消火は非常に大事な知識です。
一般家庭でも火事が起きた時に即行動ができるかどうかに関わる知識です。
機電系エンジニアとしても是非とも知っておきたいですね。
化学プラントは消防法で危険物製造所というカテゴリーに属しますが、そこには消火設備の設置が義務付けられています。
設備設計としても関係します。
危険物乙4でとっても大事な消火の3要素
消火の3要素について解説します。
乙4（危険物第四類）でもとても大事です。
燃焼の3要素と合わせてとても大事な知識です。
消火については消防設備士という専門の資格もあるくらい大事です。
消火の3要素である除去・窒息・冷却をそれぞれ解説します。
除去消火
除去消火は言葉どおり除去する消火方法です。
燃焼の3要素の1つである可燃性物質を取り除こうというもの。
- ガスコンロで燃えた時にガスの元栓を閉じる
- 建物火災が起きた時に周囲の建物を壊して取り除く
- ろうそくの炎を息で吹き消す
すべて、燃える物を取り除くという発想です。
化学プラント的には水溶性の引火性液体に水を混ぜることが対策でしょう。
引火点を下げて可燃性物質を取り除くという効果があります。
冷却消火と間違えやすいですね。
窒息消火
窒息消火は燃焼の3要素である酸素を取り除く消火方法です。
一般的な窒息消火は水です。意外でしょうか？
水を燃えている場所に当てると、水が水蒸気に変わります。
この時、体積は1700倍程度になりますよね。
水蒸気になるという膨張が起きるとき、周囲の空気も膨張して、
燃えている場所の付近の酸素濃度が下がります。
これは爆発上限界を越えて、燃焼範囲から外れる効果も期待できます。
危険物乙4の世界では一般には水で窒息という良い方はしないでしょうが、
消防設備士の世界では水噴霧消火設備などが窒息効果を期待したものとして登場します。
窒息消火としては、専用の泡・二酸化炭素・ハロゲン化物・固体などが具体的な手法として登場します。
消防設備士の世界では、泡消火設備・不活性ガス消火設備・消火器などの設備として登場します。
冷却消火
冷却消火は燃焼の3要素でいう可燃性物質を取り除く方法です。
引火点以下や発火点以下に冷やすことで、可燃性物質の燃焼範囲から外す効果があります。
というより、化学プラントでは普通はこの効果を期待します。
- 反応が暴走しそうになれば、とにかく冷やす。
- 停電など用役が停止すれば、とにかく冷やす。
除去消火や窒息消火を期待する以上に、はるかに古典的で原則的な消火方法です。
冷却源として使うのが水です。窒息消火と同じですよね。
水は比熱や蒸発熱が高いので、水を燃えている物に当てて水蒸気となったときに
周囲の熱を奪い取ってくれる効果があります。
水は日本ではいたるところにあり、安価に調達できます。
冷却源として最適です。
消火の困難性
消火の困難性について、消防法では3段階に区分されます。
- 著しく消火困難な製造所等
- 消火困難な製造所等
- その他の製造所等
これ、何を言っているかさっぱり分かりませんよね。
製造所等というのは化学プラントなどのプラントをイメージすればいいです。
製造所・貯蔵所・取扱所などの分類がありますが、それはここでは考えなくてOK
この製造所等を3段階に分けたものが、上の区分です。
著しく消火困難な製造所等がレベル3。最も厳しいです。
消火困難な製造所等がレベル2。
その他の製造所等がレベル1。
レベル3の著しく消火困難な製造所というのは、最も危険な製造所等です。
危険だからこそ消火も困難。
消火を困難にする要因って何でしょうか？
例えば以下のような要因があります。
- 建屋が大きい
- 取り扱う危険物の量が多い
この区分に応じて、必要な消火設備の種類は変わります。
消火設備の区分
消火設備の区分についてかんたんに紹介します。
5つあります。
特に化学プラントで使う対象について解説します。
第1種消火設備 屋内消火栓・屋外消火栓
屋内消火栓・屋外消火栓は、言葉どおり消火栓です。
栓なので、そこまで消火液が届いていてホースをつなげば水が出るようなものです。
極端に言うと、蛇口のもっと大きいものと考えても良いでしょう。
屋内消火栓はビル等に設置されています。
屋外消火栓は化学プラントで頻繁に登場します。
プラント周りに設置されてある消火栓は、屋外消火栓の扱いであることが多いです。
第2種消火設備 スプリンクラー設備
スプリンクラー設備は、天井に張り巡らされていてシャワーのように水が出る設備です。
ビル以外にもホテルの部屋などにも設置されています。
化学プラントではあまり目にすることはありません。
第3種消火設備 泡粉末等特殊消火設備
泡粉末等特殊消火設備は、消火栓・スプリンクラー以外の固定消火設備です。
第1種から第3種までは固定消火設備と言われます。
消火設備そのものは移動しないからです。
設備としては、水噴霧消火設備・泡消火設備・二酸化炭素消火設備・不活性ガス消火設備・ハロゲン化物消火設備などがあります。
化学プラントでは水噴霧消火設備が最も一般的。
次いで泡消火設備も良く使います。
他の設備はあまり使わないでしょう。
第4種消火設備 大型消火器
第4種の消火設備は大型消火器です。
人が直接持ち運べないサイズで、台車が付いているような消火器です。
台車に載った消火器を人が運んで消火します。
化学プラントでは各地で見ることができます。
日常ではあまり見ないですね。
第5種消火設備 小型消火器
第5種の消火設備は小型消火器です。
家庭にも設置されてある消火器が該当します。
汎用的な消火設備なので、家庭でも事務所でもビルでも見かけます。
小型消火器を設置しない製造所はあり得ません。
危険物第四類に適した消火設備
危険物第四類に適した消火設備を解説します。
消火設備は第一類から第五類まで五種類ありつつ、危険物の類に応じて適用できる種類が決まっています。
具体的には以下のサイトを確認してください。
http://www.hatsuta-tt.co.jp/lows/low03.html
これ、初めて見た人は必ずこう思います。
意味が分からない
これを理解するためには、最初に主要部分に絞って理解するのが大事です。
化学プラントならでは危険物第四類に絞った解説をします。
危険物第四類に適した消火設備
危険物第四類に適した消火設備は以下のとおりです。
- 水噴霧消火設備 第3種
- 泡消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- 二酸化炭素消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- ハロゲン化物消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- 粉末消火設備(りん酸塩類・炭酸水素塩類)（第4種の消火器含む） 第3種
- 消火器(霧状の強化液) 第4種
- 乾燥砂 第5種
- 膨張ひる石・膨張真珠岩 第5種
まぁ、いろいろありまよね。
全部を覚える必要はありません。
固定設備か移動設備かの2つに分けて考えましょう。
固定設備
危険物第四類に適した固定の消火設備は水噴霧消火設備が基本です。
窒息効果を期待した設備です。
いきなり第3種の消火設備が登場していますが、第1種や第2種の消火設備は適用できません。
これらの消火栓は消火範囲が狭すぎて、窒息効果が期待できないからです。
泡消火設備も同じように第四類に使用できますし、実際に使います。
ただし、泡消火設備の取扱が面倒なので、できれば回避したいところです。
二酸化炭素・ハロゲン化物・粉末などの第3種も適用可能ですが、実際にはほとんど使わないでしょう。
まずは、水噴霧消火設備と泡消火設備が大事ということを知ってください。
移動設備
移動設備は消火器が基本です。
消火器の種類はいろいろありますが、これも覚える必要はありません。
第四類に適用できる消火器の大半は、第3種消火設備である固定設備を抜き取った移動設備。
注意事項が、「霧状の強化液の消火器」
消火器には「棒状・霧状」という区分と「水・強化液」という区分があります。
この中でも「霧状」の「強化液」のみが第四類に使用できます。
霧状だから窒息効果を狙っています。
その他の設備として乾燥砂も使えます。
漏えい時の緊急的な対応設備として乾燥砂は常備するのが普通です。
建築物に適した消火設備
危険物第四類は水噴霧と泡消火の2つだけを理解していれば良いわけではありません。
建築物も合わせて理解しておくべきです。
建築物に対して使用できる消火設備は以下のとおりです。
- 屋内消火栓・屋外消火栓 第1種
- スプリンクラー設備 第2種
- 水噴霧消火設備 第3種
- 泡消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- 粉末消火設備(りん酸塩類)（第4種の消火器含む） 第3種
- 消火器(棒状の水・霧状の水・棒状の強化液・霧状の強化液) 第4種
- 水バケツ・水槽 第5種
ここでも水噴霧と泡消火が登場しますね。
ついでに霧状の強化液も登場します。
危険物第四類だけでなく、建築物に対しても消火設備は考えないといけません。
危険物第四類にも建築物にも使える設備はかなり限定されていて、
水噴霧消火設備・泡消火消火設備・泡を放射する消火器・霧状の強化液の消火器だけとなります。
こうやって絞り込むと、教科書的な内容と実務との繋がりを持てるのではないでしょうか？
すでに工場に設置されてある消火設備がなぜその種類を採用しているか、
設計思想的な物を垣間見えますよね。
第四類以外の危険物に適した消火設備
危険物第四類以外に適した消火設備を解説します。
危険物第五類に適した消火設備
危険物第五類に適した消火設備を紹介します。
- 屋内消火栓・屋外消火栓 第1種
- スプリンクラー設備 第2種
- 水噴霧消火設備 第3種
- 泡消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- 水バケツ・水槽 第5種
- 乾燥砂 第5種
- 膨張ひる石・膨張真珠岩 第5種
第五類に適した消火設備はかなりシンプルです。
第四類と建築物に適した設備としてもメジャーである水噴霧や泡消火が使用できます。
汎用的な乾燥砂も使えます。
危険物第五類は化学プラントでも使用機会は割とあります。
その場合は当然ながら第四類も使用しますし、建築物も設備として必要。
そう考えると、第五類は特に目新しいものではなく、水噴霧・泡消火・乾燥砂が使えるという理解で十分です。
電気設備に適した消火設備
電気設備に適した消火設備を紹介します。
- 水噴霧消火設備 第3種
- 二酸化炭素消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- ハロゲン化物消火設備（第4種の消火器含む） 第3種
- 粉末消火設備(りん酸塩類・炭酸水素塩類)（第4種の消火器含む） 第3種
- 消火器(霧状の水・霧状の強化液) 第4種
電気設備に適する消火設備はかなりマニアックです。
工場内で使用する場合は二酸化炭素消火設備が一般的でしょう。
水噴霧も使えますが、水が残り続けて感電するおそれがあり、なかなか怖いです。
粉末も後処理が大変。
トータルで考えると二酸化炭素が最適だと思います。
とはいえ、化学プラントに電気室を設置しているケースは、昔の既得権を活かしたケースに限定されます。
普通は計器室や電気室はプラントから離して設置します。
その他の危険物に適した消火設備
その他の危険物についてはひとまとめに考えても大勢に影響はありません。
その他の危険物として禁水系・非禁水系に分割できます。
第一類・第二類・第三類・第六類という分類がありますが、あまり意識しなくてOKです。
禁水系
禁水系物質に対しては使用できる消火設備が極めて限定化されています。
- 粉末消火設備(炭酸水素塩類・その他)（第4種の消火器含む） 第3種
- 乾燥砂 第5種
- 膨張ひる石・膨張真珠岩 第5種
二酸化炭素やハロゲン化物も駄目というのがポイントでしょう。
非禁水系
禁水系以外の物質は建築物とほぼ同じです。
第5種の乾燥砂や膨張ひる石・膨張真珠岩も使えるという所が違いです。
消火器と対応できる火災の関係
危険物乙4の範囲内で、消火器の種類と対応できる火災の関係について紹介します。
ABC消火器って聞いたことありませんか？
とりあえずABCなら安全とよく言われますが、
その辺りから危険物乙4の範囲で必要な知識まで解説します。
消火器としては以下のサイトが参考になります。
https://www.yamatoprotec.co.jp/products/syokaki/
https://www.moritamiyata.com/about_extinguisher/knowledge/shokaki03.html
ABCって？
ABC消火器という時の、ABCとは以下のことです。
- A 普通
- B 油
- C 電気
それぞれの火災に対して、使用できる消火器の種類は違います。
油が燃えているのに、水を掛けるとどうなるでしょうか？
水より軽い油が飛び散って、油に付いた火が周囲に飛散する恐ろしい結末が待っています。
電気が通っている場所で燃えているのに、水を掛けるとどうなるでしょうか？
いかにも感電しそうですよね。
このように消防法では、火災の種類をABCという3つの区分に分けています。
消火器の種類とABC
世の中に出回っている消火器の種類とABCのどの火災に対応できるかを以下に示します。
| 水消火器 | A | (C) | |
| 強化液消火器 | A | (B) | (C) |
| 泡消火器 | A | B | |
| 二酸化炭素消火器 | B | C | |
| りん酸塩類の粉末消火器 | A | B | C |
| 炭酸水素塩類の粉末消火器 | B | C |
( )でくくっている部分は、霧状に放出する場合は対応可能であることを島します。
少し詳細に見てみましょう。
水消火器 A,(C)
水消火器は言葉とおり、消火器の中に水が入っています。
これを棒状に放射するか、霧状に放射するかの2パターンがあります。
どちらも普通の火災には対応できます。
燃えたら水を掛けるという基本イメージ通りですね。
消火器内には圧力を張った状態なので、勢いよくそれなりの量の水を放射できるので、
ホースや蛇口から水を流して消火するよりは、即効性があります。
霧状に放射する消火器だと、窒息効果を狙えるので、C火災である電気火災にも対応できます。
強化液消火器 A,(B),(C)
強化液消火器とは炭酸カリウム水溶液を放射する消火器です。
炭酸カリウムはアルカリ性で比重がやや高いのが特徴の1つ。
炭酸カリウム水溶液を火災に対して放射すると、再燃を防止する作用があります。
これはちょっと特殊です。
この性質があるからこそ、霧状に噴霧する場合は、B火災である油火災にも対応ができます。
泡消火器 A,B
泡消火器は言葉どおり泡を放射する消火器。
泡の種類は化学泡・機械泡という区分の中、色々なものがあります。
泡を放射することで、冷却・窒息の効果が期待できます。
これが油火災のB火災にも使える理由です。
泡で消火するという思想は、化学プラントでは割と一般的で、
泡消火設備が設置されている場合もありますね。
二酸化炭素消火器 B,C
二酸化炭素消火器は液化二酸化炭素を放射する消火器。
二酸化炭素そのものによる窒息の効果と、液化二酸化炭素が蒸発するときの気化熱で冷却する効果の2つがあります。
これがB火災である油火災に適する理由。
二酸化炭素だけしか放出しないので、電気を通す媒体がなくC火災である電気火災にも適用できます。
りん酸塩類の粉末消火器 A,B,C
粉末の消火器として有名なのが、りん酸塩類。
リン酸アンモニウムが主成分で、サーモンピンク色をしています。
消火器といえば一般にはコレ。
消火器を放射したことがある人は、普通これを使っているでしょう。
俗にABC消火器とも言われます。
粉末による窒息効果でA火災の普通火災・B火災の油火災に適用できます。
粉末は電気を通さないので、C火災の電気火災にも適用できます。
オールマイティな消火器で、用途を選ばないので、化学プラントでは普通はこの消火器を使います。
炭酸水素塩類の粉末消火器 B,C
炭酸水素塩類の粉末消火器も存在します。
これは白色です。
普通火災に対しては適用しません。
これなら、オールマイティなりん酸塩類の粉末消火器を選びますよね。
消火器の設置基準
消火器の設置基準について解説します。
危険物乙4でも若干関係がありますが、消防設備士的にも関係があります。
化学プラントの建屋設計・設備設計を行う、機械エンジニアにとっても大事な知識です。
歩行距離20mもしくは30m
消火器は一定の間隔で設置しないといけません。
図面上の平面距離ではなく、実際の歩行距離で定めます。
- 大型消火器は歩行距離が30m
- 小型消火器は歩行距離が20m
歩行距離なので実査に測定しようとすると若干面倒です。
とはいえ、あまり真剣に考える必要はないでしょう。
化学プラントの機械エンジニアとしては意識する機会はあまりないでしょう。
実務的には図面上から判断してもほぼ問題ないです。
部屋で区切られている場所は単独で設置することが注意点でしょう。
危険物製造所の設置申請や変更許可申請の完成検査では、そこまで見る余裕がありません。
一般防火対象物の設置申請だと、逆に消火器しか見るところがないので、割と細かく見られます。
容易に持ち出せる場所に置く
消火器は容易に持ち出せる場所に置かないといけません。
化学プラント的には建屋の端に置きたくなりますが、そこまでアクセスできないケースが多いです。
設備や配管をいっぱい設置しますから。
当たり前の文言のように見えますが、現実には意外と難しいです。
床面から1.5m以下の高さに置く
高さは床面から1.5m以下の場所という制約があります。
これは現実的には、「床面に設置する」ことを意味します。
凍結・変質・噴出しない場所に置く
消火器の性質が変わらない場所に置くという制約があります。
極端に暑い場所・極端に寒い場所を避けて、部屋の中などに置くのが理想。
ストリップ工場の場合には凍結を避けることができないので、
消火器BOXを設置します。
例えば以下のような箱ですね。
転倒防止をする
消火器が倒れないようにするために転倒防止を図らないといけません。
例えば以下のようなものです。
化学プラントではこの転倒防止対策だけで完結させることは少ないです。
というのも、先ほどの凍結等の変質対策のためのBOXを付けることが普通だから。
BOXを付けたら、変質対策もある程度取れて、転倒防止対策もできます。
消火器は化学プラントの工事で使う
消火器は化学プラントの工事でも使います。
この時にも、上の設置基準がある程度適用されるはずですが、
機能しないことが多いです。
その実例を紹介しましょう。
溶接工事が転々と変わる
化学プラントの溶接工事で消火器を使います。
生火が出て、火が周囲に飛び移ったときに、すぐに消せるようにするためですね。
消火器と消火バケツを溶接工事の手元に置きます。
ところが、この消火器と消火バケツが実際の溶接工事と離れた場所にあるシーンをよく見かけます。
これは溶接工事場所が転々と変わるから。
場所が変わったときに溶接工具だけを移動させて、消火用具を移動させることが少ないです。
足場資材や工事資材で遮断される
消火器が足場資材や工事資材などで遮断させるケースも多いです。
容易に持ち出せる場所に消火器を置くというルールが破られます。
工事現場の作業員には、消火器に対する理解がありません。
化学プラントだけに限らず、建築現場でも消火器は必要なはずなので、
どこの作業現場でも同じ条件なのですが＾＾
場所が狭い・工期が短いなどの余裕がない状況が、化学プラントでは悪条件として作用します。
参考
消火設備の知識は、化学プラントの機電系エンジニアに欠かせません。
以下のような書籍での勉強はとても大事です。
ポイントを絞った学習に本記事も活用してくださいね。
最後に
火災の消火について解説しました。
消火の三要素、危険物製造所の区分、消火困難な区分、消火設備の分類、消火器の基準
火事や火災が起きた時に必要な消火設備。
安心のためにもすぐに使える状態を維持しておきたいです。
化学プラントの設計・保全・運転などの悩みや疑問・質問などご自由にコメント欄に投稿してください。（コメント欄はこの記事の最下部です。）
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