CNS 3376-10-2002 Electrical apparatus for explosive gas atmospheres-Part 10 Classification of hazardous areas《爆炸性气体环境用电机设备－第10部：危险区域划分》.pdf

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1、1 爆炸性氣體環境用電機設備 第 10 部：危險區域劃分 印行年月 94 年 10 月 本標準非經本局同意不得翻印 中華民國國家標準 CNS總號 類號 ICS 29.260.20 3376-10 C1038-10 經濟部標準檢驗局印行 公布日期 修訂公布日期 91 年 10 月 30 日 年月日(共 44 頁) Electrical apparatus for explosive gas atmospheres Part 10： Classification of hazardous areas 1. 通則 1.1 適用範圍 本標準適用於可能發生危險性之可燃性氣體或蒸氣的危險區域劃分，用以許可

2、使用在上述危險區域之儀器的合適選擇與安裝。（見附註 14） 本標準可用於正常環境狀態下可燃性氣體或蒸氣與空氣混合所可能造成燃燒的危險性之場所（見附註 2），但不適用於下列狀況： a) 礦坑用可能有甲烷、沼氣（ firedamp）的開採。 b) 爆炸物的加工與製造。 c) 可燃性塵埃或纖維存在的區域所可能發生的危險。 d) 超越本標準異常處理概念的災難性故障（ catastrophic failure）（見附註 3） e) 醫學目的所使用的房間。 f) 存在有可燃的霧（ flammable mist）的範圍可能會引起無法預測且需要特殊處理的危險。（見附註 5） 本標準並不考慮重大損害的影響。 專

3、業名詞之定義與解釋需要連同危險區域等級分級法的主要原則與程序一起定義。 在特殊工業或應用上危險範圍的認定上，參考資料應制定成與這些工業或應用有相關的規範。 附註： 1. 由於本標準的目的，範圍是界定在三維的區域或空間。 2. 環境狀態允許在參考壓力 101.3kPa（ 1013mbar）、溫度 20（ 293K）上下變動，只要此變動對可燃性材料的爆炸性質的影響可忽略。 3. 在本文中被提及的災難性故障，如製程容器或管線的破裂（ Rupture of a process vessel or pipeline）及諸如此類不可預測的意外。 4. 所有程序裝置，不論其大小，除了與電機設備相關之外可能還

4、有極多的點火源，在本文裡面我們也必須去確定安全性。另外本標準也可用來判定其他的點火源。 5. 霧（ mist）可能與可燃性蒸氣同時形成或存在，這也許會影響到可燃性物質的逸散及危險的範圍；而且氣體或蒸氣的嚴格分類範圍並不適用於此，因為霧的燃燒特性並不是完全可預測的，所以對氣體與蒸氣的基準而言，很難去界定其種類與範圍，雖然在大部分的例子裡，其仍有安全的結果。另外我們也應對具危險性的易燃性霧（ flammable mist）加以特別考量。 2 CNS 3376-10 , C 1038-10 1.2 參考標準 下列的標準為本標準所參考，且構成本標準之條文： CNS_(IEC 60050(426)：國際

5、電機技術詞彙（ IEV），第 426 節：爆炸性氣體環境用電機設備 CNS 3376-4：爆炸性氣體環境用電機設備 - 第 4 部分：引燃溫度測試方法 2. 用語釋義 下列定義及名詞適用於本標準 2.1 爆炸性氣體環境 (Explosive gas atmospheres)：在大氣壓條件下可燃性物質以氣體或蒸氣之形式與空氣混合，如果引燃時，爆炸會經由擴散至未燃之混合物。 備考：雖然有些混合物之濃度在爆炸上限以上時（ UEL）並非爆炸性氣體環境，在做某些區域劃分目的時可能如此，但仍建議將其當成爆炸性氣體環境。 2.2 危險區域 (Hazardous area)：出現爆炸性氣體環境或預期可能出現之

6、數量需要特別注意使用電機設備構造、安裝的場所。 2.3 非危險區域 (Non-hazardous area)：不預期出現爆炸性氣體環境之數量需要特別注意使用電機設備構造、安裝的場所。 2.4 區：危險區域依據其發生之頻率和時間將爆炸性氣體環境分成下列數種區： 2.4.1 0 區 (Zone 0)：爆炸性氣體環境連續性或長期存在之場所。 2.4.2 1 區 (Zone 1)：爆炸性氣體環境在正常操作下可能存在之場所。 2.4.3 2 區 (Zone 2)：爆炸性氣體環境在正常操作下不太可能發生，如果只有偶爾發生且只存在短期間之場所。 備考：發生頻率和時間可從特定之工業或應用規範取得。 2.5 洩

7、漏源 (Source of release)：可燃性氣體、蒸氣或液體可能洩漏至大氣中形成爆炸性氣體環境之點或位置。 2.6 洩漏等級：下面有三種基本洩漏等級依其出現爆炸性氣體環境之可能性漸減： (a) 連續等級 (b) 主要等級 (c) 次要等級 任何一個洩漏源將產生其中一個或一個以上之洩漏等級組合。 2.6.1 連續洩漏等級 (Continuous grade of release)：連續或預期發生長時間之洩漏。 2.6.2 主要洩漏等級 (Primary grade of release)：週期性或偶爾於正常操 作之洩漏。 2.6.3 次要洩漏等級 (Secondary grade of

8、release)：正常操作時不預期發生，如果發生亦不時常，且只發生短時間之洩漏。 2.7 洩漏率 (Release rate)：可燃性氣體或蒸氣每單位時間從洩漏源流出之量。 2.8 正常操作 (Normal operation)：設備在設計參數內操作之狀況。 備考 1. 可燃性物質之次要洩漏可能為正常操作之一部分。例如 , 油封因泵壓縮被液體弄濕應當為次要洩漏。 2. 故障 (例如：泵油封破裂、凸緣墊片因意外洩漏 )造成緊急修理或關機不認為是正常操作。 3 CNS 3376-10 , C 1038-10 2.9 通風 (Ventilation)：因為風、溫度梯度或其它人工器具使空氣流動和更換新

9、鮮空氣。 2.10 爆炸極限 2.10.1 爆炸下限 (Lower explosive limit, LEL)：可燃性氣體或蒸氣在空氣中低於氣體環境不會爆炸之濃度。 2.10.2 爆炸上限 (Upper explosive limit, UEL)：可燃性氣體或蒸氣在空氣中高於氣體環境不會爆炸之濃度。 備考：本標準中爆炸性 (explosive)和可燃性 (flammable)應認為是同義字。 2.11 氣體或蒸氣之相對密度：同溫同壓下氣體或蒸氣密度相對於空氣密度之比 (空氣等於 1.0)。 2.12 可燃性物質 (flammable material)：物質本身是可燃的或可產生可燃氣體、蒸氣或

10、霧。 2.13 可燃性液體 (flammable liquid)：液體在可預見之操作條件下可能產生可燃性蒸氣者。 2.14 可燃性氣體或蒸氣 (flammable gas or vapour)：氣體或蒸氣當和空氣某種比例混合時將會形成爆炸性環境者。 2.15 可燃性霧 (flammable mist)：可燃性液體霧滴，擴散於空氣中形成爆炸性環境者。 2.16 閃點 (Flash point)：在特定標準條件下液體散發蒸氣量足夠形成和空氣可引燃混合物之最低液體溫度。 2.17 沸點 (Boiling point)：液體在 101.3kPa(1013mbar)下沸騰之溫度。 2.18 蒸氣壓力 (

11、Vapour pressure)：當固體或液體和其本身蒸氣壓平衡時之壓力。其為物質與溫度之函數。 備考：對液體混合物而言，應該使用起始沸點 (initial boiling point)。當有一系列液體混合物出現時，通常以起始沸點為最低沸點溫度。 2.19 爆炸性氣體環境之引燃溫度：在特定條件下，加熱之表面可引燃可燃性物質在氣體或蒸氣狀態時之最低溫度。 3.安全與區域劃分（ Area classification） 3.1 安全原則 處理或儲存可燃性物質的裝置應在設計、操作或維修時，應使在正常操作時無論頻率、持續時間和量於有任何可燃性物質洩漏時造成之危險區域範圍降至最小。 在維修保養時，其動作

12、不同於正常操作，這些區域的範圍也許會受到影響，但仍需以工作許可系統（ permit-to-work system）處理之。 在緊急狀況時，需依賴不適合電機設備之隔離、製程之關閉、製程容器隔離、洩溢抑制，如果可能的話則再提供額外的緊急通風。 在可能引起爆炸環境的情況下，必須採取下列的步驟： (a) 減少在點火源周圍產生爆炸性氣體環境的可能性，或 (b) 減少點火源 4 CNS 3376-10 , C 1038-10 如果不可能避免時，應慎選和準備保護量測器具、製程設備、系統及操作程序，使 (a)與 (b)同時發生的可能性極低而可被接受。如果這些量測被公認具高可靠性或組裝在設備上具有同等安全性，則

13、可以被單獨地使用。 3.2 區域等級劃分之目的 區域等級劃分是一種考量氣體種類及溫度等級，用以分析並劃分可能產生爆炸性氣體環境的方法，以幫助選用及安裝可使用於該環境之電機設備。 在大部分的實際情況下，都會使用到可燃性物質，所以很難確保爆炸性氣體環境絕不會產生，也很難去確保設備絕不會成為點火源。因此在有可能產生爆炸性氣體環境的情況下，寄望於使用低點火源的設備。反言之，若產生爆炸性氣體環境的可能性被降低時，則設備可使用較不嚴格的標準。 非常難依據簡單測試一個工廠或設計而知道工廠之某部分對等於三種區域之定義（區域 0、 1、 2）。必須依據更為詳盡方式，這包含分析可能形成爆炸氣體環境基本可能性在內。

14、 第一步驟是要依照 0 區、 1 區與 2 區的定義評估可能性。一旦像洩漏頻率與持續時間、洩漏等級、洩漏率、濃度、速率、通風及其它影響危險區域範圍的種類被認定後，便可以此為基礎判定周圍區域之爆炸氣體環境。這種方式必須對含有可燃性物質製程設備上每一個元件做詳細的考量，判定哪一元件可能為洩漏源。 0 區或 1 區之數量及範圍應在設計時或使用適當操作程序使其被減低至最少。換言之，設備與裝置應大都屬於 2 區或無危險性。當可燃性物質的洩漏無可避免時，製程設備元件應被限制在次要等級洩漏，如果失敗時 (亦即連續性及主要洩漏源不可避免產生時 ),應將洩漏限制在極小之量及速率。這些原則必須遵守。當有需要時，製

15、程設備的設計、操作與位置都要被確認，即使在不正常的操作下，洩漏到環境中之可燃性物質的數量降至最低，以減小危險區域範圍。 一旦工廠被劃分完成及所有必須的紀錄也建立後，修改設備或操作程序應與區域劃分的負責人協商。未經授權的動作，可能使區域等級劃分失效。必須確定所有的設備在重新組裝時及組裝之後是否破壞了原始設計概念或影響到區域等級劃分，若此影響到安全性，則必須在其回復工作前回復。 4.區域等級劃分程序 4.1 通則 區域劃分應由具有可燃性物質之特性、製程、設備知識的人員及安全、電氣及其他工程背景的人員之參與。 下列各小節將對可能爆炸的環境及 0、 1、 2 區的區域等級劃分做指引。附錄 C圖 C.1

16、 為一危險區域劃分的圖表範例。 4.2 洩漏源 構成危險區域等級的基本因素為洩漏源的認定及洩漏等級的決定。 由於爆炸氣體環境只存在於可燃性氣體或蒸氣與空氣共存時，因此必須確認是否有可燃性物質存在於考慮的範圍內。一般來說，這些氣體或蒸氣（可能由可燃性液體與固體產生）可能或可能不完全地密封在製程設備內。必須確認可燃5 CNS 3376-10 , C 1038-10 性環境存在於製程工廠內之處或洩漏的可燃性物質在製程工廠外產生一可燃性環境之處。 每一個製程設備（如：儲存槽、泵、管線、容器，等）都應被視為一潛在的可燃性物質洩漏源。如果物件無裝載可燃性物質，將不會在它周圍產生一危險區域。同理若物件內裝載

17、著可燃性物質但不洩漏至環境中亦不會產生危險（如一完全熔接的管線並不視為一洩漏源）。 若物件會洩漏可燃性物質至環境中被確認，則首要必須做的是依照定義如洩漏的頻率與持續時間來認定洩漏等級。當做區域劃分時，必須認清將一密閉製程系統打開時 (例如更換過濾器或裝填時 )亦應認為是一洩漏源。 依據此程序，每一洩漏源將被歸為”連續性”，”主要”，或”次要”等級。 當完成洩漏等級的確認後，必須要判定洩漏率與其它會影響區域等級及範圍的因素。 4.3 區域種類（ Type of zone） 由爆炸性氣體環境存在的可能性而定，因此區域種類主要由洩漏等級與通風而定。 備考：通常連續性洩漏形成 0 區（ Zone 0）

18、、主要等級的洩漏為 1 區（ Zone 1）而次要等級洩漏形成 2 區（ Zone 2）（見附錄 B） 4.4 區域範圍（ Extent of zone） 區域範圍主要受下列的化學與物理參數影響，其中，某些參數為可燃性物質的固有性質；其它與特定的製程有關。為了簡化，每一參數的影響如下所列並假設其它參數保持不變。 4.4.1 氣體或蒸氣的洩漏率 洩漏範圍會隨著洩漏率的增加而增大，洩漏率本身與其它參數相關，即為 (a) 洩漏源的幾何形狀 此與洩漏源的物理特性相關，舉例如一開放表面、凸緣的洩漏。（見附錄 A） (b) 洩漏速度（ Release velocity） 對一洩漏源（ Source of

19、release）而言，洩漏率隨著洩漏速度增加。被裝載於製程設備內的產品，其洩漏速度與製程壓力及洩漏源的幾何形狀相關。可燃性氣體或蒸氣產生的煙霧大小由可燃性蒸氣的洩漏率及擴散率而定。由漏隙高速流出的氣體與蒸氣會形成一錐形噴流流進空氣中，並自行稀釋，爆炸性環境的範圍與風速幾乎無關。但若洩漏速度很低或受到固體物質影響而改變流速，因會受到氣流帶動與自行稀釋的驅動，則使洩漏範圍與風速有關。 (c) 濃度（ Concentration） 洩漏率會隨著可燃性氣體或蒸氣混合洩漏的濃度而增加。 (d) 可燃性液體的揮發性（ Volatility of a flammable liquid） 這主要與蒸氣壓力及蒸

20、發熱（ Heat of vaporization）相關，若蒸氣壓力未知，則沸點（ Boiling point）與閃點（ Flash point）可被用來當成指標。 6 CNS 3376-10 , C 1038-10 若閃點高於可燃性液體之明顯最高溫度，則爆炸環境並不存在。而較低的閃點可能產生較大的區域範圍。如果可燃性物質以霧狀的方式洩漏（如噴霧）則爆炸環境可能在低於閃點以下形成。 備考 1. 閃點並不是精確的物理量，特別對混合物而言。 2. 有些液體 (如鹵素族的碳氫化合物 )沒有閃點，但會產生爆炸性環境。在這些例子中，爆炸下限之飽和濃度液體平衡溫度必須與明顯之最高溫度比較。 (e) 液體溫度

21、 蒸氣壓隨溫度而增加，因此蒸發會增加洩漏率。 備考：液體溫度在其洩漏後可能會增高，例如被一個高溫表面或高室溫加熱。 4.4.2 爆炸下限 (LEL) 對一個固定的洩漏體積而言，較低的 LEL 將使區域範圍變大。 4.4.3 通風 增加通氣量區域的範圍將會降低。阻礙通氣的障礙物將增加區域範圍。反之，如堤防、牆壁或是屋頂的障礙物將會限制區域的範圍。 4.4.4 當氣體或蒸氣洩漏時其相對密度 當氣體或蒸氣的密度較空氣明顯輕時，會向上移動。如果很明顯的較重，則會堆積在地面。地面上的水平延伸區域將隨相對密度的增加而增加。而洩漏源的向上延伸區域將隨相對密度的降低而增加。 備考 1. 在實際的使用上，氣體或

22、蒸氣的相對密度如果低於 0.8 將被當作比空氣輕考量。但如果相對密度高於 1.2 將被當作比空氣重來考量。如果其密度介於這兩個值之間，則這些可能都應該被考量。 2. 依據經驗顯示，氨氣不易點燃且其暴露於大氣將很快的消散。因此其在空氣的環境範圍將幾乎可忽略。 4.4.5 其它應被考慮的參數 (a) 天氣狀況。 (b) 地形地勢。 4.4.6 實例說明 以上所提及的是參數對氣體或蒸氣的洩漏率影響的一些方式。其危險區域範圍的範例在附錄 C 中說明。 (a) 洩漏源：液體的開放表面 在大多數的範例，液體溫度均在沸點之下，而蒸氣洩漏率主要依下列因素而定： - 液體溫度； - 液體在其表面溫度下的蒸氣壓；

23、 - 蒸發表面的大小。 (b) 洩漏源：液體的瞬時蒸發（例如從噴嘴噴出或噴灑出來）。 7 CNS 3376-10 , C 1038-10 因為洩漏液體的蒸發是瞬時的，所以蒸氣的蒸發率與液體的流率相等，而依下列參數而定： - 液體壓力； - 洩漏源的幾何尺度。 當液體不是瞬時蒸發時，情況變得比較複雜，因為噴出滴狀物、液體噴流及溢池變成分開的洩漏源。 (c) 洩漏源：混合氣體的洩漏 氣體洩漏率由下列參數所影響： - 裝載氣體容器內的壓力； - 洩漏源的幾何形狀； - 洩漏混合氣體內可燃氣體的濃度。 洩漏源的範例請參考第 A.2 節。 4.5 區域之範圍通則 4.5.1 通常應該注意之事項有 : 如

24、果氣體比空氣重則會流入低於地面之區域，如 : 坑槽或低窪處。如果氣體比空氣輕則會維 持在高處，如 : 靠近屋頂之空間。 4.5.2 當一個洩漏源位於一個區域之外或是位於其鄰近的區域，則防止大量可燃氣體或蒸氣之滲入可藉由以下的適當方式； (a) 使用實體隔離柵 (b) 保持該區比相鄰危險區較高之氣壓，以避免危險性氣體之進入。 (c) 使用相當量之空氣流動將該區換氣，以確保空氣能從所有危險氣體和蒸氣可能進入之開口逸散。 5.通風 (Ventilation) 5.1 通則 氣體或蒸氣的洩放至大氣，可以藉散發或擴散至空氣中，直到其濃度稀釋降至低於爆炸下限之下。通風，也就是在洩漏源附近將新鮮空氣以一定容

25、量的量先行導入以增加擴散。適當的通氣率可避免爆炸性氣體的殘留，進而影響其區域劃分的等級。 5.2 通風的主要型式 通風可以藉由風或溫度梯度或如風扇的人工方式來使空氣移動而達成。因此一般為人所知的兩種通風方式為： (a) 自然通風； (b) 整體或局部的人工通風。 5.3 通風等級 決定通風等級或通風量最重要因素為洩漏源的型式和洩漏率，而與通風型式無關。（所謂通風型式係指風速或單位時間內換氣數）。因此在危險區域的最佳通風狀況下，對於可能之洩漏率使用較高之通氣量可使危險區範圍越小。在某些狀況之下，可將其降至可忽略的範圍（無危險性的區域）。 通風等級指引的實際範例見附錄 B。 5.4 通風的有效性

26、(Availability) 8 CNS 3376-10 , C 1038-10 通風的有效性對易爆環境的出現與形成有影響，因此與區域的型式有關。可用度的指引列於附錄 B 中。 備考：注意結合通風等級及有效性的觀念將可導出評估區域型態之量化分析方法。（詳見附錄 B） 6.文件 6.1 通則 完成區域劃分所有步驟之文件應適當文件化： 所有相關的資料均應有參考資料。這些資料和使用方法的範例如下： (a) 依相關規範及標準的建議； (b) 氣體和蒸氣的擴散特性及計算； (c) 研究可燃性材料洩漏參數的通風特性，以評估有效之通風效率。 區域劃分研究的結果及對替代方法應列入紀錄。 與區域劃分相關用於工廠

27、之製程材料特性應詳細列出，應包含：閃點 (Flash point)、沸點 (Boiling point)、引燃點 (Ignition temperature)、蒸氣壓力 (Vapour pressure)、蒸氣密度 (Vapour density)、爆炸極限 (Explosive limit)、氣體類別 (Gas group)及溫度等級 (Temperature class)。範例詳見附錄 C 表 C.1 及 C.2。 6.2 圖面、資料表及表格 區域劃分文件應包含適當的計畫及圖面，以顯示劃分區域的類型及區域範圍、引燃點、氣體類別及溫度等級。 只要一個區域的地形影響劃分區域的範圍，即應該記錄於

28、文件之中。 文件中亦應包含如下的相關資料： (a) 洩漏源的位置及標示。對大型及複雜的工廠製程區，應詳細列舉或對洩漏源編號，將有助區域劃分資料單及圖說的相互參照。 (b) 建築物的開口（如門、窗、空氣通風之出口及入口）的位置。 列於附錄 C 圖 C.2 中的是較佳的區域劃分符號，也可使用其它的符號，但應於文件中定義。 9 CNS 3376-10 , C 1038-10 附錄 A 洩漏源的範例 A.1 製程工廠 以下的範例無意使用於某一特定狀況，而應隨特別的處理設備及狀況而改變。 A.1.1 產生連續性洩漏等級之洩漏源 (a) 可燃性液體固定油槽之表面，而有固定通口至大氣。 (b) 連續或長時間

29、與大氣接觸的可燃性液體的表面 (例如：油 /水分離器 )。 A.1.2 產生主要洩漏等級之洩漏源 (a) 在正常操作下預期可燃性材料之洩漏：泵、壓縮機及閥的油封； (b) 在正常操作下可能將可燃性材料洩漏至大氣中的裝有可燃性液體容器之洩水口； (c) 在正常操作下可能洩漏可燃性材料之取樣口； (d) 在正常操作下預期將可燃性材料洩漏至大氣中的壓力調整閥、通氣口及其他的開口。 A.1.3 產生次要洩漏等級之洩漏源 (a) 在正常操作下，不預期會洩漏可燃性材料之泵、壓縮機及閥的油封； (b) 在正常操作下，不預期會將可燃性材料洩漏至大氣的凸緣、連接器及管接頭； (c) 在正常操作下，不預期會洩漏可

30、燃性材料之取樣口； (d) 在正常操作下，不預期將可燃性材料洩漏至大氣的壓力洩放閥、通氣口及其他的開口。 A.2 開口 以下的範例無意使用於某一特定狀況，而應隨特別的處理設備及狀況而改變。 A.2.1 可能為洩漏源的開口 區域與區域之間的開口被考量成可能的洩漏源。洩漏源的等級依下列因素而定： - 相鄰區域的危險區型式； - 開口週期之頻率及時間； - 密封物和接頭的效率； - 兩相關區域的壓力差。 A.2.2 開口的分類 開口依下列的特徵分為 A， B， C， D 四種類型： A.2.2.1 類型 A與類型 B、 C、 D 不同型式的開口。 例如： - 供通過或使用的通道開口，例如，管道、穿牆

31、的管線、天花板及地板。 10 CNS 3376-10 , C 1038-10 - 建築或機房內固定之通氣口或與類型 B、 C、 D 類似的經常或長時間的開口。 A.2.2.2 類型 B經常性關閉的開口（例如自動關閉式開口），以及不時常開啟且關閉緊密的開口。 A.2.2.3 類型 C與類型 B 相類似經常關閉以及不時常開啟的開口。開口的四周利用密封裝置（例如密封墊）密封，或者兩個類型 B 開口串連在一起而每一個開口皆具有獨立的自動關閉裝置。 A.2.2.4 類型 D與類型 C 類似且經常關閉的開口，此開口僅可藉特殊的工具或緊急時才開啟。 類型 D 的開口是有效的密封的。例如使用的通道（如管槽或管

32、路）或者與危險區域相鄰的類型 C 開口和類型 B 的開口串連。 表 A.1 開口對洩漏等級之影響 開口上游區域等級 開口類型 被認為是洩漏源的 洩漏等級 0 區 A B C D 連續的 (連續的 )/主要洩漏等級 次要洩漏等級 無洩漏的 1 區 A B C D 主要洩漏等級 (主要的 )/次要洩漏等級 (次要的 )/無洩漏的 無洩漏的 2 區 A B C D 次要的 (次要的 )/無洩漏的 無洩漏的 無洩漏的 註：括號中之洩漏等級，依開口的操作頻率時設計而定。 11 CNS 3376-10 , C 1038-10 附錄 B 通風 B. 前言 本附錄的目的是用以評估通風的等級，並且藉著定義通風條

33、件及範例和計算引申解釋第 5 節之內容。使能在設計人工通風設備時給予適當指引。這對洩漏出來的可燃性氣體和蒸氣之擴散控制是很重要的。 決定區域等級發展之方法為： - 估計所需最小的通風速率以避免有爆炸性環境之明顯累積，利用此估計結果來計算假想體積 Vz，及使用估計擴散時間 t，以決定通風等級。這些計算並不能用來判定危險區域的範圍。 - 從洩漏等級和通風的等級和有效性來判定區域的等級。 雖然上述觀念最主要是使用在室內的環境，但也可以應用在室外的情況，例如表B.1 之應用。 B.1 自然通風 這是利用風及 /或溫度梯度達到空氣流動的通風方式。在一個開放空間的環境中，自然通風通常就足夠來擴散任何由這區

34、域所產生的爆炸性氣體。自然通風也可能在某些室內環境中就足夠了（例如建築物在牆壁或屋頂留有足夠開口）。 備考：對於在室外環境的通風評估通常應該建立在 0.5m/s 最小風速，並且實際上是連續的情況。通常風速大於 2m/s。 自然通風的範例： - 在化學和煉油工廠中典型的開放空間狀況：開放結構，輸送管架，泵座等。 - 建築物在牆壁及 /或屋頂具有相當尺度的通口，並且考量氣體及 /或蒸氣之相對密度，建築物內部的通風在區域劃分上來說，可以視為相當於在開放空間環境。 - 雖然不是開放性建築，但有著為了自然通風而設計之永久通口之建築（通常少於一個開放性建築） B.2 人工通風 由人為的工具形成的空氣流動，

35、例如風扇或抽風機。雖然人工通風主要是應用在房間內或封閉的空間，但是也可以應用在補償開放空間因為障礙而造成自然通風限制的地方。 一個區域的人工通風可以是整體、局部或者是兩者混合的，可因不同等級之空氣流動和換氣而調整。 使用人工通風可達到： - 減小區域的範圍 - 減短爆炸性氣體環境殘留的時間 12 CNS 3376-10 , C 1038-10 - 避免爆炸性氣體的產生 人工通風使得在室內提供一個有效率且可靠的通風系統成為可能。一個為了預防氣爆而設計的通風系統須有下列的要求： - 其效率必須可以控制和監測。 - 抽離系統排放點的分級需要加以考慮。 - 危險區域所需通風的空氣必須由沒有危險性的區域

36、來提供。 - 在決定通風系統的尺度和設計之前，必須針對位置、洩漏等級和洩漏率加以定義。 除此之外，下面的要素也會影響人工通風系統的品質： - 可燃性氣體及蒸氣通常和空氣具有不同的密度，因此這些氣體會傾向於累積在密閉空間的地板或天花板等氣體流動可能較慢的地方。 - 氣體密度會隨著溫度而變化。 - 阻礙和障礙物會造成氣體移動減慢或甚至停止流動，亦即在某些區域沒有通風。 一般人工通風之例： - 於牆壁及 /或屋頂安裝風扇來改善建築物內的整體通風。 - 在開放性環境利用於合適區域安裝風扇來改善整體區域的通風。 局部人工通風之例： - 對連續或週期性洩漏之製程設備的單元，使用氣體與蒸氣抽氣系統。 - 對

37、一個可能會產生爆炸性氣體環境，而需要通風的小區域使用強迫或抽離通風系統。 B.3 通風等級 通風在控制爆炸性氣體的擴散和滯留有效性取決於通風等級和通風設備之有效性還有系統的設計。例如：通風可能不足以防止爆炸性氣體的產生，但卻可以避免爆炸性氣體的滯留。 通風之程度依其良窳分成三個等級 B.3.1 高度通風 (VH) 可使由洩漏源釋出的爆炸性氣體濃度馬上減少並可保持在爆炸下限以下。此狀況可造成較小（甚至可忽略）的危險區域。 B.3.2 中度通風 (VM) 此等級可控制氣體的集中情況。使其在邊界區域形成濃度低於 LEL 的穩定情況，並且當洩漏停止後的過渡期間，爆炸性氣體也不會殘留。 B.3.3 低度

38、通風 (VL) 當洩漏時，並不能對釋出氣體濃度加以控制。並且 /或當洩漏停止後，不能防止可燃性氣體的滯留。 B.4 通風等級的評估和其對危險區域的影響 對於可燃性氣體或蒸氣雲的大小和當洩漏停止後的滯留時間，可利用通風系統加以控制。下面所述為評估控制爆炸性氣體的擴張範圍和殘留時間所需之通風等級的方法。 13 CNS 3376-10 , C 1038-10 應該注意此方法有許多限制條件，因此結果只是近似值。使用安全係數可將錯誤的結果落在安全的範圍之內。此方法將由許多假想範例加以闡明。 通風等級的評估首先需要知道洩漏源最大的氣體或蒸氣洩漏速率的資料，或依據實務上的經驗，合理的計算和合理之假設。 假想

39、體積的評估 Vz理論上用來稀釋釋出之可易燃性物質至爆炸下限之濃度所需的最小通風速率可利用下述的方程式加以求得 293TLELk)dt/dG()dt/dV(maxmin=(B.1) min)dt/dV( ：為新鮮空氣的最小容積流率（每單位時間的容積， m3/s）； max)dt/dG( ：為洩漏源最大流率（每單位時間的質量， kg/s）； LEL ：為最低爆炸下限（每單位體積的質量， kg/m3）； k ：為使用於 LEL 的安全係數，通常選用值為 k=0.25（連續且主要洩漏）及 k=0.5 （次要洩漏） T ：為周圍環境溫度（凱氏溫度）。 通常可用下示的方程式用來將 LEL(容積 )轉換到

40、LEL(kg/m3)： LEL(kg/m3)=0.416x10-3x M x LEL(vol %) M 為分子量（ kg/kmol）。 在一般通風的情況下，每單位時間之換氣次數 C，和假想體積 Vz之關係可用下面的方程式加以預測 C)dt/dV(Vminz= (B.2) C：為每單位時間（ s-1）內更換新鮮空氣的次數 (空氣變動數 ) 方程式 (B.2)適用於洩漏源瞬間及均勻與新鮮空氣混和之理想流動情況。在實際的情況下，這種理想的狀況由於空氣流的受到障礙的干擾通常並不存在，因而造成部分區域通風不良。因此，在洩漏源空氣交換之效率將會比方程式(B.4)內的 C 還要低，而造成 Vz體積的增加。藉

41、著引進另一更正係數 f，到方程式 (B.2)中，可得： C)dt/dV(fVminz= .(B.3) 在這裡 f 表示稀釋爆炸性空氣之效率，而 f 值的選用範圍由 f=1（理想情況）到 f=5（不良的空氣流動情況）依狀況而定。 Vz表示可燃性氣體或蒸氣為 0.25 到 0.5 倍 LEL 平均濃度之體積，決定於方程式 (B.1)中的安全係數 k。在假想體積預測的條件下，表示氣體或蒸氣的濃度將會肯定低於 LEL，即濃度高於 LEL 之假想體積將會小於 Vz。 對於一個封閉空間來說， C 由下式決定： 14 CNS 3376-10 , C 1038-10 0totVdt/dVC = .(B.4)

42、dVtot/dt：為新鮮空氣總流率 V0：為被通風之總體積 開放空間 在開放空間的條件之下即使非常低的風速也能產生相當大的空氣交換。例如 : 在開放空間有一外觀尺度約是幾公尺的大小之假想立方體。在這個範例中，0.5m/s 的風速大約可提供空氣換氣率超過 100 次 /h 即 0.03 次 /s。 在開放空間時保守估計 C=0.03/s，因此爆炸性氣體的假想體積 Vz可由下列方程式 (B.5)得到： 03.0)dt/dV(Vminz= (B.5) dV/dt ：為每秒內之體積單位； 0.03 為每秒內的空氣換氣次數。 然而，因為不同的空氣擴散機制，這個方法將會得到一個過大的體積。在開放空間內通常

43、會以較快的速率進行擴散。 滯留時間 t 的估計： 滯留時間 t 為停止洩漏之後，平均濃度從初始值 X0降至 LEL 乘上 k 所需之時間可由下式加以預測： 0XkLELlnCft= (B.6) X0：為可燃性物質的初始濃度，量測單位和 LEL 相同單位，即為 % vol 或kg/m3。有時候可燃性氣體濃度在爆炸性空氣的某處可能到達 100 vol（通常在距洩漏源非常近的區域內）。當在計算 t 時，須配合特定情況取得 X0的適當值，須注意此值所影響的除了洩漏的頻率和持續的時間因素之外還有通風體積，在大部分的實際情況中，取較高於 LEL 的 X0是很合理的。 C：為單位時間內空氣更換之次數。 t

44、和同為時間單位，假如所表示的是每秒的換氣次數，那麼， t 所代表的時間也是秒。 f：為不完全混合的係數（請參照方程式 (B.3)），其值為 5 到 1 不等。在不同的情況，通風開口的空氣是由裂縫滲進來，而且只有單一個排氣出口，係數 f 為 5，變為通風口是由一個天花板之通口進來而有數個排風出口，係數 f 為 1。 ln：為自然對數，即 2.303log10； k ：為安全係數，和 LEL 有關 (見 B.2) 由方程式 (B.6)所得到的數值並不能以此為決定區域種類的定量依據。它只提供必須要和其它特定設備操作時間尺度做比較的訊息。 通風等級的估計： 連續等級洩漏通常定為 0 區，主要等級洩漏通

45、常定為 1 區，次要等級洩15 CNS 3376-10 , C 1038-10 漏通常定為 2 區。但因為通風因素影響，上述的劃分法並不永遠是對的。 在某些狀況中，通風的等級和有效性可能很高，以致於在實際上沒有危險區域產生。反之，通風等級可能很低，以致於所得到的是一個比較低的區號（即因次要等級洩漏源劃分為 1 區之危險區域）。此種狀況發生於當洩漏源停止氣體或蒸氣洩漏之後，爆炸性氣體環境存在，並且擴散的速度很慢。因此爆炸性氣體環境滯留時間比預期之洩漏等級還長。 體積 Vz 可用來評定通風等級的高、中或低的程度。滯留時間可以用來決定一個地區之通風等級是否符合 0 區、 1 區或 2 區之定義。 當

46、體積 Vz 很小或幾乎可以忽略時，通風程度應可視為高度通風 (VH)。當通風設備運轉時，洩漏源可視為並沒有產生爆炸性氣體環境，即周圍區域是一個沒有危險的區域。然而，在靠近洩漏源處將存在爆炸性氣體環境。 實際上，高度通風通常只用在洩漏源附近小封閉區域或非常低洩漏率之人工通風系統。需要注意之事項有 : (1)大部分封閉區域內包含了數個洩漏源時，將劃分為非危險區域的劃分內包含多個小危險區是不良的規劃。(2)在做典型洩漏率之區域劃分時，甚至在開放空間時，有時自然通風是不足夠的。 (3)在較大之封閉區域內以人工通風欲達到所須的通風速率是不實際的作法。 假想體積 Vz 並無法指出當停止洩漏時爆炸性氣體受阻

47、所滯留的時間。在高度通風 (VH)之下滯留時間影響並不明顯，但在中或低度通風時較為明顯，滯留時間可以作為評估之參數。 在中度通風 (VM)時應認定為可燃性蒸氣或氣體洩漏可被控制。在洩漏停止之後，一個爆炸性環境消散所需的時間，應符合 1 區或 2 區的條件，主要決定於洩漏等級為主要等級或次要等級。可接受的散逸時間決定於洩漏頻率與每次洩漏的持續時間。 Vz 的體積通常應比封閉區域要來的小，此時，如只把部分封閉區域劃分為危險區域是可接受的。有時， Vz 的體積與封閉區體積大小相似，則應將全部封閉區域劃分為危險區域。 如果無法符合區號的條件，則應該被認定為低度通風 (VL)。假想體積 Vz 在低度通風

48、時，通常會與密閉區域體積相似或較大。低度通風 (VL)通常不會發生在開放空間的情況下，除非有阻礙通風之情形，例如：在坑洞中。 B.5 通風的有效性 通風設備的有效性對一個爆炸環境的存在與形成之安全有影響。在決定區域的型式時，需要考慮通風的有效性 (如：等級 ) 。 通風之有效性分成三種水準： 良好：通風設備實際上可穩定連續的運轉 (具備份設計 )。 中等：通風設備在正常操作情況下運轉。但允許短暫時段不連續運轉 (具連鎖功能 )。 差 ：通風不如良好與中等的情況，但是不能長時段發生不連續運轉。 通風之有效性如連”差”有效性之要求都無法達到時，不被認為有助於對該16 CNS 3376-10 , C

49、 1038-10 區之通風。 自然通風： 對於室外之通風評估，通常假設最小風速為 0.5m/s 之狀況會持續出現。如此，通風有效性可認”好”。 人工通風 評估人工通風的有效性，設備的可靠度與有效性應加以考慮。例如：應考慮備份的吹風機。在故障時備份吹風機之自動啟動應須要”良好”之有效性。但是，假如通風失效，為了防止可燃性物質擴散 (例如：自動停止製程 )，區域劃分不需要修改通風操作狀態，而有效性可假設為”良好”。 B.6 應用指引 通風影響區域等級之情形歸納如表 B.1 所示。其它的計算包含在 B.7。 表 B.1 通風在不同區域等級中的影響 通 風 程 度 高 中 低 有效性 洩漏 等級 良好 中等 差 良好 中等 差 良好、 中等或差 連續 (0區NE) 非危險區1)(0區 NE ) 2 區1)(0區 NE)1 區1)0 區 0 區 2 區 0 區 1 區 0 區 主要 (1區 NE) 非危險區1)(1區 NE) 2 區1)(1區 NE)2 區1)1 區 1 區 2 區 1 區 2 區 1區或 0區3)次要2) (2區 NE) 非危險區1)(2區 NE) 非危險區1)2 區 2區 2區 2區 1區 甚至 0 區3)1