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職安生活、生活職安PART-2

壹、前言

  前篇文章提過,『職安生活、生活職安』,其實是一種用你所學,學你所用的一種生活態度,過去筆者常常聽到學員們的抱怨,說為什麼一堂「職業安全衛生管理員」課程這麼貴?要價1萬3,000元!或是埋怨課程時數過長,投入的時間成本太多,尤其平常還要上班,利用晚上及假日來念書,真的是非常累人啊!?此時,筆者總會反問他們:「你覺得你的命值多少錢呢?」……在他們懷疑發楞時,筆者會請他們再思考一下,你學習職業安全衛生管理應該不是只為了通過考試、領取證照而已吧!如果我們今天能善用所學,在工作職場上防範未然,救了自己或其他同事一命,或將場域的職災發生率降至為零災害,這時你所習得的知識及你所從事的工作,是否變得意義非凡且價值不斐呢!?

貳、燃燒四要素

  近期社會新聞常見工作場所、住宅或娛樂場所火災,在職業安全衛生管理課程中,有一門「火災爆炸」課程,課程中簡單的說明燃燒發生的四要素,以及我們遇到火災時,可以如何善用這四要素,簡單的完成滅火的任務。如圖一,燃燒四要素主要分為:可燃物(Fuel)、氧氣(Oxygen)、熱能(Heat)、及連鎖反應(Chain reaction)。

  一、可燃物(Fuel):起火之第一要素需有可燃物或燃料,如木材、窗簾、紙、布…等可燃物質,或煤、汽油、天然氣…等燃料,可燃物之主要成分為碳、氫、硫三種元素中的一種或數種,所以燃燒時易生成「可燃性氣體」,而可燃性氣體對於燃燒而言,仍是一種可燃物質,當其達一定濃度,及一定溫度時,會產生「閃火現象」而造成燃燒或火災,而當燃燒過程中,可燃性氣體濃度持續累積增加達燃燒爆炸範圍,且遇到高溫、高熱或明火時(至少500℃以上),則易造成「閃燃現象」(Flashover,火勢由部分燃燒發展成全面燃燒的必經過程)。

  二、氧氣(Oxygen):為空氣中的氧(O2),占空氣體積約五分之一強(一般空氣內含氮N2约占78%,氧O2约占21%,其他氣體約1%),燃燒時用以促成氧化作用,其專業用語為「助燃物」。氧氣是燃燒反應中最常見的助燃物,但並非唯一助燃物,舉例來說,鎂(Mg)可以在二氧化碳中燃燒,所以對鎂而言二氧化碳就是它的助燃物;又如氫氣(H2)可在氯氣(CL2)中點燃,並產生氯化氫,對氫氣而言,氯則為其氧化劑。

  三、熱能(Heat):燃燒時透過高溫、高熱、明火(看的見火焰稱之)可以分解可燃物及燃料,產生可燃性氣體或蒸氣,促成燃燒成形。

  四、連鎖反應(Chain reaction):連鎖反應是燃燒能「持續下去」的主要元素,在燃燒作用中,由燃燒作用所產生之結果,又造成另一次燃燒作用的原因,此種因果循環持續不斷的過程稱之。例如上述說明的熱能可以分解可燃物及燃料,產生可燃性氣體或蒸氣,當可燃性氣體或蒸氣再與氧氣結合,遇上明火(或高溫高熱)又可再持續燃燒,如此燃燒產生的「果」,又成為下次燃燒所需的「因」,此即為連鎖反應。

  如果再深入說明,造成燃燒連鎖反應最主要的因素,係燃燒中所產生之H、OH、O等自由基,如圖二所示,促使其他化學元素分別與之發生化學反應(即能量的轉換),助長了連鎖反應的進行,故若要有效的滅火,只要控制住燃燒中自由基的能量變化,燃燒就可能被抑制住。

叁、滅火方法

  有了「燃燒四要素」的基礎後,我們再來了解一下燃燒四要素的滅火方法,其滅火方法分為:窒息法(Smothering)、移除法(Starvation)、冷卻法(Cooling)、抑制法(Inhibition of Chain Reaction),如表一所示。

  一、窒息法(Smothering):燃燒四要素的氧氣,其滅火方法為「窒息法」,即燃燒時設法降低火焰四周的空氣中助燃物含量,例如燃燒時將空氣中的氧氣濃度降至15%以下,令火熄滅,此謂窒息法。以中高學生實驗為例,在實驗室中我們常使用酒精燈來加熱物質,而當酒精燈不用時,我們該如何熄滅火苗呢?吹氣、澆水、用手擰熄、或使用滅火器!?其實要熄滅酒精燈火,只要簡單的蓋上蓋子即可,其原理在於蓋上蓋子後,酒精燈口會形成一密閉空間,當該空間之氧氣燃燒殆盡後,火即自熄。再以泡沫滅火器為例,泡沫滅火是結合兩種滅火原理(冷卻法+窒息法),因泡沫九成七成分為液態水,故滅火時有降低燃燒溫度的效果,而大量泡沫噴發且黏覆於可燃物質上時,則可有效阻絕空氣,造成燃燒時含氧濃度不足而達滅火成效。

  二、移除法(Starvation):燃燒時將供應燃燒的可燃物質或燃料加以搬離、移除或隔離,使火因為沒有物質或燃料可燒而至熄滅,此謂「移除法」。以森林大火為例,其滅火方法雖然涵蓋窒息法、移除法及冷卻法等多種模式,但因為森林大火往往地處偏遠,且地勢崎嶇交通不便取水相當不易,故使用冷卻法有其難度(以飛機或直升機載運大量水源者除外),加上森林周圍山風強、氣流亂,空氣流動快速,在氧氣充足情況下,使用窒息法滅火,亦有其困難,故森林大火的滅火方式往往會著重在「移除法」上,執行上常於尚未燃燒之範圍區域超前布署,以砍樹、挖壕溝、築防火牆等方式,將森林大火鄰近的可燃物體移去,或將森林大火的範圍隔離成小區域,待該區域火勢減弱後再個別撲滅。當然此種滅火方式,於執行上仍需考量現場風向及火勢,避免星星之火因風的飄送,火勢蔓延至其他隔離區域。

  三、冷卻法(Cooling):其滅火方式為將火勢或熱能降至燃點以下,我們延續森林大火為案例,過去從新聞畫面上,我們時常看到國外遇到大面積森林火災時,會啟動飛機或直升機於空中灑水滅火,其用意即在透過較低溫的水,來澆熄火勢或降低燃燒溫度,此謂「冷卻法」。但從畫面中,妳我或許會有些疑慮:森林大火面積那麼大一片,而單一飛機或直升機可載運的水量有限(受飛機可乘載之重量、體積限制),真的能有效滅火嗎?其實,高空灑水的主要目的在於控制燃燒的方向,避免火勢往民宅方向延燒過去,且為達到滅火成效,一般飛機或直升機載運的水會添加一些特殊配方,如泡沫水溶液或碳酸鉀水溶液等,即於「冷卻法」中,再結合「窒息法」及「抑制法」特性,用以以強化高空滅火成效。

  另外,森林大火在滅火後,仍需透過人工再三檢查確認,尤其針對冒煙區域,需反覆的澆水、降溫、冷卻,因為森林底下潛藏著許多腐植質等可燃物質,如未確實冷卻降溫,其殘存的餘熱容易因悶燒後復燃。同理,我們如果將這概念應用於居家火災防患亦同,例如家裡棉被被火燒灼了一塊,於火苗澆熄後,仍需將棉被浸泡於浴缸水中降溫,避免高溫餘熱殘留於棉絮中不察,再次造成悶燒復燃等危害,其道理不謀而合。

  四、抑制法(Inhibition of Chain Reaction):前段「連鎖反應」中曾說明,燃燒時會產生許多H、OH、O等自由基,這些自由基在燃燒過程中,會持續不停的能量轉換,如圖三(左)所示,H + H自由基,產生氫氣(H2),氫氣在燃燒時能量再度轉化成H自由基,其能量就這樣不停地結合分離,再結合再分離,此謂「連鎖反應」。然而,當我們以乾粉滅火器(乾粉滅火器種類繁多,現以碳酸氫鉀為例)滅火時,噴發出來的碳酸氫鉀遇到火,會產生少量二氧化碳(CO2),二氧化碳在燃燒中有助於滅火,但乾粉滅火器最大的效用為「抑制」作用,如圖三(右)當乾粉中的鉀(K)元素遇到火時,會產生K的自由基,K + H自由基,會產生氫化鉀(KH),K + 0H自由基,會產生氫氧化鉀(KOH),K + O自由基,會產生氧化鉀(KO),但當氫化鉀、氫氧化鉀、氧化鉀再遇到火時,則會穩定且無法再度分解,能量的轉換因此被有效抑制住了,這便是燃燒四要素的滅火方法之一「抑制法」概念。

  另外,表一「抑制法」裡有提到「海龍滅火器」,茲說明其特性,海龍的成分為一含溴(Br)的鹵化烷藥劑,滅火時不會留下粉末、泡沫及水份,為一潔淨滅火設備,所以過往時常被使用在企業高精密儀器、文件、或博物館、美術館等高價值藝術保護等,但因其使用後會產生有毒之氟氯碳化物,且其藥劑之填充物易破壞臭氧層,造成地球溫室效應加劇,因此海龍滅火器目前已為各國停產且禁用。

肆、生活應用

  案例一:媽媽炒菜,油鍋起火

  當我們學會了燃燒四要素及其滅火方法後,我們再來探討如何將所學應用於日常生活之上,達到學以致用之效。以居家生活為例,如果媽媽炒菜時油鍋起火了,該怎麼滅火呢?很多人第一個想到的是「冷卻法」,也就是盛水滅火,但這對油鍋起火而言,是最危險的舉動!因為水的密度比油大(簡單來說,就是水比油重),所以灑水滅火時,水會先沉到鍋底,如圖四所示,然後因為油鍋高熱,鍋內溫度一般高達300度左右,會促使水“急速”沸騰為水蒸氣(水的沸點為100℃),加上「液態」水轉化為「氣態」水蒸氣時,體積膨脹1700倍以上,所以灑水入鍋不但無法有效滅火,還會造成水蒸氣爆炸的意外,再者,油比水輕,爆炸時油會附著在水及水蒸氣上,然後因為膨脹擴散,火勢便因此噴發的更為猛烈,造成一發不可收拾的局面啊!

  既然冷卻法無法處理油鍋起火災害,一般人可能會再往下推想,那就以「抑制法」來滅火吧!畢竟滅火器本身就是用來滅火的。此話不差,但在實際操作時,不難發現以乾粉滅火器滅火時,往往會因操作不慎(正確操作方法為「拉、瞄、壓、掃」,並強調來回掃射火苗根部以滅火。)或高壓噴射造成油鍋內的高溫液油四濺而出,如噴濺到自己也會造成燒燙傷等危害;加上以乾粉滅火後,如油鍋內的高溫尚未冷卻下來,火勢亦可能於數秒後再度復燃,造成滅火的成效不彰。

  所以油鍋起火最好的處理辦法,是使用「鍋蓋」滅火,其原理為滅火四要素中的「窒息法」。當油鍋起火時,我們可以拿取鍋蓋滅火,拿取的姿勢如同拿取盾牌一樣(同時保護自己),需與鍋子保持90度垂直,以避免蓋鍋時,風壓造成火勢擴散而灼傷自己,然後當鍋蓋蓋妥後,需馬上關閉火爐火源,避免鍋內高溫持續增加,後因熱膨脹使鍋蓋無法密合,造成空器竄入火勢復燃。當然鍋蓋蓋上後,仍需維持5~6分鐘的靜置,待鍋內溫度冷卻降溫後,方能掀蓋處理善後;切記太早掀鍋恐因鍋內高溫仍在,加上瞬間大量助燃物(O2)鑽入,易造成火勢復燃。另外,為預防油鍋起火危害,平時鍋蓋不用時,千萬勿擺在火爐後的壁面,因為火勢噴發時,會造成無法靠近、拿取不易等窘境。當然也會有油鍋起火時,臨時找不到鍋蓋的狀況,此時,我們可以使用「濕毛巾」覆蓋,其原理為「窒息法」加「冷卻法」的功效,惟使用濕毛巾時,需特別注意毛巾是否夠大夠寬,其面積應能涵蓋密閉整個鍋子,才能避免空氣竄入,有效窒息火源。

  案例二:中元普渡,金紙燃燒

  再舉一生活案例,近日正值中元普渡,家家戶戶、企業、工廠、百貨、商家等無不備妥許多三牲、水果、餅乾、泡麵、糖果、飲料、金紙、銀紙等豐盛供品來普渡好兄弟,當普渡儀式來到尾聲時,一般都會燃燒金紙以饗普渡公,燃燒銀紙以供好兄弟盤纏花用,此時會置備大小適中的金爐,並於金爐內(有限空間裡)燃燒,其概念為滅火四要素中的「移除法」,亦即將金爐與其他可燃物質隔開,並保持適當的界線距離(至少約1~2公尺以上距離為佳)。並於周圍擺放滅火器(抑制法)及水桶(冷卻法),如圖六所示,最後當金紙、銀紙燃燒完成後,仍需用水再澆熄及冷卻,避免其死灰復燃釀成災害,或因風大造成火苗飛散,火勢蔓延。

  另外,在燃燒金紙、銀紙時如不小心為火紋身或衣物著火時,該如何處理呢?下圖(圖七)為蘋果日報報導之真實案例(2011/01/21):一名女子在家門口燒金紙,燃燒時,疑因強風捲起火苗,造成該名女子躲避不及,身上毛衣遭火吻身,女子驚慌之餘,不停地拍打並往外狂奔喊叫,以至於助長火勢,最後連頭髮都被燒毀,重傷送醫。

  遇到遭火紋身之情事時,越緊張則越容易慌亂,人在慌張時會不停地擺動身體、拍打火苗或往外狂奔,但這樣的反應與動作,只會造成空氣不斷的擾動,而大大增加燃燒時的氧氣(助燃物)含量,至火勢更為旺盛。因此在遇到火紋身意外時,請記住滅火口訣「停、遮、趴、滾」,「停」必須先讓身體停下來,停止亂動及慌張應對;其次是「遮」,將手摀住臉部,避免火灼燒顏面,然後「趴」係指趴下或躺平地面,最後是「滾」即不停地做翻滾動作來撲滅火勢。其中滅火時翻滾的用意在於將衣物燃燒部分蓋熄,並透過地板大面積、大範圍的特性壓熄火苗,減少其空氣接觸,此為滅火四要素中的「窒息法」,加上地面溫度相較較低,接觸時可吸熱及降低燃燒溫度,也是「冷卻法」的一種應用模式,故能有效撲滅火勢。當然,提到「冷卻法」,一定會有人質疑,為何當下不直接潑水澆熄火勢即可!使用「冷卻法」需考慮當下火勢,如果火勢旺盛,趴下翻滾的滅火方法是較為安全的,如果直接灑水澆熄火勢,水可能因為高熱而轉換成高溫水蒸氣並衝擊身體,造成當事人灼熱燙傷等危害,不得不慎啊。

  案例三:精密設備,電器火災

  滅火的常識不只能應用於生活上,工作中亦可能會遇到,舉例說明,如果有一天公司機房(內置高壓設備、配電盤、電線等)或資訊房(內置螢幕主機數台、網路伺服器、交換機等精密設備)起火燃燒,此時我們該如何滅火呢?或該使用何種類型滅火器呢?首先我們必須先思考一下,機房及資訊房裡什麼東西最多呢?一般而言,應該是電器設備居多,當然還有不少電源插座,此時如果使用「水」來滅火,則會造成電源設備的短路及人員的感電危害,所以一般而言「冷卻法」不適用於電器火災;而泡沫滅火器因九成七成分為液態水,滅火時亦造成感電危害,故也不適用於此類火災滅火。如果改用乾粉滅火器是否適宜呢?乾粉雖然可以有效消滅電器引起之火災,但因其滅火時噴發許多粉塵微粒,滅火後如未徹底清除乾淨,易造成機電設備啟動時短路秀逗、迴路異常等情事,故電器火災亦不建議採用乾粉類「抑制法」滅火。

  所以電器火災的滅火方式較偏向「窒息法」滅火,例如於一擬似密閉空間中,裝置氣體滅火器,氣體滅火一般以二氧化碳(CO2)及氮氣(N2)氣體居多,因二氧化碳及氮氣為「惰性氣體」,其特性較為懶惰,不易與其他物質起化學反應,所以於燃燒過程中不易氧化促燃;且惰性氣體一般較空氣為重,當充斥於密閉空間中,會將空氣往外或往上推擠,造成空氣中的氧氣等助燃物有效遠離可燃物質,以達到滅火效果,如圖八所示,故氣體滅火亦有「移除法」的原理存在。另外,使用氣體滅火實務上仍有其風險,因為惰性氣體有「窒息」效果,滅火時,如果尚有人員於其空間內,易造成人員缺氧窒息致死,故在啟動氣體滅火器時,一般而言會先有廣播:「二氧化碳即將放射!請人員盡速撤離!……(重複)二氧化碳即將放射!請人員盡速撤離!……」,避免滅火時造成不必要的憾事發生。

伍、結語

  『職安生活、生活職安』,是一種用你所學,學你所用的生活態度,而上述描述之防火常識雖然簡單,但卻非常的實用,筆者期望我們能時時銘記於心,於生活上能不用上是一種福氣,但是若不幸遇著了,則應能迅速反應,消災解禍,才不會有所遺憾啊!當然,以火災爆炸科目而言,本文所探討內容仍屬火災學之冰山一角,期待下篇文章在與您雅文共享之。

 

【資料來源】
1.維基百科,燃燒,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%87%83%E7%83%A7,2020/08/22查詢。
2.消防法規(含概要,第五版),吳玉祥、高士峰,考用出版股份有限公司,出版日期2010/4/8。
3.消防安全工程設計(第四版),吳玉祥、呂憶婷、高士峰,五南圖書出版公司,出版日期2020/4/1。
4.打火哥的30堂烈焰求生課,蔡宗翰,遠流出版股份有限公司,出版日期2019/7/26。
5.維基百科,救火,https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%95%91%E7%81%AB,2020/08/22查詢。
6.蘋果日報,燒金紙 女成火球,https://tw.appledaily.com/headline/20110121/JEPCK2ROPVDSL2BMHYM5IK7IXM/,2020/08/22查詢。


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