Page 56 - 105年消防月刊 1月號

工作研討 Work Discussion

■表2 可燃性氣體、蒸氣之爆炸界限

爆炸界限〔vol%〕 爆炸界限〔mg/l〕 危險度
可燃性氣體 分子式 分子量M 發火溫度
下限x1 上限x2 下限y1 上限y2 H
氫氣 H 2 585 4.0 75 3.3 63 17.7
2
二硫化碳 CS 76.1 100 1.25 44 40 1400 34.3
2
硫化氫 H S 34.1 260 4.3 45 61 640 9.5
2
氰化氫 HCN 27 538 6 41 68 460 5.8
氨 NH 27 651 15 28 106 200 0.9
3
一氧化碳 CO 17 651 12.5 74 146 860 4.9
硫化碳 COS 60.1 - 12 29 300 725 1.4

5. 第 7 臺長晶爐下爐體內部之套筒有局部熔 升到適當溫度時，矽與氧氣或水蒸氣的反應可以
凝之情形，下爐體內部（底部）中央有熔凝、破損。 由下列化學反應式來表示：
6. 開啟第 7 臺長晶爐冷卻水開關進入注水試 Si（s）+O2（g）→ SiO2（s）｣｣（1）
驗時，發現第 7 臺長晶爐下爐內部（底部）中央 Si（s）+2H2O（g）→SiO2（s）+2H2（g）｣｣（2）

處有湧水之情形。 本案開啟第 7 臺長晶爐冷卻水開關進行注水
（五）火災原因分析： 測試時，發現第 7 臺長晶爐下爐體內部（底部）
1. 水在液體狀態轉變成氣體狀態時，其體 中央處有湧水的情形，因此當高溫之矽原料與

積膨脹 1700 倍以上，即液體由液相瞬間變成氣 水接觸，經化學反應會產生矽的氧化物（SiO2、
相，呈現蒸氣爆炸的現象，理論體積比：依據 SiO、Si3O4）與氫氣，由表 2 可知氫氣的爆炸
PV=nRT 沸點 100℃時約為 1700 倍，實際體積比 界限（4% ～ 75%），如與高溫熔融之矽原料
（如表 1）。 （1400℃以上）接觸，可能造成「氫氣爆炸」之

由上表得知，水在失去平衡時所發生的蒸氣 劇烈燃燒。
體積與原來液體遠大於其他的液體，長晶爐於加 3. 本案係為「物理化學性爆炸」，但係為同

熱中溫度約 1350℃（成長期），當用於保護爐 時或順序發生物理及化學性爆炸則無法得知，但
體的水不慎進入，水因高溫，體積迅速膨脹，壓 我們由此案可知，當爐體以水作為防止溫度過高
力遽增，導致「水蒸氣爆炸」，使得上、下爐體 之保護裝置，一但水洩漏於爐體內，將因爐體內
爆開，腳架傾倒。 高溫造成水蒸氣爆炸，再加上製程中的原料與水

2. 由於矽表層對氧分子有高的親和力 會發生反應，產生氫氣，造成本案的爆炸範圍約
（affinity）。矽晶片表面曝露在含氧的環境下， 150 平方公尺，又因爐內高溫之矽原料噴出，造
很容易形成一層氧化層。將矽晶片置於爐體中， 成現場操作人員 2 人死亡的慘劇。

66 消防月刊 2016.1