具有同等以上有效防火及滅火能力之設施者,不在此限。

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