一張被火災學參考書誤用的儲槽火災圖例！它的真正含意其實是…

陳弘毅火災學第七章「化學火災概論」介紹「起泡溢流(Frothover)」的段落下面有放一張這樣的圖。書中將這張圖分為上下兩部分，說上半部的3張圖是「濺溢現象發生」、下半部的3張圖是「沸溢現象發生」。但其實這張圖被參考書誤用了，在原始文獻中這張圖其實是在介紹6種外浮頂儲槽火災事故情境(Potential tank fire scenarios)！

儲槽火災事故情境

這張圖出自於2012年一篇題為A hazards assessment methodology for large liquid hydrocarbon fuel tanks的文章。文章有提到，根據LASTFIRE的研究，可能發生於外浮頂儲槽的火災事故情境如下：

1. 密封圈火災(Rim seal fire)
2. 浮頂洩漏火災(Spill on roof fire)
3. 全表面火災(Full surface fire)
4. 防液堤火災(Bund or dyke fire)
5. 浮筒爆炸(Pontoon explosion)
6. 沸溢(Boilover)

^{註：在1990年代末期，由16家石油公司組成的聯盟發起了一項專案，旨在評估大型外浮頂儲槽(直徑超過40m)相關的風險，這項專案被稱為LASTFIRE(Large Atmospheric Storage Tanks Fires)}

在其他國外文獻中也可以看到類似的火災情境示意圖

一般大型儲槽分為「固定頂儲槽」和「浮頂式儲槽」(包含外浮頂、內浮頂)。如果你對儲槽類型沒有概念，可以參考消防月刊103年5月號一篇題為石化廠儲油槽滅火設施之研究(一)的文章。下面我們就來詳細介紹這6種火災情境

密封圈火災(Rim seal fire)

浮頂的構造有很多不同的類型(如下圖)。一般在浮頂與槽壁間會設有密封圈，密封圈處是儲槽內的危險物品(如油類)與外界接觸的唯一出口。若密封圈因為老化、結構損壞或遭雷擊而導致油類揮發的可燃性氣體洩漏，並且接觸到外部火源，就會引發密封圈火災

在A hazards assessment methodology for large liquid hydrocarbon fuel tanks中有提到，最常見的儲槽火災事故就是「密封圈火災」，而造成事故發生的最主要原因是雷擊(在其他文獻中有提到將近95%的密封圈火災都是由雷擊所引起)

國外有很多針對密封圈火災的滅火設備(如下影片)，而各類場所消防安全設備設置標準第213條提到的「II型泡沫放出口」和「特殊型泡沫放出口」主要也是用來撲滅密封圈火災，或防止其繼續擴大

密封圈火災有可能進一步發展為全表面火災，但實際發生的次數不多。根據LASTFIRE的調查紀錄，在55件密封圈火災事件中，只有1件進一步發展為全表面火災

浮頂洩漏火災(Spill on roof fire)

指發生在浮頂上的火災，這類火災是由於液體洩漏至浮頂上而導致。液體洩漏於浮頂的原因可能為浮頂表面出現裂縫、浮頂失去浮力而部分下沉、液體由浮頂上的閥件溢出。但這類火災的液體洩漏量有限，浮頂仍能維持其整體的浮力、不會整個往下沉

當發生浮頂洩漏火災時，非常容易進一步發展為全表面火災，因為多數外浮頂儲槽的滅火設備僅被設計用於撲滅密封圈火災。若未設置用於應對浮頂上方火災的滅火設備，浮頂就容易受到損害而失去浮力、演變成全表面火災

根據LASTFIRE的調查紀錄，1983年英國米爾福德港的一座單層甲板型浮頂儲槽，在發生浮頂洩漏火災後10~15分鐘內，火勢就蔓延至浮頂50%的範圍，最終在1小時內升級為全表面火災

浮筒爆炸(Pontoon explosion)

浮筒型的浮頂，其浮筒通常為密閉空心結構，若內部進入可燃性氣體並與空氣混合後遇火源，可能就會發生爆炸。當發生浮筒爆炸後，通常很快就會演變成全表面火災

1972年西班牙一座汽油儲槽就發生過浮筒爆炸，該事故的起因是工人在浮筒附近抽菸、引燃浮筒內的可燃性氣體，而該事故最後升級為全表面火災、導致1人死亡

1994年日本千葉縣也發生過一起浮筒爆炸事故，當時有2名工人正在使用電動噴槍對浮筒內部進行塗裝作業，在進行第2個浮筒的塗裝作業時，啟動電動噴槍時產生了火花進而引發爆炸，導致2名工人1死1傷

防液堤火災(Bund or dyke fire)

指發生在儲槽外、防液堤內的火災，這類火災是因液體洩漏出儲槽而導致，並且可能擴大為整個防液堤範圍內的火災

通常一個防液堤內會有多個儲槽，所以如果發生防液堤火災必須盡速撲滅，否則可能會波及到其他沒有發生火災的儲槽，讓原本沒有起火的儲槽也陷入火災之中

根據LASTFIRE的調查紀錄，曾經有2件重大的防液堤火災都波及到鄰近的儲槽，其中1件引發密封圈火災，另1起則升級為全表面火災

各類場所消防安全設備設置標準第214條提到的「補助泡沫消防栓」主要就是供廠區自衛消防編組使用，在發生防液堤火災時可利用泡沫瞄子放射泡沫來進行滅火(如下圖)

全表面火災(Full surface fire)

如果浮頂整個失去浮力而完全沉沒，導致儲槽內的液體全部暴露於空氣中並且起火，就會形成全表面火災(如下影片)

密封圈火災、浮頂洩漏火災、浮筒爆炸、防液堤火災都有可能演變成全表面火災，只是發生的機率不同。另外還有一些原因可能也會導致全表面火災，例如當浮頂上的排水系統阻塞，或降雨量太大而造成雨水積聚在浮頂上時，浮頂也有可能會失去浮力而沉沒

比較特別的是，地震也有可能造成浮頂沉沒。最經典的案例就是2003年發生在日本北海道的「十勝沖地震」，該地震造成北海道苫小牧市一個存放「石腦油」(naphtha)的儲槽的浮頂發生了劇烈搖動，搖動幅度最大達3公尺，最終導致浮頂損壞並沉沒於油中，引發了長達44小時的全表面火災(如下圖)

全表面火災也有可能發展為防液堤火災，原因有以下幾種。但根據LASTFIRE的調查紀錄，此種狀況發生的次數不多，只有1起全表面火災實際有演變成嚴重的防液堤火災

• 液體可能經由浮頂排水系統溢出至防液堤範圍內
• 儲槽外壁可能因高溫失去強度而坍塌。儲槽外壁通常設計為高溫下朝內坍塌，但若僅對外壁的部分區域施放冷卻水，可能會導致不對稱坍塌，造成液體洩漏至防液堤範圍內
• 儲槽外壁與底板的接縫處可能因消防水不斷沖刷而毀損，使液體洩漏至防液堤範圍內
• 管線或泡沫混合器受火災波及時，可能導致法蘭或閥件毀損，使液體洩漏至防液堤範圍內
• 發生沸溢現象(Boilover)或濺溢現象(Slopover)，導致液體洩漏至防液堤範圍內

沸溢現象(Boilover)

沸溢指的是熱波(hot layer/heat wave)與儲槽底部的水墊層(water layer)接觸時，水被過度加熱而沸騰或爆炸性地溢流出儲槽(如下影片)。全表面火災和沸溢現象是6種火災情境中最嚴重的

有關更詳細的沸溢現象介紹內容可以參考我之前寫過的文章：
BOILOVER 是沸溢還是濺溢？油類火災最常見的燃燒現象都在這裡

總結

當儲槽發生火災時往往會造成範圍大、時間長、損失慘重的災害，透過瞭解不同的儲槽火災情境，我們可以預防這類事故的發生，也可以加強儲槽的各種滅火設備，儘量在事故初期就將火勢撲滅

而瞭解儲槽的各種火災情境後，我們也能更加清楚「各類場所消防安全設備設置標準」危險物品場所泡沫滅火設備的設置規定和用途。未來如果考試有出化學儲槽相關的題目，你可以將本篇文章的內容再補充上去

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