电子洁净厂房的火灾防护措施【毕业论文】

1、图书分类号: 密 级:毕业设计（论文）题目：电子洁净厂房的火灾防护措施clean workshop of fire protection measures学生姓名 班 级 学院名称消防指挥专业名称指导教师学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规

2、定，即：本校学生在 学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。有权保留并向国家有关部 门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借 阅。可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分 内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名：日期：年 月 日日期：年 月 日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、它的重耍性也越来越多的被人们所认识和接受。但与

3、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，结合冃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岀解决方案。文章主耍分析了洁 净

4、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 development of our nature economyf the progress of the society and the improvement of people1s living standard, clean workshop has been widely used in electronics, biology pharma

5、cyz precision instrument manufacture industries, due to clean workshop in temperature, relative humidity and cleanliness of the importance of a huge advantage, it is increasingly being recognized and acceptedmeanwhile, in recent years, guangdong, shandong lg electronics shop for the high group and t

6、he medical macromolecule shop in shenzhen china hi-tech mobile screen factory workshop clean workshop is a fire, make people 1 s lives and property caused a loss, the fire safety problems also become the focusat presentf the domestic clean workshop still belongs to the new building, many people for

7、pharmaceuticalz electronic industrial clean workshop of fire protection design and many understanding and the misconceptions 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

8、span, high precision instruments, internal fire extinguishing facilities for the high demand and requirements can cause secondary pollution after fire, combining the characteristics of fire extinguishing the applicability and its characteristics, the facilities for clean workshop early fire fighting

9、 and safe evacuation difficult problem solutions this paper analyzes the characteristics of the internal clean workshop, fire and may cause the characteristics of firef and the factors of fire detection system, water systerri/ air system, smoke control and extraction systems and applicability was an

10、alyzed, and then puts forward fireextinguishing facilities set modesmokekeywords: electronic； clean workshop ； fire； cleanroom；目录中文摘要i英文摘要ii目录iv1引言12洁净厂房简介22.1洁净厂房的类型22.2洁净厂房内的设备33国内外相关法律规范53.1国内相关规范的规定（洁净厂房设计规范）53.1.1防火和疏散53.1.2消防设施63.2国外洁净厂房的防火标准63.2.1自动灭火设施63.2.2洁净室辅助措施自动灭火设备设置规定73.3目前国内存在的问题74洁净

11、厂房的火灾危害性94.1洁净厂房的火灾特点94.1密封性好，排烟困难94.1.2安全疏散困难94.1.3火灾扑救困难94.1.4化学物质有爆炸危险94.2洁净厂房的空间特性及生产中的潜在危险9421厂房宽广，人员分布密度小94.2.2分区设计特殊104.2.3机械密集，长期连续运转104.2.4使用高温检测或制作成品10425各种管道错综104.3生产过程中使用的化学物质的危害性124.4洁净厂房的火灾种类124.4.1机电设备火灾12442度化学物质火灾134.4.3排气设备火灾134.4.4空调特性对火灾的影响135洁净厂房火灾防护措施155火灾探测系统155.2灭火系统175.2.1水系

12、统175.2.2化学系统185.3防排烟系统185.4厂区自救方案布置195.4.1紧急应变计划规划195.4.2选择参与紧急应变计划成员205.4.3相关资料收集整理215.4.4预案结构216结论246. 1木文的主要工作与结论246. 2不足之处及下一步工作24参考文献26致谢271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

13、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，真至有毒气体，消防队员很难进入， 导致火势无法得到有效控制，其屮尤以台湾联瑞电子晶圆厂及口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消防安 全工作的重点，而其防火及安全工程最重要环节z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彖，提出适用于此类厂

14、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o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

15、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is0class5-9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 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，上游产生微粒子会污染下游，多使用 在医

16、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 f 1 ow 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is0class2-4,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，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

17、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 is0classl-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屮，为了达到所需的洁净度要求，必须依赖许多系统

18、设备的 相互配合，才能维持厂房的运作，首先将fi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 k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，下吹的回风经由建筑周围的回风竖井回到最顶端的s. a.p,在subf

19、ab 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：为半导体厂房屮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i1epa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，而在洁净室屮可形成一股不断下吹的气流，以将洁净室屮的尘粒带走

20、。(2) 空调通风设备：空调系统顾名思义是负责洁净室屮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：在半导体工厂屮，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，其屮包含了：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、紧急发电设 备

21、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iif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牛火灾时主要的应变系统，也是木研究 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

22、程序，但在运转后还是有发牛管路泄漏的可能性，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，不仅可将牛产流程最佳化、以发挥 最高功效，更可以将灾害发牛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。内外相关规范洁净厂房在国内虽然发展迅速，但是由于其发展集屮于近几年，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.

23、1国内相关规范的规定（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。吊顶材料应为菲燃烧体，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）应为菲燃烧体。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 设置菲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

24、0. 6小时。穿过隔墙或顶板的管道周围空隙应采用菲燃烧材 料紧密填塞。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管道周围空隙，应 采用非燃烧材料紧密填塞。第4. 3.7条 洁净厂房每一生产层、每一防火分区或每一洁净区的安全岀口的数 量，均不应少于两个。但符合下列要求者，可设置一个安全出口：一、甲、乙类生产厂房每层的总建筑面积不用过50】，且同一时间内的生产人员 总数不超过5人；二、丙、丁、戊类生产厂房，符合国家现行的建筑设计防火

25、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. 3.8条洁净区与非洁净区和洁净区与室外相通的安全疏散门应向疏散方向 开启。安全疏散门不得采用吊门、转门、侧拉门以及电控自动门。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，高度不应小于1800毫米，并应有明显标志。楼层的专用消防口应 附设阳台，并从二层起向上设爬梯。3.1.2消防设施第6.4. 1条洁净厂房应根据生产的火灾危险性分类和建筑物耐火等级等因素确 定消防设施。第6.

26、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/秒。第6.4.3条 洁净厂房的消火栓设置，应符合下列要求：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6.4.4条洁净室及其技术夹道和技术夹层内，均宜同时设置卤代烷或二氧化 碳等灭火设施和消防给水系统。对设有贵重设备仪器或牛产的火灾危险性较大的洁净 室，以及当火灾发牛时消防人员难以进入扑救的技术夹层和技术夹道等部位，应同时 设置卤代烷或二氧化碳等固定灭火装置和消防给水系统。3.2国外洁净厂房的防火标准目前国内半

27、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：t动喷水系统需依nfpa 13 （i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/ft2o洁净室无尘区域下风处，应装

28、设快速反应喷头。喷头动作温度应为57-77°cz间。（2）若有下列状况z的，且无法有效改善时，应在屋顶至洁净室天花板z间 加装喷头。屋顶或天花板具可燃性。高效率空气洁净网（i1epa）或细微颗粒洁净网（ulpa）的滤网模组，不能符合fm7-72. 1.2.7或ul 586相关规定者。连接hepa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）

29、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°c的标准喷头。（2）矽烷供应（车载式）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°c的喷头 于钢瓶柜内。（4）可燃性质的洗涤器或其内被洗涤物为可燃物时，应在其

30、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°c的喷头。（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外设置喷头，且每个喷头的水压应维持在50psi （压力单位 1 psi=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

31、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，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。在发牛火灾时，据此迅速展开 扑救工作。(3

32、) 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丄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，然而一旦发牛火灾，有 毒高温烟气不易及时扩散，甚至会使火灾轰燃情况提前发生。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

33、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。但岀于

34、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，且木身化学反应也有燃 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421厂房宽广，

35、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，为了避免一旦有一个区域受到污染波及 其他区域，当确定己有状况发牛时，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

36、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，造成建筑中原木设计的动线及抢救 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

37、续运作，机械必须长时间运 转，容易过热而起火。424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。425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，就有可能发牛起火或者爆炸。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，其穿透处及管路木身，若未能有效的予

38、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：k回凤及管路区0制程区图4. 2. 5. 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（二7©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

39、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一一例如激烈反应、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

40、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屯路短路、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，若无法早期扑火火灾，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：sihi、hf、也、ph3等等。sihj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；出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

41、热量。以上两 种物质，在半导体厂房的生产过程中，都有高的危险发牛几率，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，若对其产牛的热量无法加以控制，极有可能产生瞬间的高热释放，进而发牛大火 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，如牛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，在此状况下极有可能因原先生产过程结朿后带有的热量或化学反应自行点 燃，若在封闭的排放

42、管路中发牛燃烧，势必因热膨胀产牛瞬间高压，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，但在发牛火灾时，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：(1) 全厂区空调(2) 24小时循环回风(3) 每小时换气次数多于一般建筑(4) 利用ffu (送风单元)自天花板引入洁净空气(5) 气

43、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，更重要的对牛产设备造成永久性 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)o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洁净厂房火灾防护措施上

44、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牛火灾后加以迅 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

45、法迅速测得火灾的发生，等到有感应z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vesdacvery eeir 1 y smoke detect apparatus） 是针对洁净室内每六秒席卷整个厂房的气流特性來设计的，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，即马上反应至屮央控制系统，以利初期探测到

46、火焰在小范围屮闷烧产生的烟尘 微粒o 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classi、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白动紧急遮断阀，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。

47、其它相关事项：火灾侦测系统最好选用极早期预警式。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%

48、表5.1.1探测器配置与安装高度之间的关系(2) 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火灾探测器。风管枪修门导线暂配线盒图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 有很人的稀释作用，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/m

49、inair changes/hr探测器间距ft2（m2）160.0125(11.51)230.0250(23. 23)320.0375(34.84)415500 (46. 65)512625(58. 06)610750(69. 68)7& 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

50、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 绝对的必耍性。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耍有以下两种：（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

51、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

52、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：a. 用水量大大降低。通常而言常规水喷雾用水量是水喷淋的70%90%, 而细水雾灭火系统的用水量通常为常规水喷雾的20%以下。b. 降低了火灾损失和水溃损失。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。c. 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。d. 电气绝缘性能更好，可以有效扑救带电设备火灾。e. 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：a. 细水雾对人体无害，

53、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。b. 细水雾具有很好的冷却作用，可以有效避免高温造成的结构变形，且灭火后 不会复燃。c. 细水雾系统的水源更容易获取，灭火的可持续能力强；d. 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

54、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：（1）不同

55、区域或用途分隔墙的贯穿孔。（2）供避难逃生设施用走廊及水平出口的防火构造墙壁穿孔。（3）垂直管道间敞开的穿孔。（4）升降梯间的穿孔。（5）避难区域的穿孔。（6）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，应在以下开口处设置防火阀门：（1）不同区域或者分隔墙的贯穿孔。（2）供避难逃生设施用的走廊和水平出口防火墙的穿孔。（3）垂育管道间开壁的穿孔。（4）天花板的穿孔。（5）镂空中庭周围墙壁构件的穿孔。（6）建筑物外部开口依规定需要有防火庇护时，外墙的穿孔。（7）避难区域的穿孔。（8）防火阀门的启动温度，须高出风管内温度约28°c,但不得

56、低于7rco若 配合机械烟控系统需要，启动关闭作用温度上限应增至140°co5.4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z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 的组织和现状相配合，并在草拟完毕后分送厂内各相关单位、人员研究，从不同角度 及立场提出执行上的困难及修改建议，以完善预案。下图为紧急应变预案订制过程示 意图。图54丄1紧急应变预案制定过程示意图5.4.2选择参与紧急应变计划成员紧急应变预案最

57、好由场内各单位资深人员共同探讨并协调拟定，以确定每个单位 的职责与工作，并对预案内容和职责分担达成共识。在选择参与协调工作的成员时应 考虑下列原则：(1) 参与成员必须了解该单位平时工作情形及应变能力，且能代表该单位做出决定。(2) 组成成员必须具有广泛性且涵盖所有可能参与紧急应变的工作单位，参与 成员必须有共识且热心合作。(3) 除厂区人员，亦可邀请市政府及乡镇代表共同参与预案的规划及检查。 5.4.3相关资料收集整理想要订立一份完善的紧急应变预案，周全详细的事前资料收集整理是不可或缺的。 以下列举几项重要图纸及资料，可供参考。(1) 厂区平面图及消防设备设置图。(2) 工厂组织结构及人员名单。(3) 工厂临近地区图及人口分布图。(4) 历年气象资料。(5) 厂内使用各项化学物质资料，如化学物质储存量、储存位置、防护设备及 物质安全资料卡等。(6) 场内具有的应变装备种类、数