Type of Fire – QRA

การศึกษาประเภทของไฟในกระบวนการประเมินความเสี่ยงเชิงปริมาณ Quantitative Risk Assessment (QRA) เป็นสิ่งสำคัญมาก เพราะนำไปสู่การวิเคราะห์ผลกระทบ Consequence Analysis (CA) ประเภทต่างๆของไฟ ด้วยเนื่องเพราะปัจจัยในการเกิดไฟประเภทต่างๆ มีทั้งที่เป็นปัจจัยภายในและปัจจัยภายนอก

โดยปัจจัยภายในจะขึ้นกับชนิดของสารซึ่งผู้ออกแบบสามารถที่จะพึงประเมินได้เองตั้งแต่เริ่มต้นขบวนการ แต่ปัจจัยภายนอกที่จะขึ้นกับสภาพแวดล้อมภายนอกนั้น จะคาดการณ์ผลลัพท์ที่สมบูรณ์นั้นค่อนข้างยาก ทั้งนี้เราสามารถลดความผิดพลาดที่อาจจะขึ้นโดยข้อมูลอ้างอิงจากภายนอก

ที่กล่าวข้างต้นเพื่อชี้ให้เห็นจุดที่ยังไม่สมบูรณ์ หรือจุดที่ยังพัฒนาต่อไปได้อีก ของระบบการเลือกประเภทของไฟที่อาจจะเกิดกับสารประเภทต่างๆนั้นยังไม่ได้มีในโปรแกรมคำนวณในปัจจุบันเท่าที่ผู้เขียนทราบ

ทั้งนี้การเลือกประเภทการวิเคราะห์ผลกระทบ Consequence Analysis (CA) ผิด จะส่งผลต่อผลคำนวนผึงได้เรื่องความรุนแรง เช่น การแผ่รังสีความร้อน ความเป็นไปได้ของการเสียชีวิต หรือความเสียหายต่อโครงสร้างจากการสัมผัสกับไฟ เป็นอย่างมาก

แผนภาพข้างล่างเป็นตัวอย่างการเกิดไฟประเภทต่างๆ เช่น Jet Fire (JF), Flash Fire (FF), Fire Ball (FB), และ Pool Fire (PF) โดยมองจากลักษณะการรั่วไหลของสาร เป็นตัวแปรตั้งต้น เช่น รั่วไหลจากถังความดัน leakage รั่วออกมาจากถังแตก และถังระเบิดเป็นต้น

จะสังเกตุได้ว่าค่าความดันไอของสาร หรือ Vapor Pressure ไม่ได้ถูกนำมาพิจารณา ซึ่งโดยปกติค่าความดันไอของสารยิ่งมีค่ามากก็ยิ่งกลายเป็นไอได้ง่ายในบรรยากาศ แต่ในขณะที่รั่วออกมาสู่ภายนอกเป็นจำนวนมากนั้นก็ยังมีสารบางส่วนที่ยังอยู่ในสภาวะของเหลวได้

ในแง่การคำนวณความถี่ในการเกิดไฟประเภทต่างๆ ในการการศึกษา Quantitative Risk Assessment เราใช้วิธีแผนภาพต้นไม้ หรือ Event Tree Analysis (ETA) แผนภาพข้างล่างเป็นแผนภาพโดยสรุป โดยมีการรวมปัจจัยภายนอก เช่น ความเป็นไปได้ในการติดไฟเข้าไปด้วย

Pool Fire (PF)

Pool Fire หรือ บ่อไฟ หมายถึงไฟที่เกิดจากการจุดติดของสารที่ติดไฟได้ในรูปของเหลว (liquid flammable substance) มักจะเกิดในพื้นที่เปิดโล่ง ทำให้เกิดบ่อของเหลวที่กำลังเผาไหม้ ไฟประเภทนี้สามารถเกิดขึ้นในพื้นที่เฉพาะเจาะจงและพบได้บ่อยในโรงงานที่มีการจัดการกับของเหลวไวไฟ (flammable liquid) ดังนั้น ผลกระทบจากไฟในบ่อจึงมักใช้เพื่อกำหนดเขตปลอดภัยในสถานที่ on-site safety zone แทนที่จะใช้สำหรับความเสี่ยงในชุมชน

โดยผลกระทบหลักของ Pool Fire คือเรื่องการแผ่รังสีความร้อนสู่ตัวผู้ปฏิบัติงาน เครื่องจักร ฐานรากที่สำคัญ อาคารที่ทำงาน เป็นต้น

Flash Fire (FF)

Flash Fire (FF) หรือไฟไหม้แบบแฟลช คือไฟที่เกิดขึ้นอย่างกะทันหันและรุนแรงซึ่งเกิดขึ้นในระยะเวลาสั้น ๆ และแพร่กระจายอย่างรวดเร็วผ่านเชื้อเพลิงที่กระจาย เช่น ไฟวิ่งผ่านกลุ่มละอองของไอระเหยที่ติดไฟได้ Flammable vapor ดังนั้น เราสามารถพิจารณาไฟลุกไหม้แบบแฟลชว่าเป็นการเผาไหม้ของกลุ่มไอระเหยที่ไม่เกิดการระเบิด (Nonexplosive combustion of vapor cloud)

อันตรายหลักจาก Flash Fire คือการแผ่รังสีความร้อนและการสัมผัสกับเปลวไฟโดยตรง อย่างไรก็ตาม จากเอกสารที่มีอยู่ ผลกระทบจากการแผ่รังสีความร้อนมีความสำคัญน้อยกว่าผลกระทบจากการระเบิด เนื่องจากระยะเวลาของผลกระทบน้อยมาก ไม่กี่ส่วนของวินาที

แบบจำลองไฟไหม้แบบ Flash Fire ไม่ควรดำเนินการตามการแผ่รังสีความร้อนทั่งไปของ Stefan-Boltzmann Law เนื่องจากอาจมีข้อผิดพลาดมากเนื่องจากอุณหภูมิยกกำลังสี่ Q = σ * ε * A * T⁴ โดยทั่วไปแล้ว พื้นที่เกิดการเผาไหม้ของ Flash Fire จะถูกประมาณโดยการจำลองการกระจายของก๊าซที่ติดไฟได้ Flammable Gas Dispersion Modeling.

Jet Fire (JF)

Jet Fire (JF) เกิดขึ้นเมื่อก๊าซหรือของเหลวที่ติดไฟได้ถูกปล่อยออกมาผ่านช่องเปิดขนาดเล็กหรือการแตกหักในท่อส่ง ทำให้เกิดเปลวไฟที่มีความเร็วสูง Jet Fire จัดว่าเป็นมีความอันตรายเป็นพิเศษเนื่องจากความรุนแรงและศักยภาพในการแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว

อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของ Jet Fire คล้ายกับ Pool Fire คือผลกระทบจากการแผ่รังสีความร้อนในพื้นที่ใกล้เคียง เครื่องจักร ฐานรากที่สำคัญ อาคารที่ทำงาน เป็นต้น

Fireball (FB)

Fire Ball (FB) คือมวลทรงกลมของเปลวไฟที่เกิดจากการจุดติดไฟของวัสดุที่ติดไฟได้จำนวนมากพร้อมๆกัน โดย Fire Ball มักเกี่ยวข้องกับเหตุการณ์ระเบิดและสามารถก่อให้เกิดความเสียหายอย่างมาก

ตัวอย่างของสถานการณ์ Fire Ball คือไฟไหม้บนถัง LPG สถานการณ์นี้จะสร้างการเปลี่ยนสถานะอย่างรวดเร็วของ LPG จากของเหลวกลายเป็นไป เรียกว่าเกิด Rapid Phase Transition (RPT) ซึ่งของเหลวที่ถูกเก็บไว้เหนือจุดเดือดตามบรรยากาศจะเปลี่ยนเฟสเป็นไออย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการปล่อยพลังงานทันที  หากความดันของมันเกินความดันที่ออกแบบไว้ มันจะรั่วไหลและเกิดไฟลุกไหม้ สิ่งนี้มักจะมาพร้อมกับลูกไฟขนาดใหญ่ที่เกิดจากการระเบิดของละอองฝอยของสาร

Characteristic of Ignition

จากรูปข้างบน จะสังเกตุพบว่าลักษณะของการติดไฟจะแบ่งออกเป็น ติดทันทีทันได Immediate ignition ติดหลังจากนั้น delayed ignition หรือไม่ติดไฟ โดยการติดไฟทันทีทันไดจะเกิดจากความร้อนที่เกิดขึ้นจากการเสียดทานในระหว่างการรั่วไหล โดยมากจะเกิดและเป็นสาเหตุให้เกิดไฟไหม้แบบ Jet Fire

แต่ถ้าเป็นการติดไฟภายหลังหรือ delayed ignition หมายถึง การรั่วไหลของสารไวไฟ ได้ไปสัมผัสกับความร้อนหรือประกายไฟภายนอก ซึ่งอาจจะมาจากอุณหภูมิพื้นผิวของอุปกรณ์ การเสียดสีของวัสดุ เป็นต้น ทำให้เกิดไฟย้อนกลับมาหาจุดที่รั่วอยู่ได้ โดยถ้าเกิดเร็วมากๆ ก็จะเกิด Flash Fire เป็นต้น