毕业论文-电子洁净厂房的火灾防护措施

1、 毕业论文（设计）题目 电子洁净厂房的火灾防护措施 学 号 姓 名 系 队 专业（方向） 指导教师 二一 年 五 月本科毕业论文（设计） PAGE V摘 要随着我国国民经济的发展、社会的进步和人民生活水平的提高，洁净厂房已广泛应用于电子、生物制药、精密仪器制造等各行各业中，由于洁净厂房在温度、相对湿度及洁净度方面的巨大优势、它的重要性也越来越多的被人们所认识和接受。但与此同时，近几年来广东LG电子车间、山东为高集团医药高分子车间以及深圳洋华高新科技厂手机触摸屏车间等洁净厂房均发生了火灾，使人民的生命财产造成了较大的损失，其消防安全问题也成为人们关注的重点。目前，国内洁净厂房仍属于新型建筑，许多

2、人对医药、电子工业洁净厂房的消防设计还有许多理解和认识上的误区。本课题研究，旨在根据洁净厂房的建筑特点和火灾危害性，例如洁净厂房因其生产工艺需要，建筑本身跨度大，内部仪器精度高，因此对固定灭火设施的要求高，且要求灭火后不能造成二次污染等特点，结合目前常用的固定灭火设施的适用性及其特点，为洁净厂房早期火灾扑救和安全疏散难的问题提出解决方案。文章主要分析了洁净厂房的内部特征、火灾特点以及可能引发火灾的因素，并以此为据，对火灾探测系统、水系统、气体系统以及防排烟系统进行适用性分析，从而提出固定灭火设施设置方式。关键词： 电子洁净厂房；火灾；洁净室；防排烟AbstractAlong with the

3、development of our nature economy, the progress of the society and the improvement of peoples living standard, clean workshop has been widely used in electronics, biology pharmacy, precision instrument manufacture industries, due to clean workshop in temperature, relative humidity and cleanliness of

4、 the importance of a huge advantage, it is increasingly being recognized and accepted.Meanwhile, in recent years, guangdong, shandong LG electronics shop for the high group and the medical macromolecule shop in shenzhen China hi-tech mobile screen factory workshop clean workshop is a fire, make peop

5、les lives and property caused a loss, the fire safety problems also become the focus.At present, the domestic clean workshop still belongs to the new building, many people for pharmaceutical, electronic industrial clean workshop of fire protection design and many understanding and the misconceptions

6、.This research aims, according to the building characteristics and clean workshop, such as clean workshop fire harmfulness, due to its production process needs building itself span, high precision instruments, internal fire extinguishing facilities for the high demand and requirements can cause seco

7、ndary pollution after fire, combining the characteristics of fire extinguishing the applicability and its characteristics, the facilities for clean workshop early fire fighting and safe evacuation difficult problem solutions. This paper analyzes the characteristics of the internal clean workshop, fi

8、re and may cause the characteristics of fire, and the factors of fire detection system, water system, air system, smoke control and extraction systems and applicability was analyzed, and then puts forward fire extinguishing facilities set mode.Keywords: electronic；clean workshop ；fire； cleanroom； sm

9、oke目录 TOC h z t 样式4,1 HYPERLINK l _Toc261946060 中文摘要 PAGEREF _Toc261946060 h I HYPERLINK l _Toc261946061 英文摘要 PAGEREF _Toc261946061 h II HYPERLINK l _Toc261946062 目录 PAGEREF _Toc261946062 h IV TOC o 1-3 f h z u HYPERLINK l _Toc261948670 1引言 PAGEREF _Toc261948670 h 1 HYPERLINK l _Toc261948671 2洁净厂房简介

10、 PAGEREF _Toc261948671 h 2 HYPERLINK l _Toc261948672 2.1洁净厂房的类型 PAGEREF _Toc261948672 h 2 HYPERLINK l _Toc261948673 2.2洁净厂房内的设备 PAGEREF _Toc261948673 h 3 HYPERLINK l _Toc261948674 3 国内外相关法律规范 PAGEREF _Toc261948674 h 5 HYPERLINK l _Toc261948675 3.1 国内相关规范的规定（洁净厂房设计规范） PAGEREF _Toc261948675 h 5 HYPERL

11、INK l _Toc261948676 3.1.1防火和疏散 PAGEREF _Toc261948676 h 5 HYPERLINK l _Toc261948677 3.1.2消防设施 PAGEREF _Toc261948677 h 6 HYPERLINK l _Toc261948678 3.2国外洁净厂房的防火标准 PAGEREF _Toc261948678 h 6 HYPERLINK l _Toc261948679 3.2.1自动灭火设施 PAGEREF _Toc261948679 h 6 HYPERLINK l _Toc261948680 3.2.2 洁净室辅助措施自动灭火设备设置规定

12、PAGEREF _Toc261948680 h 7 HYPERLINK l _Toc261948681 3.3目前国内存在的问题 PAGEREF _Toc261948681 h 7 HYPERLINK l _Toc261948682 4 洁净厂房的火灾危害性 PAGEREF _Toc261948682 h 9 HYPERLINK l _Toc261948683 4.1洁净厂房的火灾特点 PAGEREF _Toc261948683 h 9 HYPERLINK l _Toc261948684 4.1.1密封性好，排烟困难 PAGEREF _Toc261948684 h 9 HYPERLINK l

13、_Toc261948685 4.1.2安全疏散困难 PAGEREF _Toc261948685 h 9 HYPERLINK l _Toc261948686 4.1.3火灾扑救困难 PAGEREF _Toc261948686 h 9 HYPERLINK l _Toc261948687 4.1.4化学物质有爆炸危险 PAGEREF _Toc261948687 h 9 HYPERLINK l _Toc261948688 4.2洁净厂房的空间特性及生产中的潜在危险 PAGEREF _Toc261948688 h 9 HYPERLINK l _Toc261948689 4.2.1厂房宽广，人员分布密度小

14、 PAGEREF _Toc261948689 h 9 HYPERLINK l _Toc261948690 4.2.2 分区设计特殊 PAGEREF _Toc261948690 h 10 HYPERLINK l _Toc261948691 4.2.3 机械密集，长期连续运转 PAGEREF _Toc261948691 h 10 HYPERLINK l _Toc261948692 4.2.4使用高温检测或制作成品 PAGEREF _Toc261948692 h 10 HYPERLINK l _Toc261948693 4.2.5各种管道错综 PAGEREF _Toc261948693 h 10 H

15、YPERLINK l _Toc261948694 4.3生产过程中使用的化学物质的危害性 PAGEREF _Toc261948694 h 12 HYPERLINK l _Toc261948695 4.4 洁净厂房的火灾种类 PAGEREF _Toc261948695 h 12 HYPERLINK l _Toc261948696 4.4.1机电设备火灾 PAGEREF _Toc261948696 h 12 HYPERLINK l _Toc261948697 4.4.2度化学物质火灾 PAGEREF _Toc261948697 h 13 HYPERLINK l _Toc261948698 4.4.

16、3排气设备火灾 PAGEREF _Toc261948698 h 13 HYPERLINK l _Toc261948699 4.4.4空调特性对火灾的影响 PAGEREF _Toc261948699 h 13 HYPERLINK l _Toc261948700 5 洁净厂房火灾防护措施 PAGEREF _Toc261948700 h 15 HYPERLINK l _Toc261948701 5.1火灾探测系统 PAGEREF _Toc261948701 h 15 HYPERLINK l _Toc261948702 5.2灭火系统 PAGEREF _Toc261948702 h 17 HYPERL

17、INK l _Toc261948703 5.2.1水系统 PAGEREF _Toc261948703 h 17 HYPERLINK l _Toc261948704 5.2.2化学系统 PAGEREF _Toc261948704 h 18 HYPERLINK l _Toc261948705 5.3 防排烟系统 PAGEREF _Toc261948705 h 18 HYPERLINK l _Toc261948706 5.4 厂区自救方案布置 PAGEREF _Toc261948706 h 19 HYPERLINK l _Toc261948707 5.4.1紧急应变计划规划 PAGEREF _Toc

18、261948707 h 19 HYPERLINK l _Toc261948708 5.4.2选择参与紧急应变计划成员 PAGEREF _Toc261948708 h 20 HYPERLINK l _Toc261948709 5.4.3相关资料收集整理 PAGEREF _Toc261948709 h 21 HYPERLINK l _Toc261948710 5.4.4 预案结构 PAGEREF _Toc261948710 h 21 HYPERLINK l _Toc261948711 6结论 PAGEREF _Toc261948711 h 24 HYPERLINK l _Toc261948712

19、6.1本文的主要工作与结论 PAGEREF _Toc261948712 h 24 HYPERLINK l _Toc261948713 6.2不足之处及下一步工作 PAGEREF _Toc261948713 h 24 HYPERLINK l _Toc261948714 参考文献 PAGEREF _Toc261948714 h 25 HYPERLINK l _Toc261948715 致 谢 PAGEREF _Toc261948715 h 26第26页 共26页1引 言随着科学技术的发展和提高，不论是热工仪器，还是电气仪表和电信设备等高新技术产品，大部分是由大量电子元件所构成的，而生产和制作这些电

20、子元件的厂房车间有其特殊的要求，即严格的洁净度，而此类生产电子设备的对空气洁净度有很高要求的厂房被统称为电子洁净厂房。洁净厂房是投入大量人力、物力以及资金的高科技工业厂房，厂房车间的各方面安全指数标准都比较高，但是由于此类厂房车间所使用的生产原料多为毒性、腐蚀性及易燃性气体、液体，加上大量的电子精密仪器设备，以及洁净室封闭的特性、内部空调系统回风快速的因素，使发生火灾的因素大增。且起火后这些化学物质还会产生大量的有害气体，甚至有毒气体，消防队员很难进入，导致火势无法得到有效控制，其中尤以台湾联瑞电子晶圆厂及日本三洋半导体厂火灾事故教训最为深刻。因此，类似生产半导体等电子洁净厂房的防火工作就成为

21、消防安全工作的重点，而其防火及安全工程最重要环节之一即是消防系统。本文以电子洁净厂房特点及火灾危险性为依据，以固定灭火设施为主要研究对象，提出适用于此类厂房消防系统设置的一些建议，以期做好厂房车间的消防安全工作，确保电子洁净厂房的安全稳定发展。2洁净厂房简介当今，部分产业如生物制品工业、医药工业、精密的微电子工业、部分精密的机械加工业等为达到产品的技术要求对于生产环境提出了特殊的要求,它们共同的特点就是生产应在对空气中尘粒、温度、湿度、压力和噪声进行控制的厂房内完成，这种厂房就称为洁净厂房。洁净厂房是由空气洁净度等级进行分级的,洁净厂房内的空气洁净度等级表示值根据洁净厂房设计规范征求意见稿中的

22、定义是每立方米空气中粒径大于等于0.1 um的最大允许粒子数的常用对数值(以10为底，到小数点后一位，其余尾数舍去)。一般有一级到六级(即十级、百级、千级、万级、十万级、百万级等)。2.1洁净厂房的类型在半导体工业中，洁净室的技术已经发展了很多年，针对不同生产及洁净等级需求的洁净室，其形态大致上可分为以下六种：（1） 紊流式（turbulent air flow type）：利用洁净空气稀释洁净室内的微粒子，使用在洁净度为ISOclass5-9 等清洁度要求不高的场合，生产设备位置可依生产变更重新布置，操作人员对洁净度的影响大，其运转电费较低。（2） 水平层流式（horizontal lami

23、nar air flow type）：全面单向层流的一种，利用洁净空气置换洁净室内产生的微粒子，上游产生微粒子会污染下游，多使用在医院手术室，半导体工业应用较少。生产设备位置很难重新布置，操作人员对下游洁净度有影响，其运转费用高。（3） 垂直层流式（vertical laminar air flow type）:全面单向层流的一种，利用洁净空气置换洁净室内产生的微粒子，洁净度能达到ISOclass2-4，生产设备位置可依生产变更重新布置，操作人员对洁净度的影响小，运转费用很高，必须设置回风用高架地板。（4）湿流式（mixing air flow type）：洁净室中间为层流式，周边则采用乱流式

24、，局部空间要求高洁净度，生产设备位置可依生产变更重新布置，操作人员对洁净度的影响小，运转费用较高，必须设置回风用高架地板。（5）隧道式（tunnel type）：生产区采用层流式，维修区采用乱流式，使用在工作机器集中且排列整齐的场合，生产设备位置很难依生产变更重新布置，操作人员对洁净度的影响很小，运转费用较高，必须设置回风用高架地板。（6）包裹式（enclosure type）：以垂壁将操作人员与生产空间隔离，生产空间采用层流式，其他空间采用乱流式，是微型环境式之一，生产空间洁净度可达ISOclass1-2，生产设备位置很难依生产变更重新布置，操作人员对洁净度的影响很小，运转费用较高，必须设置

25、回风用高架地板。2.2洁净厂房内的设备在半导体洁净厂房当中，为了达到所需的洁净度要求，必须依赖许多系统设备的相互配合，才能维持厂房的运作，首先将目前半导体工厂所采用的建筑配置加以说明：在半导体工厂中通常包含了三个主要的区域：S.A.P(Suppl y Air Plenum)、C/R(Clean Room)或称FAB、SubFAB或称R.A.P（Return Air Plenum）。S.A.P为主要的供风层，位于半导体厂房的顶层，负责供应洁净室空调所需的空气；在S.A.P下的FAB主要的半导体生产区，也就是一般所定义的洁净室；SubFAB位于洁净室下层，为洁净空气流入后吹入回风区，下吹的回风经由

26、建筑周围的回风竖井回到最顶端的S.A.P，在SubFAB中放置了许多生产供给及排放设备，即为整个半导体厂房的建筑结构。接下来对这些半导体厂房系统中主要设备作简要的介绍：（1） 洁净室：为半导体厂房中主要负责生产的区域，所有对半导体的加工都在这里进行，其洁净度依各区域的不同而有所区分，其主要构成设备有FFU（Fan Filter Unit）、高架地板等；FFU为一组结合小型风机及HEPA滤网的设备，为构成洁净室天花板的主要单元，可同时达到制造洁净室内层流及过滤回风的功能；而在下吹气流的下游处，也就是洁净室的地板，采用的是有开孔的高架地板，利用开孔使得气流得以下吹至回风区，而在洁净室中可形成一股不

27、断下吹的气流，以将洁净室中的尘粒带走。（2） 空调通风设备：空调系统顾名思义是负责洁净室中温度和湿度控制的设备，此外因洁净度的要求，还必须能达到室内正压、空气微粒过滤及提供生产设备的冷却水、主要的控制设备有MAU（Make up Air Unit）、外气空调箱、FFU以及位于S.A.P或SubFAB等的显热软管等。（3）电气设备：在半导体工厂中，要使得所有的设备运作，还是必须要有一套稳定的电力供应设备，其中包含了：高低压变电设备、动力配电、照明和紧急发电设备等。（4）生产管路设备：在半导体的生产中，用来提供生产所需要的高浓度化学液体或气体的系统，主要包含了有：空气压缩机、氢气发生器、气体储槽、

28、紧急发电设备等。（5）生产废气处理设备：在机器的任一生产过程结束后，必定会残留了许多含有毒性、可燃性、酸性、碱性的溶剂蒸汽，虽然生产已经结束，还是需要将这些危险气体加以处理，以免发生危险，尤其是生产结束后产生的废热处理，也是必须要注意的一项。（6）废水处理设备：如同高浓度的生产废气一般，在生产结束后所剩余的液态化学物质，除溶剂需瓶装并送回原供应厂处理外，其含有酸碱及HF的废水均需处理后才能排放。（7）消防设备：消防设备是洁净厂房发生火灾时主要的应变系统，也是本研究所将讨论的重点，在后面的章节中将详细描述。（8） 安全防护设备：在半导体厂房的复杂管路系统中，虽然在建造过程中有严格的管理与验收程序

29、，但在运转后还是有发生管路泄漏的可能性，因此安全防护设备包含了特殊气体泄漏报警系统，以及人员受强酸强碱腐蚀的眼部以及全身冲洗器；此外灾害的早期探测装置也将在后面加以讨论。（9） 中央监控设备：在这么多的系统中，必须还要包含一套能控制、监视、管理的中央控制系统，以集中监控管理所有的设备，不仅可将生产流程最佳化、以发挥最高功效，更可以将灾害发生时的应变措施加以联动，以提升厂房灾害监控系统的效率和安全性。3 国内外相关规范洁净厂房在国内虽然发展迅速，但是由于其发展集中于近几年，仍然属于新兴产业，国内相关法律法规并不健全。为了更好的研究洁净厂房设计方案，通过查阅国内外规范，经过对比如下：3.1 国内相

30、关规范的规定（洁净厂房设计规范）由于洁净厂房的特殊性，我国于2001年颁布了GB50073-2001洁净厂房设计规范(以下简称“洁规”)。并规定洁净厂房在消防设计中应注意以下方面:3.1.1防火和疏散第4.3.1条 洁净厂房的耐火等级不应低于二级。吊顶材料应为非燃烧体，其耐火极限不宜小于0.25小时。第4.3.4条 甲、乙类生产或设置在甲、乙类生产环境中的装配式洁净室，其顶棚和壁板（包括内部填充物）应为非燃烧体。第4.3.5条 在一个防火区内的综合性厂房，其洁净生产与一般生产区域之间应设置非燃烧体隔墙封闭到顶。隔墙及其相应顶板的耐火极限不应低于1小时，隔墙上的门窗耐火极限不应低于0.6小时。穿

31、过隔墙或顶板的第4.3.6条 技术竖井井壁应为非燃烧体，其耐火极限不应低于1小时。井壁上检查门的耐火极限不应低于06小时；竖井内在各层或间隔一层楼板处，应采用相当于楼板耐火极限的非燃烧体作水平防火分隔；穿过水平防火分隔的第4.3.一、甲、乙类生产厂房每层的总建筑面积不用过50m二、丙、丁、戊类生产厂房，符合国家现行的建筑设计防火规范的规定者。安全出口应分散均匀布置，从生产地点至安全出口不用经过曲折的人员净化路线。第4.3.第4.3.9条 当洁净厂房同层外墙上可供消防人员通往厂房洁净区的门窗，其洞口间距大于80米时，则应在该段外墙的适当部位设置专用消防口。专用消防口的宽度不应小于750毫米，高度

32、不应小于1800毫米，3.1.2消防设施第6.4.1第6.4.2条 洁净厂房室内消火栓给水系统的消防用水量不应小于10升/秒，每股水量不应少于5升/第6.4.一、消火栓的水枪充实水柱，不应小于10米。二、消火栓的栓口直径应为65毫米，配备的水带长度不应超过25米，水枪喷嘴口径不应小于19毫米。第6.4.3.2国外洁净厂房的防火标准目前国内半导体工厂为投保需要，大多依国外NFPA及 FM标准设置消防安全设备。由于国内消防安全设备相关设置规定有许多模糊的地方，国内厂商为兼顾投保需要及尽快取得营业执照，常按国内外标准，同时设置两套消防安全设备，以下简介国外洁净厂房及其设备的防火标准。3.2.1自动灭

33、火设施3.2.1.1洁净厂房内自动喷水系统设置规定（1）洁净厂房及个别洁净室内应设置密闭湿式自动喷水系统，并应依下列规定设置：自动喷水系统需依NFPA 13(自动喷水系统设置标准)规定安装。在放射区域3000ft2（平方英尺）设计面积上，持续防水能力不小于一小时，且洒水密度不得小于8mm/ft洁净室无尘区域下风处，应装设快速反应喷头。喷头动作温度应为57-77（2）若有下列状况之一的，且无法有效改善时，应在屋顶至洁净室天花板之间加装喷头。屋顶或天花板具可燃性。高效率空气洁净网（HEPA）或细微颗粒洁净网（ULPA）的滤网模组，不能符合FM 7-72.1.2.7或UL 586相关规定者。连接HE

34、PA或ULPA滤网模组与空调风车的风管，为可燃的塑料材质或弹性管路。3.2.1.2 设置二氧化碳或海龙替代系统的相关规定：（1) 采用二氧化碳自动灭火设备对于开放空间采用局部防护系统，并至少可维持放射三十秒以上。对于设备平台下方的防火，应采用全区放射系统，在一分钟内至少应达到50%的浓度。（2）采用海龙替代系统对于设备平台下方的防护，应采用全区放射系统，在10秒内至少应达到7%的浓度。3.2.2 洁净室辅助措施自动灭火设备设置规定（1） 制作气体钢瓶隔离室，应设于自动喷水设备放射区域（3000ft2）的范围内，其洒水密度不得小于10mm/ft2,且应装置动作温度为141（2）矽烷供应（车载式）

35、系统，其喷水密度不得小于12mm/ft2，水量应能维持上述喷射量连续喷射两小时；并能在启动的同时自动关闭紧急遮断阀。（3）自燃性与易燃性生产过程用的气体钢瓶柜，应装置动作温度为74（4）可燃性质的洗涤器或其内被洗涤物为可燃物时，应在其进气端设置自动喷水设备。而每具洒水头最少应可提供25gpm(加仑/分钟,流量单位)的流量，其排气管若为可燃性材料，应在管道上加设喷头。(5)屋顶至洁净室天花板间的洒水设备，应设于坊社区与3000ft2的范围内，其洒水密度不可低于10mm/ft2，切应装设动作温度为57-77（6）高度未满2.4公尺的储藏柜，应于其顶盖中央设置一个喷头；对于2.4公尺以上的储藏柜应额

36、外设置喷头，且每个喷头的水压应维持在50psi（压力单位1psi=6.895KPa=0.006895MPa）以上。若储藏柜放置装填不可用水灭火的化学物质钢瓶，应设海龙或二氧化碳自动灭火系统替代自动喷水设备。3.3目前国内存在的问题国内现行关于洁净厂房的消防法规，对于这些火灾危险性较高的工厂而言，合法不代表安全。在规范的内容上没有国外的详细、适用，建议参考国外法令，增加相关的安全法规。此外，通过实地调研了解发现部分工厂对于火灾预防知识不够了解，对于火灾预防的重视不够，因此提出以下建议：(1)平时消防单位应与相关单位沟通，及时检查，发现问题及时指正，并定期参加洁净厂房火灾抢救演练，藉此收集相关资讯

37、，培养救灾合作默契。(2)应针对辖区各半导体工厂订立消防抢救计划，定期更新，以掌握工厂内部分布、化学物质种类、消防设备及个人防护装备的资料。在发生火灾时，据此迅速展开扑救工作。(3)传统消防救灾观念与做法应有所改进。单纯性依靠消防部队出动灭火很可能会贻误最佳灭火时机，国内消防部门应针对此类具有高危险性的厂房指定相应规划。4 洁净厂房的火灾危害性洁净厂房因为其特殊的生产需要，厂房内部布局复杂，生产中使用有易燃易爆的化学危险品，火灾隐患较多。4.1洁净厂房的火灾特点4.1.1密封性好，排烟困难医药工业洁净厂房由于洁净无菌的工艺要求，密封性好，然而一旦发生火灾，有毒高温烟气不易及时扩散，甚至会使火灾

38、轰燃情况提前发生。同时，由于热量无处泄漏，火源的热辐射经四壁反射使室内迅速升温，大大缩短整个房间各部位材料达到燃点的时间。当厂房外墙无窗时，室内发生火灾往往一时不容易被外界发现，发现后也不容易选定扑救突破口。4.1.2安全疏散困难疏散通道迂回曲折，增加了疏散路线上的障碍，延长了安全疏散的距离和时间。电子工业洁净厂房要求有良好的封闭性，要与外界尽量隔离，因此，在任何与外界相通的地方都采取了相应的隔离措施，工作人员必须经过清洗、更衣、消毒等隔离间方可进入洁净区，同时，各工作间相互分隔，门中有门，这些多门出入、门中门的设计大大延长了人员的疏散时间，对火灾时人员疏散极为不利。4.1.3火灾扑救困难建筑

39、或装修材料采用非难燃材料，增加了火灾时的扑救难度。电子工业洁净厂房在使用上有温度的要求，其内部除了配置控温设备外，在厂房的设计建造上考虑了一定的保温措施。但出于多方面的考虑，相当多电子制造企业的洁净厂房区的墙体和顶板部分往往采用现成的有保温作用的泡沫或多孔塑料的彩钢板，而很少用砌块砖加保温材料。这一方面增加了厂房的火灾荷载，与砖墙相比，墙体的耐火极限大大降低，另一方面也将燃烧时释放浓烟和有毒气体的高分子材料引入封闭的洁净厂房，给人员疏散带来极大的威胁。4.1.4化学物质有爆炸危险电子工业洁净厂房经常使用各种易燃易爆化学危险物品，且本身化学反应也有燃烧爆炸危险，制作工艺过程中很多措施的火灾危险性

40、都较大。这些工艺问题难以从建筑构造或建筑布局中加以防范，使得厂房的火灾危险性等级大大增加。4.2洁净厂房的空间特性及生产中的潜在危险4.2.1厂房宽广，人员分布密度小洁净厂房为配合不同性质用途、不同流畅设备仪器的摆设及便于修改使用方式等要求，各厂房均建造的十分宽敞高大。由于厂房宽广，加上运用高度自动化的仪器及设备，使得厂房人员分布的密度变的极小，且每个作业人员熟知的工作区域极为有限，一旦灾害发生，万一探测装置或警报设备故障的话，势将难以发现并及时进行应变。4.2.2 分区设计特殊洁净室内多为一封闭的区域划分，门窗数量极少或者没有，一旦起火，大量的烟、热会聚集在内，难以排除。在厂房设计之初，为了

41、避免一旦有一个区域受到污染波及其他区域，当确定已有状况发生时，整栋洁净室的空调通风系统会自动关闭，使得烟、热更不易排到室外。此外，为了减少空气的流动及污染源的侵入，所有人、车、器材及设备进入洁净室时，均需要经过严密的换鞋、更衣、洗漱及吹淋等步骤。而为达成上述目的，通常会使建筑内的平面布置较为曲折，由外入内须通过重重电子管制门，延迟应变人员进入抢救时间。4.2.3 机械密集，长期连续运转因为现在国内土地价格越来越高，造成寸土寸金的现状，许多洁净厂房都尽可能的充分利用空间，形成单位面积的设备数量过高，造成建筑中原本设计的动线及抢救设备被遮蔽或移位。因机械密度过高，且设备都固定在室内，不易移动，可能

42、的防护死角便相对的增加，这不仅会造成火灾确认比较困难，且应变人员入内时，亦不易找到火点进行抢救。此外，洁净厂房大多属于二十四小时连续运作，机械必须长时间运转，容易过热而起火。4.2.4使用高温检测或制作成品在晶体、发光两极体及IC等各种电子产品的制作过程中，经常会进行高温检测或高温成型的步骤，万一在这些高温的过程中稍有不慎，极易发生火灾。4.2.5各种管道错综洁净厂房内充满各种仪表、机械、化学气体及化学液体等管路，其中不乏易燃、易爆的液体或气体，这些管道的承载量大，经常连续运转，而且有的管道就设置在墙内，万一发生泄漏，将难以及时发现和处理；万一泄漏出的易燃易爆气体聚集到爆炸下限时，就有可能发生

43、起火或者爆炸。各种有毒化学气体及流淌火就会顺着管道迅速蔓延至厂区各处。而且场内管路四处连通，其穿透处及管路本身，若未能有效的予以堵漏或者关阀，将成为烟热在厂区中流窜的最佳途径。烟气在洁净厂房内部流动的方式如下图所示：图4.2.5. SEQ 图表 * ARABIC 1半导体洁净室通风系统剖面图（一） 图4.2.5.2半导体洁净室通风系统剖面图（二） 图 4.2.5.3半导体洁净室通风系统剖面图（三） 4.3生产过程中使用的化学物质的危害性集成电路生产过程中所使用的化学物质具有自燃性、爆炸性、热分解性及强氧化性等高度反应性，对人的安全及健康有严重的危害性。然而在集成电路的制作过程中，必须要使用这些

44、高危险性的化学物质，因为其中绝大多数在目前并没有替代品，若是不使用这些化学物质的话，根本无法生产。为了制造集成电路的精密结构，制作过程中所使用的化学物质必须保持气体状态并迅速均匀的供给。因此，多数化学物质原料是低沸点，但在使用时需加高温使其气化，而后进行使用的液化气体。这些化学物质在常温下是气态，因此大部分储存在高压容器中，常有发生泄漏及引发其它意外事故发生的潜在危险性。其使用过程的升温过程也具有很高的火灾危险性。此外，某些化学物质混合有可能会产生新的危害效应例如激烈反应、放热、起火燃烧或爆炸。在储存时应尽量避免将这些物质放在没有隔离的同一空间。在生产过程中使用此类化学物质混合的危害将在后面详

45、细描述。4.4 洁净厂房的火灾种类4.4.1机电设备火灾在生产过程中需要许多的电子仪器以及机电设备的配合，而在洁净室的干燥环境下受人为疏忽或设备异常的影响，生产中会有不小的几率发生电路短路、静电等等的情形发生，这些都极易因其瞬间高压产生的火花阴燃电子设备造成火灾。在洁净室通常为封闭的情形下，由于在洁净厂房中通常是封闭环境，若无法早期扑灭火灾，其迅速扩散的烟尘将对洁净室中的其他设备有着极大的伤害性，因此也必须注意在机电设备方面的火灾安全。4.4.2化学物质火灾在生产中将利用到的高浓度化学物质有：SiH4、HF、H2、PH3等等。SiH4的是一种极易自燃的气体，其燃点接近室温，容易在室温下自燃；H

46、2是一种不稳定的高危险易燃物，在一般情况下容易被静电产生的火花点燃，在燃烧中释放大量的热量。以上两种物质，在半导体厂房的生产过程中，都有高的危险发生几率，尤其在生产过程中需要许多的加热过程，更增加了高浓度化学物质加速反应的现象，因此在化学反应过程中，若对其产生的热量无法加以控制，极有可能产生瞬间的高热释放，进而发生大火甚至爆炸。4.4.3排气设备火灾火灾的发生不一定都在厂房的FAB区中，在洁净室的下层SubFAB区中，输送管路中也有许多的易燃性物质，如生产中用的高浓度化学物质以及废液及废气排放管等，也都含有易燃物。在旧式的半导体厂房的排气管路中，通常都是将所有的酸毒性物质一起排放，在此状况下极

47、有可能因原先生产过程结束后带有的热量或化学反应自行点燃，若在封闭的排放管路中发生燃烧，势必因热膨胀产生瞬间高压，造成管路爆裂。如此一来，其中的生产废气以及烟尘，将不仅在SubFAB区域扩散，更可能随厂房的循环气流而扩散到整个厂区，造成大量污染。4.4.4空调特性引发次级灾害因洁净室中洁净度的等级要求极高，故厂区使用全面空调的设计，已将厂区中的烟尘排除，以免空气中的尘粒附着于半导体上，造成电路损害，但在发生火灾时，可能也因此空调特性，造成火灾所产生的烟尘蔓延到全厂区，造成全面性的损害，以下为可能影响烟尘扩散的空调特性：全厂区空调24小时循环回风每小时换气次数多于一般建筑利用FFU（送风单元）自天

48、花板引入洁净空气气流可穿透的高架地板因燃烧所产生的烟尘借由厂内的空调机制，快速蔓延至全厂区，而造成全面性的危害，不仅使得半导体因尘粒的附着而成为瑕疵品，更重要的对生产设备造成永久性的伤害，使得整个厂房因为烟尘的扩散而付之一炬。故烟尘的影响可视为最严重的部分；为避免厂房中设备在火灾发生时，烟尘造成巨大的损失，在采用各种所需设备之时，就必须考虑三种指标：火灾蔓延指标（FPI）、烟气损失指标（SDI）、腐蚀损害指标（CDI）。各种材质的此三种指标是以FM4910为指标，在FMRC进行试烧及量测所得，参考其指标而进行设备机器材料的选用，对于控制火灾的易燃物与燃烧程度，有相当的效果。5 洁净厂房火灾防护

49、措施上章所提及的火灾种类，都是确实在半导体厂房当中发生过的案例，要如何应对如此高危险性的灾害，并对灾害范围加以控制，最重要的是能够在发生火灾后加以迅速反应并且复原，这些都是半导体工厂中选用消防设备的基准，以下将分为火灾探测系统及灭火系统两部分来进行简介：5.1火灾探测系统洁净室中，由于其特殊的气流状况，也就是持续下吹的气流，其相对一般火灾监测最大的不同，就是一般建筑物内，其火灾探测器的放置位置，通常都位于天花板上。因为热空气容易随着密度的变化而上升，而使得侦测器能够感应到；然而在半导体厂房中，因为持续下吹气流的缘故，若单纯只装设火焰探测器时，火源所产生的热空气无法立即上升，因此探测器无法迅速测

50、得火灾的发生，等到有感应之时，火灾可能已经蔓延扩大；故而现今的火灾探测观念当中，通常都将烟尘的浓度作为侦测的指标，在洁净厂房内，主要使用的有下列几种：火焰探测器、感烟探测器、极早期火灾探测器；火焰探测器是利用对温度的感应进行探测；感烟探测器是利用对尘粒的感应进行对火灾发生的判断；而极早期火灾探测器VESDA（Very Early Smoke Detect Apparatus）是针对洁净室内每六秒席卷整个厂房的气流特性来设计的，此侦测设备每四秒即从厂房空气内采样，将所防护区域内空气吸入后与三十小时前的数据加以对比，如果有异常时，即马上反应至中央控制系统，以利初期探测到火焰在小范围中闷烧产生的烟尘

51、微粒。VESDA的布置位置通常位于整个厂房空调的下风处，如SubFAB及回风竖井下端。若探测器所设区域在火灾发生时有爆炸的可能，必须选用等级为Class1、Div2（以半导体生产所用的化学物质而言）等级的防爆型探测器。结合以上内容，通过对比分析发现，应当在下列生产区应设置火焰探测器，且当警报系统动作时，应联动关闭气体输送管道上的自动紧急遮断阀，并同时启动喷水系统（喷头的数量和位置，应能涵盖探测器的探测范围）。（1）矽烷供应系统。（2）气体钢瓶柜。（3）湿式清洗台头罩、作业平台及下方。（4）配送依然性液体的阀门连接箱（VMB）内。（5）易燃气体排气管内。其它相关事项：火灾侦测系统最好选用极早期预

52、警式。氢的燃烧火焰几乎不会释放出红外线，故类似的半导体厂内特殊区域，应使用紫外线火焰探测器。此外还应当注意，火灾探测器的反应能力受到以下因素的影响：（1）天花板高度的影响：探测器安装的高度越高，要与安装在抵触的探测器一样在短时间内反应，设计者应随着安装高度的提升，推算为确保探测器能力而缩小安装距离，美国消防工程学会建议的探测器安装高度之间关系如下表。天花板高度标准间距百分比0-10100%10-1291%12-1484%14-1677%16-1871%18-2064%20-2258%22-2452%24-2646%26-2840%28-3034%表5.1.1 探测器配置与安装高度之间的关系（2

53、）洁净室强制通风影响：强制通风系统对感烟探测器影响很大，故国外法规要求将感烟探测器安装于远离出风口，接近回风口处，或者直接安装在回风管内如图5.1.1所示。但是，由于HVAC系统在火灾时可能会自动关闭，所以不能因在回风管内增设了火灾探测器，而减少洁净厂房内内其它位置的 图5.1.1 回风管内探测器设计示例（3）洁净室强制换气影响：在洁净室内由于换气频率高，对于火灾生成的烟粒子有很大的稀释作用，为维持早期侦测功能，设置的烟气探测器间距应该减少，在工程施工中可采用如下表所示的布置间距。Air Changs/minAir Changes/hr探测器间距ft2()160.0125(11.51)230.

54、0250(23.23)320.0375(34.84)415500(46.65)512625(58.06)610750(69.68)78.6875(81.29)87.5900(83.61)96.7900(83.61)106.0900(83.61)表 5.1.2洁净室换气次数与感烟探测器配置关系表5.2灭火系统灭火系统依灭火介质区分时，可分为水系统以及化学系统，在一般居住空间以及大型建筑，利用水进行灭火是既经济又有效的方法，但在工厂或实验室等单位面积含有大量易燃危险物质的场所，利用水进行灭火不但效率不高，更有可能因所发生火灾类型不同而引发更猛烈的大火，因此在高科技厂房配备两种灭火介质进行灭火，有其

55、绝对的必要性。5.2.1水系统以水作为控制火势或灭火剂的灭火系统，其灭火原理主要利用水将火场温度降至燃点以下，在半导体厂房中设置的水系统灭火设施主要有以下两种：（1） 消防栓：在消防战略上，大量的水浇淋在半导体设备上，通常会造成无法复原的损失，在高电压系统的灭火上更有其危险性，因此在使用时机的设定，必须先行建立一套完整的消防计划再行使用，如未经规划使用则必定对厂房设备造成极大损失。（2） 自动喷水系统：自动喷水系统利用定压及定量的水来进行控制火势的自动设备，其重点在火灾发生时的自动型，洁净厂房采用的自动喷水系统的误喷几率必须低于百万分之一。在国外法规中，自动喷水系统是建筑物的必要设备。自动喷水

56、系统在风险控制上等于最后一道保护。在喷头动作时，在洁净室内的机器设备等于处于放弃的状态，也就是该区域的机器设施将无法进行灾害复原。在洁净室下吹层流的冷却特性之下，NFPA将洁净室中的自动喷水装置要求定为QR(Quick Response)等级，其RTI（反应时间指标）必须在50以下，一般喷水系统可以分为干式、湿式、预作用以及喷淋系统。(3) 细水雾灭火系统细水雾灭火系统除了具有水系统的冷却降温作用，另外还有对液体的乳化和稀释作用，在灭火的过程中，往往会有几种作用同时发生，从而有效灭火。细水雾灭火系统相对于水喷淋灭火系统或常规水喷雾灭火系统，细水雾灭火系统具有以下的优点：用水量大大降低。通常而言

57、常规水喷雾用水量是水喷淋的7090，而细水雾灭火系统的用水量通常为常规水喷雾的20以下。降低了火灾损失和水渍损失。对于水喷淋系统，很多情况下由于使用大量水进行火灾扑救造成的水渍损失还要高于火灾损失。减少了火灾区域热量的传播。由于细水雾的阻隔热辐射作用，有效控制火灾蔓延。电气绝缘性能更好，可以有效扑救带电设备火灾。能够有效扑救低闪点的液体火灾。此外，相对于气体灭火系统，细水雾系统的优点表现在:细水雾对人体无害，对环境无影响，适用于有人的场所。在洁净厂房内人员未安全疏散前，若采用气体灭火系统，则很有可能造成人员伤亡，而细水雾灭火系统可有效避免这一弊端。细水雾具有很好的冷却作用，可以有效避免高温造成

58、的结构变形，且灭火后不会复燃。细水雾系统的水源更容易获取，灭火的可持续能力强；可以有效降低火灾中的烟气含量及毒性，便于人员疏散。由于细水雾灭火系统具有较好的电气绝缘性，因此在洁净厂房中采用此系统作为灭火措施更加安全，且造成的损失相对于普通水系统大大降低。5.2.2化学灭火系统在半导体厂房中，主要使用的化学灭火器有：卤代烷灭火器、Inergen、二氧化碳系统等。海龙灭火剂的主要灭火能力在于火灾发生时，能于高温下分解成为氟及氨基，与协助反应的碳氢基结合，以达到终止燃烧的目的；Inergen以及二氧化碳系统则利用二氧化碳置换空气中的氧气，使其助燃能力降低。在目前半导体厂房使用的区域多为电器供应室以及

59、电脑机房，此类房间都是充满电器设备的小型空间。因电器设备在运作中若利用水进行灭火，将容易形成短路、漏电等状况而造成二次灾害；另外，由于化学灭火系统是以气态进行灭火，在洁净室中若遇下吹气流时，其涵盖范围容易因气流扰动而变小甚至稀释，因此只使用在限制区域的灭火。5.3 防排烟系统洁净厂房由于其特殊的工艺设计，结合其厂房特点及设计工艺发现，应于以下开口设置防烟阀门：不同区域或用途分隔墙的贯穿孔。供避难逃生设施用走廊及水平出口的防火构造墙壁穿孔。垂直管道间敞开的穿孔。升降梯间的穿孔。避难区域的穿孔。若配合机械排烟系统，在特殊设计需要时，可以不安装防烟阀门，阀门的开关应有感烟探测器联动。此外，应在以下开

60、口处设置防火阀门：不同区域或者分隔墙的贯穿孔。供避难逃生设施用的走廊和水平出口防火墙的穿孔。垂直管道间开壁的穿孔。天花板的穿孔。镂空中庭周围墙壁构件的穿孔。建筑物外部开口依规定需要有防火庇护时，外墙的穿孔。避难区域的穿孔。防火阀门的启动温度，须高出风管内温度约28，但不得低于71。若配合机械烟控系统需要，启动关闭作用温度上限应增至5.4 厂区自救方案设计5.4.1紧急应变预案规划洁净厂房应依法实施紧急事故应变措施，并有相应的防火管理制度。每个洁净厂房有不同的危害物质、生产和组织方案，因此每一家工厂的紧急应变预案也会随之不同。在拟定计划时，所规划的应变结构、人员组织及应变职责等都应尽量与场内实际