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經濟部工業局 98 年度「中小企業工作環境改善計畫」

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(1)

SAHTECH

經濟部工業局

98 年度「中小企業工作環境改善計畫」

特殊大流量氣體安全參考規範和緊急應變程序

主辦單位: 經濟部工業局

執行單位:

財團法人

安全衛生技術中心

中華民國 98 年 11 月

(2)

我國高科技產業由半導體擔任火車頭一路衍生與帶動光電業、平面顯示器 業、發光二極體業、太陽能等產業接續蓬勃發展,不但創造我國經濟奇蹟,也 提升在國際市場的競爭力及創造力。

由於科技世代交替,生產設備大型化與自動化導致氣體使用量劇增,一旦 發生洩漏或是防護失效意外,高科技工廠所投注之龐大資本除了將付之一炬 外,嚴重時可能導致火災與爆炸,甚至影響整個工業區。

有鑑於高科技業過去災害慘痛經驗,經濟部工業局為協助產業永續經營及 早降低可預見災害,透過「98 年度中小企業工作環境改善計畫」委託財團法人 安全衛生技術中心,建立特殊大宗(Bulk)矽甲烷和氫氣氣體的安全參考規範 及緊急應變程序,期望能提供作為既設廠安全強化及新建廠設計時之應用參考。

本規範撰寫過程承蒙國內半導體、平面顯示器、發光二極體、太陽能電池、

及氣體供應商等業者代表,在百忙中盡心盡力多次會商討論修正,毫無藏私地 提供寶貴之實務經驗,並感謝台灣積體電路(股)公司提供相關安全程序供參 考,及國家地震中心協防震安全設計,使本規範得以完成。值此規範付梓之際,

謹致最誠摯之謝忱。

經濟部工業局 謹誌 中華民國98 年 11 月

(3)

目 錄

第一章 前言 ... 1 

一、緣起 ... 1 

二、規範內容及使用說明 ... 1 

第二章 大宗矽甲烷設施安全參考規範 ... 3 

一、目的與範圍 ... 3 

二、使用之專有名詞 ... 3 

三、室外儲存及使用 ... 10 

四、火焰偵測 ... 21 

五、消防設施 ... 21 

六、通風系統 ... 23 

七、尾氣處理系統 ... 23 

八、迫淨氣體系統 ... 25 

九、電氣設施 ... 26 

十、風險評估 ... 28 

十一、容器與管線測試 ... 29 

十二、防震 ... 30 

十三、參考資料 ... 30 

第三章 大宗氣態氫氣設施安全參考規範 ... 31 

一、目的與範圍 ... 31 

二、使用之專有名詞 ... 31 

三、室外氫氣設施氣體區(Hydrogen Gas Yard) ... 35 

四、火焰偵測 ... 43 

五、消防設施 ... 43 

六、電氣設施 ... 44 

七、容器與管線測試 ... 46 

(4)

八、防爆牆 ... 47 

九、參考資料 ... 48 

第四章 大宗矽甲烷事故緊急應變程序 ... 50 

一、目的 ... 50 

二、適用範圍 ... 50 

三、應用限制 ... 51 

四、名詞解釋 ... 51 

五、矽甲烷危害與特性 ... 51 

六、矽甲烷供應系統洩漏防範 ... 51 

七、緊急應變處理 ... 53 

八、緊急應變 ... 58 

九、相關網站 ... 77 

十、參考資料 ... 77 

第五章 大宗氣態氫氣事故緊急應變程序 ... 79 

一、目的 ... 79 

二、適用範圍 ... 80 

三、應用限制 ... 80 

四、名詞解釋 ... 80 

五、氫氣危害與容器規範 ... 80 

六、緊急應變處理 ... 81 

七、緊急應變 ... 86 

八、相關網站 ... 101 

九、參考資料 ... 101 

第六章 結語 ... 103 

附錄 ... 104  附錄一 矽甲烷物質安全資料表 ... 1-1 

(5)

附錄二 矽甲烷容器與配管防震設計 ... 2-1  附錄三 更換大宗矽甲烷設施程序 ... 3-1  附錄四氫氣物質安全資料表 ... 4-1   

 

(6)

圖 目 錄

圖2-1 室內場所示意圖 ... 5 

圖2-2 矮牆示意圖 ... 6 

圖2-3 室外示意圖 ... 8 

圖2-4 大宗矽甲烷設施配置說明 ... 14 

圖2-5 大宗矽甲烷設施配置說明 ... 15 

圖2-6 大宗矽甲烷設施短牆距離高度及配置說明 ... 16 

圖2-7 典型的大宗矽甲烷系統設施 ... 17 

圖2-8 典型的迫淨系統 ... 25 

圖3-1 大宗氣態氫氣設施 ... 36 

圖3-2 大宗氫氣站場與建築物佈置 ... 48 

圖4-1 應變基本流程圖 ... 60 

圖4-2 矽甲烷氣體洩漏無火災應變流程圖 ... 61 

圖4-3 矽甲烷氣體洩漏爆炸應變流程圖 ... 62 

圖4-4 矽甲烷氣體洩漏引發一般火災之應變流程圖 ... 63 

圖4-5 矽甲烷洩漏引發大火之應變流程圖 ... 64 

圖4-6 防災應變組織圖 ... 65 

圖5-1 應變基本流程圖 ... 88 

圖5-2 氫氣洩漏爆炸應變流程圖 ... 89 

圖5-3 氫氣洩漏引發一般火災之應變流程圖 ... 90 

圖5-4 氫氣洩漏引發大火之應變流程圖 ... 91 

圖5-5 防災應變組織圖 ... 92 

(7)

表 目 錄

表2-1 儲存或使用內容積 450 公升以下之矽甲烷容器與不同場所類型應隔

離之距離 ... 12 

表2-2 室外儲存或使用內容積超過 450 公升之矽甲烷容器與不同場所應隔 離之最小距離 ... 13 

表2-3 濃度超過 1.37%(體積比)之矽甲烷系統室外電氣設備規範 ... 27 

表2-4 濃度超過 1.37%(體積比)矽甲烷系統之室外監控需求 ... 28 

表3-1 氣態氫氣設施與其他設施建議應保持之最小距離 ... 37 

表3-2 氫氣設施之電氣設備 ... 44 

表3-3 大宗氫氣系統之室外監控設施 ... 45 

表3-4 防爆牆設置 ... 47 

表4-1 防災應變組織的編組範例 ... 66 

表4-2 緊急應變程序表 ... 69 

表4-3 事故廠內緊急連絡表 ... 71 

表4-4 廠內應變器材與急救設備一覽表 ... 72 

表4-5 事故廠外緊急連絡表 ... 73 

表4-6 事故緊急應變處理步驟 ... 76 

表5-1 防災應變組織的編組範例 ... 93 

表5-2 緊急應變演練程序表(例) ... 96 

表5-3 向公眾說明的新聞稿(例) ... 98 

表5-4 事故廠內緊急連絡表(例) ... 99 

表5-5 事故廠外緊急連絡表(例) ... 100 

(8)

第一章 前言

一、緣起

高科技產業是近年來台灣經濟發展的火車頭帶動或刺激國內其他產業發 展,有鑑於過去災害慘痛經驗,任何設備或設施潛在危害所衍生的火災爆炸,

除了造成人員傷亡外,工廠生產也將直接受到衝擊,並也影響上下游供應鍊,

造成數百倍的間接損失。

近年來由於半導體及平面顯示器產業世代交替,太陽能電池產業也迅速發 展,這期間製程改變最明顯特徵就是氫氣及矽甲烷使用量劇增。因此,潛在火 災爆炸風險也可能由廠內災害擴大成工業區災害。

為了創造產業永續經營環境,提升產業之安全衛生環保水準,經濟部工業 局委託財團法人安全衛生技術中心,凝聚國內外相關廠商知識與實務經驗共同 提出氫氣及矽甲烷安全參考規範及緊急應變程序。冀望於產業世代交替之初 期,所建立的特殊大宗(Bulk)矽甲烷和氫氣氣體的安全參考規範及緊急應變 程序,能提供作為既設廠安全強化及新建廠設計時之應用參考。

本規範適用於 450 公升大流量氫氣及矽甲烷容器。因為國外研究報告顯示 矽甲烷火災爆炸行為是難以預測,因此本規範所提出的安全距離要求是採取較 保守建議值,這對地小人稠的台灣而言,現階段可能還不是最佳完善規範,但 未來科技技術進步對火災爆炸行為能夠更清楚預測及掌握時,因可持續研究並 修正縮小安全距離。

二、規範內容及使用說明

本規範編撰共區分六章,主要架構及使用說明介紹如下:

第一章 前言

主要說明規範緣起及內容及使用說明。

第二章 大宗矽甲烷設施安全參考規範

主要內容包含目的、適用範圍、專有名詞、室外儲存及使用、火焰偵

(9)

測設置、消防設施、通風系統設計、尾氣處理系統要求、迫淨氣體系統、

電氣設施、風險評估、容器與管線測試、防震等重點。深信可提供土建分 包、機電分包、氣體分包等工程人員清楚認識與瞭解。

第三章 大宗氣態氫氣設施安全參考規範

主要內容包含目的、適用範圍、專有名詞、室外儲存及使用、火焰偵 測設置、消防設施、通風系統設計、尾氣處理系統、迫淨氣體系統、電氣 設施、風險評估、容器與管線測試、防震等重點。

第四章 大宗矽甲烷事故緊急應變程序

主要內容包含目的、適用範圍、應用限制、名詞解釋、氫氣危害與容 器規範、緊急應變處理等重點。規範清楚說明與介紹防災應變組織、應變 基本流程、洩漏無火災應變流程、一般火災之應變流程、大火之應變流程,

相信對使用者及代操作之氣體公司之緊急應變提供有效及立即的協助。

第五章 大宗氣態氫氣事故緊急應變程序

主要主要內容包含目的、適用範圍、應用限制、名詞解釋、氫氣危害 與容器規範、緊急應變處理等重點。

第六章 結語

總結本規範並說明本規範未來仍需強化處。

本規範編撰期間承蒙下列公司或專家大力協助特別在此感謝;半導體產業 公司(台積電、聯電)、平面顯示器產業公司 (友達、奇美、華映、群創)、

太陽能產業公司(綠能、新日光、聯相、昱晶、茂迪)、氣體供應商(三福、

聯華、中普、大陽日酸、亞東)、設備供應商(美商應材、日本優貝克)、國 家地震中心、勞委會檢查處林進基處長、竹科管理局羅光榮科長、國際專家 Eugene Ngai。

(10)

第二章 大宗矽甲烷設施安全參考規範

一、目的與範圍

本規範之目的係在於規範大宗純矽甲烷或矽甲烷含量大於 1.37%1矽甲烷氣 態混合物(以下簡稱矽甲烷)儲存及供應時之安全與衛生設施最低規範。

大宗矽甲烷容器包含矽甲烷容器或相連容器(以下簡稱容器),其個別容器 容量或相連容器總容量超過250 公升2者。容器種類包括3管式拖車、ISO 模組、

含歧管連接之集結容器以及單獨使用之容器。本規範主要是在提供安全參考規 範給矽甲烷使用者,使用者參考本規範時,仍應符合國家相關法規要求,至於 其他相等效能之安全系統、方法或裝置應有相當技術文件之佐證。

本規範所謂之安全衛生設施不包含車輛運輸送安全、碼頭下貨安全及配氣 箱下游之設備,且本規範僅適用於新建廠設計,既設廠可以作為安全強化參考。

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) 本規範使用之專有名詞之英文如下,包含:

中文 英文縮寫 英文原文

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

限流口 RFO Restricted Flow Orifice

1 選用 1.37%濃度的原因為矽甲烷在常溫及一大氣壓下於空氣中之爆炸下限(LEL)。

2 ANSI/CGA G13 大宗矽甲烷容器定義為容器容量超過 250L 者。

3不包含多個小於內容積50L 之鋼瓶置於氣瓶櫃串接後總容量大於 250 公升者。

(11)

(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。

2. 集結容器(Cylinder pack)

將容器配置成一個群組,且將其固定在一個小群組內或以牽條或架台 配置,彼此連接於共同歧管上。架台可置於滑板或輪子上,以方便移動。

註:6-集結容器及 12-集結容器用於進一步定義特定鋼瓶數量之集結容 器。集結容器之個別容器的內容積為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。

每一個別管式容器的內容積為1218 公升。ISO 模組的框架及其連結裝置組 件須經由特殊設計,其大小可適合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,且以歧管連接於共同管線系 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)傳向未燃燒物質區域,爆燃時具有爆炸 及燃燒效應。

6. 爆轟(Detonation)

或稱爆震,係為燃燒放熱反應並於反應物質內產生震波(shock waves)

且持續反應。其傳遞方式係以超音速(supersonic)傳向未燃燒物質區域。

主要的傳播機制屬於動態壓縮反應現象,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。

(12)

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 體接頭包括有公及母接頭。

註:接觸座面在高純度氣體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,在防火牆4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,包含防爆牆及短牆。

10. 室內5 場所(Indoor)

指具有頂蓋且三面以上有牆,或無頂蓋且四周有牆之場所。

頂蓋

H

無頂蓋

圖 2-1 室內場所示意圖

4 防爆牆亦為具有防火時效之防火牆

5 參考行政院勞工委員會國 97 年 9 月 23 日勞安 2 字第 0970145988 號函,如下文

主旨:有關勞工安全衛生設施規則第185 條之 1 第 3 款所稱「室內」及「室外」疑義乙案,復如說明,請 查照。

說明:

1. 復貴所 97 年 9 月 11 日勞北檢製字第 0975020418 號函。

2. 查勞工安全衛生設施規則第 185 條之 1 第 3 款規定:「氣體應儲存於室外安全處所,如必須於室內儲存者,

應置於有效通風換氣之處所,使用時應置於氣瓶櫃內」,所稱「室內」,指具有頂蓋且三面以上有牆,或無 頂蓋且四周有牆者。所稱「室外」,指前述「室內」以外且其位置與製程區建築物保持一定安全距離者。但 如有一面防火防爆牆與製程區建築物緊貼者,其他三面應完全透空,始得視為「室外」。又設置於各氣瓶存 放區之間、氣瓶存放區與控制盤之間,且供防止火災延燒之防火隔間障壁或四周向外之矮牆等,其高度在 頂蓋距地面高度之二分之一以下者,得不視為「牆」。但以不超過二面為限。

3. 另查前揭「使用時應置於氣瓶櫃內」之規定,指於「室內使用時」,且限於內容積50 公升以下之矽甲烷氣 瓶。儲存於室外者無須置於氣瓶櫃內。

(13)

11. 室外場所(Outdoor)

(1) 前述「室內場所」以外且其位置與製程區建築物保持表 2-1 與表 2-2 規定之安全距離6者。如有一面防爆牆7與製程區建築物8緊貼,其他 三面完全透空,亦得視為「室外」9。各鋼瓶存放區之間、鋼瓶存 放區與控制盤之間,得設供防止火災延燒之防爆矮牆或四周向外之 防爆矮牆等,惟其高度應為在頂蓋距地面高度之二分之一以下,但 短牆以不超過二面為限。

矮牆高度在頂蓋距地面高度之二分之一以下者,得不視為「牆」

H

h≦½ H

四周向外之防爆矮牆 頂蓋

防止火災延燒 之防爆矮牆

圖 2-2 矮牆示意圖

6 參考表 2-1 及表 2-2

7 防爆牆請參考中華民國 94 年 8 月 26 日台內消字第 0940091581 號令修正第三點「可燃性高壓氣體儲存場所防 爆牆設置基準」,包含防爆牆長度、種類、厚度、高度、補強材料及構造、耐地震力、耐風壓力。防爆牆設置 標準也可參考其他國家或國際安全標準規定。

8.製程區建築物包含製程區之建築物主要為潔淨室、共用設施區建築物,主要為水、電、真空等共用設施及行政 區建築物如辦公室等。

9.審查委員林進基處長認為第 0975020418 號函內容僅是針對 50 公升容器並非針對 450 公升容器,因此建議室 外定義依據ANSI/CGA G13。

(14)

防止火災延燒之防火矮牆

距離參考表1-1 製程區建築物

 

矮牆

距離參考表1-1 製程區建築物

四周向外之矮牆

距離參考表1-1 製程區建築物

(續下頁)

(15)

製程區建築物

頂蓋

三面透空

圖 2-3 室外示意圖

12. 控制面板(Control panel)

一種安裝控制裝置之設施,包含電氣元件之控制面板包括電源供應、

可程式邏輯控制器,以及決定矽甲烷供應至管線系統相關過程參數所需之 其他儀器控制面板。

13. 製程面板(Process panel)

一種製程控制面板,包含手動或自動操作的壓力調節設備、控制設備、

控制閥、逆止閥、氣動控制及控制矽甲烷供應所連接之管線之控制裝置。

14. 迫淨面板(Purge panel)

一種迫淨設施之控制面板,包含手動或自動操作的調壓設備或控制設 備及所連接管線,將吹淨氣體供應至製程面板以去除大氣氣體及/或來自製 程面板之矽甲烷。

15.豬尾型接管(Pig tail)

為可撓性之連接管,或作為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 接至岐管或控制面板上。設置豬尾型接管之目的在於使用移動式容器時容 許高度或位置上些微的變化,豬尾型接管應定期進行非破壞檢測或更換。

16.釋壓裝置(Pressure relief device)

以壓力及/或溫度作動之裝置,用於防止超過預設的最高壓力。

17.迫淨(Purging)

(16)

在管線系統或內有機械或電氣連接之密閉空間內導入惰性氣體,吹驅 以除去內部原有氣體。

18.框架系統(Rack system)

未密閉的矽甲烷製程面板及吹淨面板,與矽甲烷鋼瓶一起裝設於框架 結構上。用於空氣流通的開放空間,與具有排氣裝置之氣瓶櫃的侷限情況 不同。

19.矽甲烷供應系統(Silane delivery system)

將矽甲烷從來源供應至與內部供輸及/或與此物質使用相關的管線系 統連接之系統。組成矽甲烷供應系統的管線及元件包含容器接頭、處理控 制面板及元件、吹淨氣體控制面板及元件、製程面板與吹淨控制面板間的 管線;及控制面板的出口管線,至該管線在氣體進入建築物內之管線系統 之裝置,或使用配氣箱(VMB)作為供應各使用端時,至配氣箱出口點之 裝置。

供應系統不包括矽甲烷容器、氣體處理設備或與矽甲烷裝置相關之輔 助設備。

20.自動閥(Automatic valve)

可由氣壓或其他非手動方式的動力來源操作之閥。

21.逆止閥(Check valve)

可提供單向流動之閥,該閥內部元件可防止逆向流動,逆止閥不被視 為安全裝置。

22.釋壓閥(Pressure relief valve)

可在壓力超過預設值時開啟之閥,亦稱為壓力安全閥。

23.配氣箱(Valve manifold box, VMB)

一完全封閉但有排氣的密閉空間設施,內部有閥、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。

(17)

三、室外儲存及使用

(一) 前言

矽甲烷於室外儲存及使用,其安全應符合本節與後續章節之相關部分的要 求。

由於矽甲烷具有火災或爆炸的可能性,矽甲烷外洩即代表了危險。當外洩 於密閉空間內時,基於矽甲烷有立即或延遲點火之特性,經由被點燃物質傳遞 的震波可導致人員受傷,並損壞震源附近的建築物及設備,因此具有高的風 險。於室外場所儲存及使用可做為降低爆炸效應方法之一。

(二) 室外場所

大宗矽甲烷設施須置於室外場所。

1. 屋頂或遮棚

供應區之控制裝置及儲存區需避免受天候10影響時,應設置屋頂或遮棚

11,設置之屋頂或遮棚之最低高度從周圍地板測量起不得低於4 公尺。混合 物如比空氣輕,則容許使用傾斜的屋頂,惟應在頂端裝設通氣孔,以排放 逸漏的氣體。矽甲烷儲存及使用場所不論有無屋頂或遮棚皆應設有符合規 定之避雷設施防護。

2.出入口及管制

因應人員緊急應變之必要,室外儲存及使用場所至少應有兩個出入口

12,設施的設置不得阻礙出入口。該場所內任一位置至緊急出口的最大距離 不得超過23 公尺。

儲存及使用場所應加管制,非被核准人員不得進入該場所。為達到管 制目的所設置的管制設施13應可讓空氣在整個儲存及使用場所自由流通。

10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。

11 例外情況為超過 450 公升大宗矽甲烷室外場所,可不需設有屋頂或遮棚。

12 例外情況為面積小於 19 平方公尺可允許一個出口。

13 例如手動柵欄。

(18)

3.防爆牆14之設置

因為土地空間不足,得使用防爆牆15以隔離不相容物質或縮短表 2-1 及 表2-2 必要安全距離,但是防爆牆的設置不可妨礙空氣在矽甲烷儲存或供應 場所之流通,以防止矽甲烷氣體積滯。

防爆牆高度至少須高於容器46 公分,且防爆牆與容器間之距離至少應 保持46 公分。

防爆牆有貫穿及開口處時,貫穿及開口處應使用防火填塞。

4.儲存或使用區應避免暴露危害16

內容積 450 公升以下的矽甲烷容器與不同場所類型應保持表 2-1 之距 離加以隔離。內容積超過 450 公升之矽甲烷容器則以不低於表 2-217所列之 距離來加以隔離。特別說明:表2-1 與表 2-2 所稱之內容積不含連接岐管之 內容積。

14 防火牆依內政部頒訂建築技術規則定義。

15 例外的情況為室外儲存區域內無連接使用鋼瓶時,可不設防爆牆。

16 雖然裝卸運送車輛安全不在本規範範圍內,但矽甲烷之裝卸運送車輛應與上方的電力線或可能有電氣設備產 生煙火之場所至少保持8 公尺以上之距離。

17 表 1-2 不適用於限流口(RFO)下游的管線系統。

(19)

表2-1 儲存或使用內容積 450 公升以下之矽甲烷容器與不同場所類型應隔離之 距離18

[ 單 位 : 公 尺 ]

場所類型

不同儲存量與不同場所類型應隔離之 最小距離1920

內容積 450L 以下容器21

公共集合場所 18 公共街道及人行道 18 非防火建築物 12 具2 小時防火時效建築物且 8m 內無開口 1.5

具4 小時防火時效建築物且 8m 內無開口 0 相容高壓氣體鋼瓶儲存或其他矽甲烷容

器儲存場22 9

相容高壓氣體容器儲存或其他矽甲烷容

器儲存場 23 12

不相容高壓氣體鋼瓶及物質 12 地面上儲存易燃及/或易燃液體

(1)0-3785L( 1000 加侖)

(2)超過 3785L(1000 加侖)

8 15

18 工作小組將於 2009 年底,將配合 ANSI/CGA G-13 之修正更新數據。

19應隔離距離係根據可容許暴露之熱輻射決定。

20設有防爆牆時,可將應隔離(或應保持之)距離降為1.5m。

21內容積係以容器可以裝水之容積表示。

22矽甲烷容器為鋼瓶或纖維被覆之鋁質氣瓶。

23矽甲烷容器為鋁質氣瓶。

(20)

表2-2 室外儲存或使用內容積超過 450 公升之矽甲烷容器與不同場所應隔離之 最小距離24

[ 單 位 : 公 尺 ]

場所類型25

最小應隔離之距離26272829

內容積>450L30 容器,包括管式拖車及 ISO 模組31 壓力<4140 千帕

( kPa)

4140-6900 千帕( kPa) >11030 千帕

( kPa)

公共集合場所 53 84 137

地產界線 34 55 91

其他對象物32 34 55 91

(三)供應區配置 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。

2.供應區配置範例一

圖2-4 顯示典型的大宗矽甲烷設施配置情形33

24 工作小組將於2009 年底,將配合 ANSI/CGA G-13 之修正更新數據。

25 CGA 已成立專案小組未來將採用 emergency release scenarios 代替目前所用 delayed ignition and shock wave 方 式修改應隔離之距離。

26容器內之矽甲烷最大壓力。

27應隔離(或應保持)距離係根據個別標稱容器大小其釋出矽甲烷點火造成過壓的潛在可能性而定。過壓之大小 則依標稱尺寸容器釋壓裝置釋放時之潛在壓力決定。所示之內容積依個別容器之最大容量而定,與是否有岐 管連接無關。

28與建築物的距離可視建築物阻抗過壓的能力降低。

29表中所示以外的壓力或內容積其應隔離之距離應經過工程分析後決定。

30內容積為對照於容器容量之公升數。

31管式拖車或配備洩壓裝置之ISO 模組具有排氣節流口直徑小於 25mm(1.0 吋)。

32若其他對象物有較大的建築或設備者。

33圖1-4 顯示本規範所說明的概念。圖示僅為說明,不得以此做為設計基準或限制其他可行的設計。

(21)

與製程區建築物(或最接近的建築物)距離參閱表2-1

出口

緊急警報及關 閉面板及遠端 操控點

與其他對象物距離參 閱表2-1

開放式架上的矽甲烷鋼瓶,鋼瓶間 以鋼板隔離(鋼瓶側邊及後方)

流動端點上的 迫淨鋼瓶 緊急警報

及關閉面 板及遠端 操控點

出口 室外矽甲烷供應區域

開放式鏈條連結圍籬,至少有3側邊 與地產界線、道路等距離參閱表2-1

地產界線、道路等

製程區建築物(或最接近的建築物)

出口 容器與圍籬

至少1.8m

容器與容器距離至少1.8m

1.8m

1.8m 4.5m

其他對象物 (建築物、

設備或場所)

圖 2-4 大宗矽甲烷設施配置說明

裝有矽甲烷之各個容器應固定於容器架台上,並與其他矽甲烷容器或 鋼瓶隔離,以避免萬一矽甲烷釋出著火時的火焰影響鄰近的容器或區域的 安全。隔離鋼板厚度應在0.6 公分 (1/4 英吋)以上,隔離鋼板應從容器閥 中心線向下延伸至少 46 公分、向上延伸至少 15 公分以上,或是採取其他 方法俾提供相同的隔離保護34

3. 供應區配置範例二

圖2-5 所示為典型的大宗矽甲烷設施配置方式之一35。在大宗矽甲烷容 器及控制面板或製程面板之間應保持 9 公尺以上距離或具 2 小時防火效能

34 例外情況為容器或鋼瓶在有監控之下實施充填作業時,可不需使用防止火焰侵入之隔離鋼板作為隔離設施。

35圖1-5 為本規範之說明。本身僅作為說明,不得以此作為設計基準或限制其他可行的替代設計。

(22)

短牆。尤其是控制面板與製程面板間需有4.6 公尺以上之距離,否則控制面 板必須使用密閉正壓防爆設計。

防爆牆

450公升 容器

豬尾型接管

止擋物

450公升 容器

450公升 容器

450公升 容器

防爆短牆(防火時效二小時) 迫淨面板

製程面板 控制面板

控制面板與製 程面板間需有 4.6公尺以上

緊急遮斷閥

緊急遮斷閥 防 爆 牆

大於46cm

防爆牆後方大於4.6公尺 處設緊急遮斷閥

防爆牆(防 火時效二小 時)

 

圖 2-5 大宗矽甲烷設施配置說明36

圖 2-6 大宗矽甲烷設施短牆距離高度及配置,係依爆炸之情境以電腦 模擬出來之建議,模擬顯示除了氣體爆炸本身的壓力峯外,侷限的空間也 會形成壓力峯,因此矽甲烷容器間之防爆牆與後方之圍牆不宜連結封閉。

提供洩壓避免爆炸過壓力之蓄積,並且考量人員維修作業需要,應至少有1 公尺以上之開口距離。與控制面板之區域建議為不同的區劃,或其間之防 爆牆高度至少在 4 公尺以上以免爆震波跨越至控制面板區域。基於降低侷 限性之考量,矽甲烷容器間之防爆牆高度建議在防爆牆幅寬(D)的 3/4 以 下,以上防爆牆距離與高度之設計仍應考量矽甲烷釋出著火時火焰對鄰近 容器或區域的影響。

36 最接近氣源的第一個自動閥應具有 API 605 高溫測試或其他同等級標準測試合格。

(23)

圖2-6 大宗矽甲烷設施短牆距離高度及配置說明3738

(四)流程設施

1.流程及相關設施

大宗矽甲烷的使用設施包含容器及其監控系統。矽甲烷容器則包含 ISO 模組、管式拖車、集結容器或個別容器(總容量大於 250 公升)。監控 系統包括製程氣體面板、迫淨氣體面板及控制面板。圖2-7 顯示典型的流程 及流程39,製程氣體面板係用於調節來自大宗矽甲烷供應氣源儲存系統進入 下游VMB(通常安裝於使用矽甲烷物質的建築物內)的壓力。製程氣體控 制面板一般係裝於台架(skid)或獨立框架上的獨立模組,它包含隔離閥、

壓力控制調節、裝置過濾設備、過流量控制裝置及其他遮斷控制裝置。

部分設施說明如下:

37 本圖依據安全衛生技術中心電腦模擬結果建議

38圖1-6 為本規範之說明,僅作為說明,不得以此作為設計基準或限制其他可行的替代設計。

39圖1-7 為本規範之說明,不得以此作為設計基準或限制其他可行的替代設計之使用。

(24)

(1) 加熱裝置

應用加熱裝置,以產生具高流量要求及防止可能存在的焦耳-湯姆遜 冷卻效應,並維持二相流動。

配氣箱

F 迫淨面板 U N2

N2 真空泵 To SiH4 排放

PT PT F

SiH4 排放

加熱裝置 破裂盤 壓力安全閥

過濾網 限流口 調壓閥

自動閥

手動鋼瓶閥 限流口

自動閥

容器範圍

PT壓力傳送器 F過濾網 U豬尾型接管

圖2-7 典型的大宗矽甲烷系統設施

(2) 隔離閥

在空氣中矽甲烷具有自燃的可能性,因此不可使用迫緊式之閥

(packed valve)。可使用昇降密封閥及膜片密封閥等無迫緊設計之閥來 替代。使用密封螺帽或接頭時,需為未使用特殊工具時,無法將密封螺 帽或接頭鬆脫或拆下;手動閥應為把手轉動時,密封螺帽之設計不會鬆 脫,自動控制閥之要求應為失效也安全之設計,以防止停電時造成意外;

各個容器應設有隔離閥(可能為自動或手動),可將容器與管線遮斷隔 離。隔離閥應設置於各別分支管線上,經由分支管線或岐管將各別容器 相互連接至共同的出口閥及接頭上。

(25)

(3) 釋壓裝置40

供應系統的設計壓力小於供應氣源之壓力,或因供應氣體量超過設 計壓力下之供應量時,應有過壓釋放裝置以保障矽甲烷供應系統的安 全。應考慮之過壓來源應包括環境之影響、壓力起伏或突增、設備不當 操作、控制裝置失效等,惟不應限定於此等。

個別管群或容器應根據 49CFR 173.301(f)部分、CGA S-1.1 及高 壓氣體勞工安全規則第 49 條裝設釋壓裝置。當多個容器、鋼瓶或管群組 成一個架台(框架)或以其他固定方式建構時,釋壓裝置的排放口應遠 離該群組內的容器或鋼瓶。

(4)調壓閥

調壓閥應為金屬膜片式,調壓閥閥帽應設有附排氣管線的閥帽釋放 排氣口,其位置應可讓矽甲烷在膜片洩漏或破損時能逸散至安全處所,

且應設有偵測調壓閥膜片破裂的方法,設置之閥帽釋放排氣管線,其大 小不可限制由閥帽釋放至排氣口氣體流動。

(5)逆止閥

應有逆止閥防止矽甲烷回流及逆向流動,不可將逆止閥作為控制防 止回流的唯一作法。當使用逆止閥時,應有用備援保護裝置。逆止閥應 為彈簧反向支撐(spring-opposed)、正向遮斷(positive shutoff)的類型。

(6)配氣箱

應使用金屬材質。大宗矽甲烷使用的配氣箱可裝置於室內41。 配氣箱內應裝設氣體檢知器以監控洩漏及設有連鎖關閉開關,並應 裝置差壓計以檢視排氣之正常與否及具有連鎖關閉功能;管線至使用點 間關斷裝置應裝置壓力指示器監控壓力或流量是否異常及可連鎖關閉;

40 常見釋壓裝置如易熔塞、破裂盤、釋壓閥等。

41 FM 7-7 建議 VMB 不可設置於潔淨室惟必須設於潔淨室下一層(或 RAP 回風層), 且 VMB 應該設預警及連 鎖控制功能,以降低VMB 在室內風險。ANSI/CGA G-13 允許大宗矽甲烷使用的 VMB 可惟設於室內,雖然 沒有說明室內是否包括潔淨室,惟建議參考FM7-7 為宜。

(26)

配氣箱則應設置緊急遮斷閥,且能於現場遙控關斷42,及配有迫淨裝置。

(7)緊急遮斷閥

矽甲烷供應系統應在每個使用點(point of use)及在容器處設置緊 急遮斷閥,緊急遮斷閥應設置於顯明易見之處且易於操作。可為手動或 自動式,惟具失效安全功能的緊急遮斷閥應安裝於氣源容器或其供應管 線上,設置位置應儘可能靠近矽甲烷容器。除容器或供應管線上,配氣 箱內亦應設置緊急遮斷閥以遮斷氣體流動至使用端,緊急遮斷閥應有清 楚標示及顏色以為辨識43

(8)限流口44

容器或鋼瓶閥出口應設有限流口,限流口最大口徑應在 0.125 英吋

(3.175mm)以下。

(9)過流量控制(EFS)裝置

當管線破裂裝置或流量異常時,應有遮斷矽甲烷的過流量開關,過 流量開關可使用過流量閥、壓力及/或流量控制裝置、流動開關(flow switch),過流量控制裝置在過流量作動後應具有可手動復歸之功能。

相關事業單位應有流量異常之設定值或如何判定管線系統有破裂之 說明。

(10)擴充界面

矽甲烷供應系統應該考慮未來擴充時,流量是否可能超過自燃性氣 體之安全供應速度45

(四)管線系統 1. 基本要求

管線系統應根據 ASME B31.3 設計、施作、檢查、檢驗及測試。矽甲

42 使用者必須與氣體公司討論緊急遮斷後,VMB 內部殘留矽甲烷是否有風險。

43 按鈕顏色應該是紅色及草菇的形狀,其周圍以黃色的背景顏色。明確標示 EMO 或 Emergency Off。標示應該 張貼在黃色背景或按鈕上

44 國內大宗矽甲烷現場操作屬於 ANSI/CGA G-13 受監督的供應作業,其 RFO 尺寸通常超過 0.125”(3.175mm)。

45 參考 JSIA,第二自燃著火曲線速度為 8m/s

(27)

烷管線應為金屬材質,相互連接時,應使用焊接連接法組裝,惟下列情況 可例外:

(1) 維修時使用面密封接頭,面密封接頭使用之襯墊應為金屬材質,非 焊接方式的機械接頭數須保持在最低數量,且其固定的方式應能防 止因旋轉或震動力造成洩漏,特別在容器閥及連接容器之豬尾型接 管間更應注意。

(2) 連接氣源容器之容器閥應使用螺紋接頭。

(3) 矽甲烷使用的管線應根據國內法規及 ASME B31.3 規定使用框架或 架台支撐。管線系統支撐之典型方法包括,如纜線盤、管支架或框 架系統等支撐結構。

(4) 當管線須設於作業人員工作上方空間的支撐結構時,支撐之高度應 在2.1 公尺以上,有車輛進出的情況,其高度應能容許車輛可安全 進出的高度。

(5) 經封閉或密封的管溝或管橋安裝的矽甲烷管線應使用結構性防護 或護欄,以確保管線進入或離開隧道或溝渠處,可防止碰撞危險。

2. 管線雙重防漏(如二重構造套管)46

用於供應矽甲烷或不具毒性或高毒性之矽甲烷混合物之管線,管線系 統需要有雙重防漏構造,設置雙重防漏或雙重管時,應使用金屬結構,且 應根據系統之主要管線或管路故障時之系統設計,額定壓力應為最高之預 期壓力。設置雙重防漏管時,不允許使用空氣作為內外管管線間之迫淨氣 體,因其可能使空氣與矽甲烷發生反應而造成火災、爆炸,及/或導致雙重 管間之環狀空間阻塞。

3. 管線標示

管線系統應作標示、貼(掛)上標籤,並依照ASME A13.1 之要求提 供辨識作為。管線系統之識別方式如下:

46當管路內矽甲烷壓力大於1Mpa 時,依據「高壓氣體勞工安全規則」第 65 條『在必要處所採用二重管構造』。

(28)

(1) 管線系統使用之標示應包含內容物名稱及流動方向。

(2) 應於下列處所設置標示或標籤。

A. 各個閥上。

B. 在牆壁、地板或穿透之天花板上。

C. 在各個方向改變處;及

D. 至少每 6.1 公尺(20 呎)處,或整個管線每個分段。

四、火焰偵測

(一)洩漏偵測

室外儲存或供應區域應設置SiH4氣體檢知器47。檢知器偵測點宜設於非焊 接接頭及可能洩漏位置48。SiH4氣體感知系統應於濃度在 5ppm 或以下時能發 出警報,且氣體檢知器無需連鎖啟動自動遮斷系統。

(二)火焰偵測

應在矽甲烷可能洩漏區域49如,框架系統、製程或迫淨或控制面板上、豬 尾型接頭等位置設置,且應使用合格之火焰檢知器(Flame Detector),合格之 火焰檢知器在一定距離內因對光線、電弧焊接、人工照明或紫外光、紅外線光 源會有誤動作,因此使用者應避免或降低火焰檢知器誤動作,且應有適當的管 理作法。當偵測到火焰時,光學火焰應連動遮斷供應系統,警報應移報至有人 常駐之場所,使負責單位可針對警報狀況採取行動。

五、消防設施

(一)消防基本概念

47 現場設置之氣體檢知器必須使用電氣防爆型。

48偵測點建議包含下列可能洩漏位置,例如洩壓裝置(PRD)、易熔塞 (Fusible Plug)、 豬尾型接管( Pigtail)、

調壓閥(Regulator)等,亦應有檢知器定期更換或是檢測的標準與頻率等機制或作法。

49在VMB 內建議提供光學火焰偵測系統,以偵測 VMB 內之火災。

(29)

矽甲烷火災時,請勿試圖撲滅火焰,最佳的控制方法為遮斷氣體來源,若 實際情況無法遮斷來源,則應讓火繼續燃燒直到容器內之矽甲烷耗盡,或於火 焰減弱時,在不傷及人員的情況下遮斷來源。矽甲烷火災時,矽甲烷容器或相 關的設備應予冷卻並隔離。

(二)消防設備之選用

矽甲烷火災不可使用海龍滅火器或其系統滅火,因為海龍藥劑會與矽甲烷 發生反應,設計用於降低氧氣的滅火藥劑如二氧化碳,亦禁止使用。應設置手 動或自動50之水霧系統,以保護大宗矽甲烷供應系統。若發生火災而無法遮斷 來源,應設法將大宗矽甲烷容器冷卻,否則容器破裂持續洩漏的矽甲烷可造成 爆炸,如為自動起動型式時,水霧系統應由合格的火焰檢知器起動,且火焰檢 知器警報裝置與消防系統應連鎖,惟連鎖功能應能避免誤動作啟動。

(三)水霧系統

1. 水霧系統51應能提供至少每分鐘每平方公尺12 公升(lpm/m2)(每平方 英尺每分鐘 0.30 加侖(gpm/ft2))持續時間至少 2 小時之水霧。水霧噴 頭佈點位置除符合 NFPA13 外,應能噴灑至矽甲烷容器、大宗矽甲烷容 器等之容器外部表面、製程氣體控制面板、如閥及管線接頭處之洩漏 處,應注意水霧之使用不能對供氣管線或設備造成傷害。

2. 水霧相關管線及配件設計應將降低爆炸時對人員的傷害納入考量。

3. 水霧系統管線應為金屬材質,管線系統使用的接頭應為螺紋或焊接接 頭。夾持型接頭(clamped fitting)不可用於大宗矽甲烷安裝處 15 公尺 內的系統。

(四)消防栓

消防栓設置位置離大宗矽甲烷系統應小於46 公尺。

50自動水霧系統可以設計為人工啟動。

51 建議考量撒水後之廢水排放。

(30)

(五)被動式(passive)消防

大宗矽甲烷設施彼此間及大宗矽甲烷設施與控制室間要有2 小時防火效能 的防爆牆隔離。

六、通風系統

系統的設計應使設備間能自然通風不受阻礙,以防止矽甲烷逸漏時氣體的 積滯。原則上於室外儲存或使用之場所不需使用機械通風,但如設有短牆致有 妨礙自然通風時,則應使用機械通風,其通風量可參考NFPA 318(0.31 m3/min.m2 或1 cfm/ft2以上之通風量52)或是參考 ANSI/CGA G-13(300 lpm/m2或6 ACH 以上之通風量53)等標準。

七、尾氣處理系統

矽甲烷緊急排放或當系統迫淨時,矽甲烷會釋出至大氣,選擇矽甲烷之處 理方法時應分析這些危險,有多種處理方法來降低火災或爆炸的風險,惟仍應 符合環保要求。可先以惰性氣體稀釋,再以開放空間之空氣處置未與毒性氣體 混合的矽甲烷是最簡單的方法。當系統須清除殘留物質時,可容許使用處置少 量的矽甲烷的方法,如,更換容器或鋼瓶前迫淨殘留在豬尾型接管(Pig Tail)

內之物質,並在良好稀釋情況下以行排氣方式處理,而不會造成人員的安全。

(一)尾氣處理系統性能

處理設備應設計當緊急排放或當系統迫淨時,可與所有矽甲烷反應或稀釋 至可容許之程度,且可排放出去而不會危害設備或人員。

處理系統無論是以氧化、分解、吸附、稀釋等處理方式處哩,應有效可處

52 參考 NFPA318 8.4 矽甲烷與矽甲烷/非毒性氣體混合之儲存及配送區,儲存或使用區,不管是機械方式或自然 通風,單位面積換氣量要達0.31 m3/min.m2以上。

53 ANSI/CGA G-13 13.2.1 通風率若矽甲烷在室內儲存或使用,且未置於氣瓶櫃或抽風箱體內,則該場所換氣量 以地板面積每平方英尺每分鐘應達1 立方英尺(300 lpm/m2以上)或每小時6 次換氣(取其較大者)之換氣 次數進行強制通風,6ACH 為每小時 6 次換氣。其中 lpm 為 Litter per minute 縮寫。

(31)

理殘留排放氣源內之氣體濃度至25% 爆炸下限(LEL) 以下。

(二)尾氣處理系統安全

建議提出SEMI 設備安全報告,以鑑認可能之潛在風險。

(三)專用殘氣排氣管線

矽甲烷不可排入製程排氣風管54內,因為其濃度可能會在排氣風管內產生 火災或爆炸,此乃因矽甲烷本身自燃、或為其他易燃物點燃,或排氣風管內不 相容物質間的化學反應等,可能會導致火災或爆炸。在設計專用排氣管時應該 遵守下列要求:

1.最高設計濃度

當使用矽甲烷專用殘氣排氣管線,且矽甲烷在空氣中之自燃效應為唯 一的考量時,容許釋放於管道系統內的濃度為25%爆炸下限(LEL)。

2.最小迫淨速度

矽甲烷之殘氣排氣管線應為矽甲烷專用管線且矽甲烷的殘氣排氣管線 必須迫淨,以完全置換進入此排氣管線內的空氣,迫淨時以惰性氣體連續 吹驅後導入處理系統,以防止大氣中的氧進入殘氣排氣管線內。殘氣排氣 氣管線內的最小的迫淨速度應為每秒0.3 公尺。

3.最小排氣速度

使殘氣排氣管線系統內迫淨之氣體被持續排至大氣或可在殘氣排氣管 線排放口可避免空氣回流,或不致產生背壓等情況下,可使用來自非專用 中央供應系統之惰性氣體(如氮氣)供應,惟須有每秒0.3 公尺的最低迫淨 氣體流率。

4.最小壓力損失

排氣管線的設計應將包括彎管、接頭、管徑漸縮漸擴等之壓損降低最 小。當使用滅音器、尾氣處理設備時,應分析這些裝置對排氣管線所造成 之壓力降低量。應注意裝置之隔離閥不可置於排氣管線內迫淨管線接頭的

54 一般工廠製程排氣風管可能區分毒、酸、鹼、有機、熱氣(或一般)排氣等製程排氣管。

(32)

下游位置。

八、迫淨氣體系統

手動鋼瓶閥

Manual Cylinder Valve

手動閥

Manual Valve

PT 壓力計

Pressure gauge 逆止閥

Check valve 壓力安全閥

Presure safety Valve

U

豬尾型接管 Pit Tail

U

惰性氣體排放

惰性 氣體

PT

調壓閥

Control valve self- contained (regulator) PT

排放

¼”

圖 2-8 典型的迫淨系統

矽甲烷之供應系統內矽甲烷流動部分應先以惰性氣體迫淨,以置換系統內 混入之空氣,或置換在導入矽甲烷前或在使用情況下產生會與矽甲烷反應之氣 體。禁止使用真空抽除作為去除可能供應系統內殘餘氣體之唯一方法,真空系 統應與迫淨氣體一起併用,以去除系統內不必要的空氣。迫淨系統應以手動或 自動方式控制,典型的迫淨系統如圖2-8 所示,並說明如下:

(一)專用的惰性氣體

迫淨矽甲烷供應系統管線及設備所使用之迫淨氣體,應由專用的惰性氣體 供應源供應,不可使用中央供應之氣體作為迫淨用途,因管線內之氣體可能回 流至中央供應氣體。惰性氣體之供應,可以使用獨立之惰性氣體供氣容器或鋼 瓶組作為矽甲烷供應系統的迫淨氣源。

(33)

(二)控制裝置

迫淨系統應裝設有調壓閥、過壓釋放裝置、逆止閥及低壓警報裝置:

1.逆止閥

用以確保矽甲烷不會回流致污染專用的迫淨氣體來源。

2.低壓警報裝置

用以指示迫淨氣體供應源發生低壓現象,指示低壓狀態應可啟動聽得 見及/或看的見聲光警報。低壓設定值應由系統設計人員決定,且應將部分 系統之功能連鎖關閉。

3.氣動閥壓力

操作迫淨系統所使用的氣動閥,其動作需有惰性氣體供應。雖然惰性 氣體供應中斷通常不會對矽甲烷系統造成污染,惟過壓操作則會產生風 險。以氣源供應之壓力應經過調壓,且須有過壓保護裝置,使系統能以最 低的作用壓力保護整個系統裝置。

4.真空產生器

當使用真空產生器或可產生真空之文氏管產生矽甲烷系統迫淨所需的 真空時,應使用氮氣或其他惰性氣體,以產生真空所需的驅動力。真空文 氏管須有適壓(100psig[690kPa])供應的高體積流量率(100lpm),以產生 矽甲烷清洗系統所需的真空度。當使用專用的惰性氣體供應操作真空文氏 管系統時,應在惰性氣體導入真空文氏管接頭處設置逆止閥及釋壓閥,以 防止產生回流。

九、電氣設施

(一)防爆電氣與危險區域劃分

供應及儲存區應參考 CNS 3376-10(或 IEC60079-10)爆炸性氣體環境用

(34)

電機設備第10 部:危險區域劃分進行危險區域劃分。電氣防爆分類55必須符合 CNS 3376-20(或 IEC60079-20)要求及表 2-3 之要求56

表2-3 濃度超過 1.37%(體積比)之矽甲烷系統室外電氣設備規範

室外分類 分類 導管填塞 控制箱體之迫淨 不斷電系統

(UPS)

一般 連接處1.5 公尺 內為等級 1,第 2 組,其他應為 未分類

可使用導管填 塞;但這些導管 填塞不一定發 揮所預期的作 用,因為矽甲烷 可擴散至周圍 的區域

當電氣控制面板 的位置與氣體供 應系統連接處的 距離在1.5 公尺內 時,電氣控制面板 箱體須進行迫 淨,迫淨過的箱體 須符合 NFPA 496 電氣設備之迫淨 及壓力外殼規範 之要求。

與製程控制面板 距離小於4.6 公尺 時,控制面板應符 合密閉正壓防爆 要求,當正壓不足 時要有連鎖裝置。

所需之電氣控 制及火災偵測 系統等應有不 斷電(UPS)系 統。

電力故障或控 制器遮斷時,所 需之控制應維 持供電。

機械系統應供 有備用電力 源,以取代 UPS 周圍有其他危

險氣體存在時

根據NEC 500-2 節區域內之其 他氣體可要求 分類

若區域內之其 他氣體須分 類,則此區域應 予分類。

若區域內之氣 體需要電氣分 類,則導管密封 需符合NEC 之 要求

(二)接地與避雷 1.避雷

設 置 矽 甲 烷 系 統 之 室 外 場 所 應 設 有 避 雷 設 施 , 避 雷 設 計 應 符 合 CNS12872 或其他規範規定(例如 NFPA-78 避雷規範),且應達 CNS12892

55矽甲烷在室溫下有無火花皆會燃燒,因此電氣設備是否防爆,事實上與電氣設備是否造成火災爆炸無大區別。

但是矽甲烷供應或儲存如果不能確保獨立區域設置時,最好該等場所之電氣設備仍應使用防爆型。

56 NEC 500 及 NFPA 318 允許自燃性物質相關場所使用未分類的電氣設備。

(35)

同等以上防護性能。

2.接地

為確保靜電預防與接地有效,必須將防靜電接地線與電源中性線,自 接地電極後分開。

3.靜電接地

大宗矽甲烷設施應於連接至矽甲烷供應系統前或於連接時接地,室外 直線供應管線每隔 100 公尺左右之處,應與主接地線或專設之接地電極相 連接,地面或管溝鋪設之管線,應於管線兩端中之任一端、分歧處等及每 間隔200~300 公尺設置一處接地,且整體金屬管路網之接地電阻應在 10Ω 以下,管線連接管接續兩端管線之電阻應在10Ω 以下。

(三)監控要求

矽甲烷室外供應系統之監控系統須符合表2-4 要求。

表2-4 濃度超過 1.37%(體積比)矽甲烷系統之室外監控需求

室外安裝 排氣監控 氣體監控 火焰偵測 緊急遮斷

一般 不需強制性通

不需氣體監控 需火災偵測。

偵測到火災時 開啟遮斷氣源。

在各出口處應 設置ESOV 控 制。遮斷控制與 供應系統之距 離應大於4.6 公 尺。

十、風險評估

任何規範不一定能完整涵蓋所有不同個案,在本規範未說明處或有下列情 況時,建議聘請專家進行風險評估。

(一) 如果建築物之屋頂作為矽甲烷儲存與使用,建議進行風險評估。

(二) 如果與主建築物距離小於應保持之距離或隔離距離要求,但使用防爆牆

(36)

等其他工程控制方法要縮短應隔離之距離時,建議進行風險評估。

風險評估內容必須考慮包括防爆牆位置、防爆牆高度、通風換氣、與鄰近 建築物距離等因素加以評估,風險評估軟體模擬結果需先比對本規範應隔離之 距離,確認其可接受的容許條件。

十一、容器與管線測試

大宗矽甲烷容器應符合國內相關法令或美國交通部(DOT)之規定57。第一 次供氣前供應商應該提出下列證明文件證明高壓氣體設備之材料,使用足以適 應該氣體之種類、性狀、溫度及壓力等性質要求者。

(一) 容器構造符合之規範及其證明文件。

(二) 氣體管線應經以常用壓力一.五倍以上壓力實施之耐壓試驗及以常用壓 力以上壓力實施之氣密試驗或經中央主管機關認定具有同等以上效力 之試驗合格者58

(三) 氣體管線應具有以常用壓力二倍以上壓力加壓時,不致引起降伏變形之

57 依據 98 年 4 月勞安 2 字第 0980010632 號

主旨:有關外國進口採用美國聯邦法規「49CFR 危害物質規則(Hazarous Materials Regulation Part 100-85)」相 關容器檢查章節規定設計、製造之高壓氣體容器,同意依上開規定實施檢查,請查照。

說明:

一、依據台灣區高壓氣體工業同業工會98 年 4 月 13 日(98)台氣體工字第 043 號函辦理

二、本案高壓氣體容器依美國聯邦法規「49CFR 危害物質規則(Hazarous Materials Regulation Part 100-85)」設 計、製造者,得依旨揭法規之下列章節相關規定實施檢查:

(一)49CFR107:Subpart B

(二)49CFR173:Subpart E,F,G

(三) 49CFR178:Subpart B,C,J,L,M

(四)49CFR179:Subpart A,B,C,E,F

(五)49CFR107:Subpart C,E,F,G

三、本案請依<危險性機械及設備安全檢查規則>第 6 條第 2 項:{與該標準相關之材料選用、機械性質、施工方 法、施工技術及檢查方式等相關規定,亦應一併採用}規定辦理。

四、鑑於高壓氣體槽行駛於道路,考量車輛震動、液體晃動、洩漏、衝撞、被撞及翻覆等風險,涉及交通安全 及公共安全,因非屬本會主管業務,本案請於檢查合格證加註本會實施之檢查,僅限於『靜態之槽體』等 文字,以明確告知未涵蓋動態之槽車運輸行為衍生之問題。

58高壓氣體勞工安全規則第41 條

(37)

厚度或經中央主管機關認定具有同等以上強度者59

(四) ASME B31.3 所要求管線系統的洩漏試驗,以確定管線接頭的氣密度。

更換及/或維護過的管線系統應再經試驗60。容許管線系統某部分可單獨測 試,但整個系統仍需依照 ASME 規範之要求進行耐壓試驗,鋼瓶或容器更換之 後,需進行氣源接頭的壓力測試,執行氣密試驗時通常是使用惰性氣體,不論 使用何種測試氣體作為氣壓之供應來源,於完成測試後及系統充填矽甲烷前,

皆須將管線系統內的殘餘氣體迫淨排除。

十二、防震

管線與容器防震請參考附件二

十三、參考資料

1. 高壓氣體勞工安全規則。

2. 2009 年版之 SEMI S1861及 ANSI/CGA G-1362

3. 英國 BS595863靜電接地與弱電接地設計工法與測試。

4. NFPA 1364消防水霧設計及管線防震設計。

5. FM 1-265一般防震設計。

59高壓氣體勞工安全規則第43 條

60 下列關鍵裝置,例如洩壓裝置(PRD)、易熔塞 (Fusible Plug)、 豬尾型接管( Pigtail)、調壓閥(Regulator)

等,應定期更換或檢測,以降低可能的洩漏。

61 SEMI S18-1102 矽甲烷氣體處理之安全衛生及環保規範

62 ANSI/CGA G-13 Storage and Handling of Silane and Silane Mixtures

63 BS5958 Code of practice for the control of undesirable static electricity

64 NFPA 13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems

65 FM 1-2 Earthquakes

(38)

第三章 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。

(39)

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。

(40)

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)

(41)

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

參考文獻

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