油氣儲運中的靜電防范

1、油氣儲運中的靜電防范摘要敘述了靜電的產(chǎn)生、消散與積聚,靜電的放電和引燃條件,以及靜電事故的預(yù)防。預(yù)防石油庫靜電事故的發(fā)生,要從靜電的產(chǎn)生和消散入手,控制輸送油品的流速,避免噴濺式裝油,做好金屬油罐、管路、裝油罐車等靜電接地和防雷電接地,在爆炸危險場所應(yīng)設(shè)人體消除靜電裝置。關(guān)鍵詞：石油庫；靜電；危害；預(yù)防this paper introduces static electricity generation,removing,accumulation,discharge,ignition,and its prevention.to prevent the oil depot accidents,s

2、ome measures are offered from static electricity generation and removing,such as controlling oil velocity,avoiding oil splash,grounding mental tanks,pipelines and oil tankers for static electricity and lightning protect,and discharging from human in explosion areas.keyword：oil depot；static electrici

3、ty；hazard；prevention 1靜電事故及分析1.1加油站起火，靜電是殺手1.1.1事故經(jīng)過2004年1月，一摩托車駕駛員到加油站加油，把車停在計量機(jī)旁邊，關(guān)閉發(fā)動機(jī)，用發(fā)動機(jī)鑰匙打開油箱蓋等著加油。站在附近的加油站工作人員看到有加油的客人，就迎了上來，將合成樹脂材料的油箱蓋放在旁邊的水泥防護(hù)臺上，沒戴手套，直接用手握住噴槍手柄，把噴槍口接近摩托油箱的加油口，開始加油的時候，突然從油箱加油口處冒出火苗。1.1.2調(diào)查分析計量機(jī)情況起火時，從計量機(jī)到摩托車加的量在計量機(jī)上顯示為1.5升，當(dāng)日，截止到發(fā)生火災(zāi)，該臺計量機(jī)已輸出汽油221升。計量機(jī)加油管線的靜電導(dǎo)通狀況測量加油槍噴嘴的最

4、前端到計量機(jī)機(jī)體之間接地線的絕緣電阻，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)動加油槍和油管連接部萬向節(jié)(在連接部能保證多方向轉(zhuǎn)動并保持靜電導(dǎo)通的部件)時，靜電導(dǎo)通程度有所變化。另外，加油管與水泥隔離臺接觸部分因摩擦有破損，接地線部分?jǐn)嚅_。工作人員的服裝工作人員當(dāng)時所穿服裝，上衣(100%聚酯)、褲子(80%聚酯、20%人造纖維)。另外，襯衫(化纖)、短褲和內(nèi)褲(棉)、襪子(混紡)，鞋子是市場上普通的運動鞋，經(jīng)測鞋底的絕緣電阻為1.41012歐姆。計量機(jī)和摩托車的接地電阻值計量機(jī)的接地電阻為2.2歐姆；摩托車的支撐架在撐起狀態(tài)時，油箱(從油箱上距地面最近的金屬螺栓處測)到地面的絕緣電阻是30103歐姆。1.1.3模擬事故模擬事

5、故目的是測定工作人員的服裝、鞋子以及同樣型號摩托車油箱的帶電壓，并進(jìn)行放電實驗；進(jìn)行接地線斷開的加油管的放電實驗。服裝的帶電壓測定讓實驗人員穿上該服裝和運動鞋站在絕緣的丙烯板上，揮動雙臂后，用靜電電位測定器對工作服表面的帶電壓進(jìn)行數(shù)次測定，其結(jié)果是衣服帶電壓為4kv5kv。另外，保持帶電狀態(tài)，用手去碰接地極，有放電現(xiàn)象存在，說明人體帶電和放電火花現(xiàn)象存在。摩托車油箱的帶電壓測定用靜電發(fā)生裝置強(qiáng)制使強(qiáng)化塑料材質(zhì)的油箱產(chǎn)生靜電，可測得最大帶電壓為10kv。斷開接地線的加油管的放電實驗斷開加油管的接地線，強(qiáng)制使加油管帶電10kv，使它靠近接地極，能發(fā)現(xiàn)放電現(xiàn)象。雖然加油管破損部的接地線有部分?jǐn)嚅_，但

6、靜電仍可導(dǎo)通。只是轉(zhuǎn)動加油噴槍和油管的連接部萬向節(jié)時，靜電導(dǎo)通程度會發(fā)生變化，所以可判斷連接部的萬向節(jié)存在導(dǎo)通不良問題。1.1.4起火原因分析綜合以上調(diào)查分析和模擬實驗結(jié)果認(rèn)定：此次事故是由靜電引起的，但還必須要分析靜電產(chǎn)生的渠道，即：在加油管中流動液體的帶電情況和人體(服裝)的帶電情況。加油管中流動液體的帶電情況被燒毀的摩托車油箱里，幾乎沒有多少燃料進(jìn)入，根據(jù)加油工作人員敘述，剛給摩托車加油就從油箱口噴出火苗。另外，可根據(jù)著火時從加油噴槍流出的汽油量為1.5l推定，加油管中流動液體的帶電量不大。人體(服裝)的帶電情況根據(jù)測定結(jié)果可知，加油前衣服摩擦產(chǎn)生的靜電壓為4kv5kv，人體的靜電容量平

7、均為150pf200pf，根據(jù)公式e=c v2/2焦(e：放電能量c：靜電容量v：產(chǎn)生的電壓)，可計算出人體放電能量為1.2 mj，也就是加油站工作人員身體所帶放電能量為1.2mj，另外，汽油的著火能量為0.2mj，這樣，工作人員所帶放電能量是汽油著火能量的6倍，足以成為引燃汽油的火源。另外，工作人員所穿鞋子是普通運動鞋，鞋底為樹脂材質(zhì)，靜電不會流向大地，而是聚積在工作人員身體上，處于帶電狀態(tài)。工作人員加油時，加油槍與加油管連接部以及加油管是絕緣的，而且汽油的固有電阻高達(dá)10121014歐厘米，所以，靜電很難通過汽油流向計量機(jī)。所以，這起火災(zāi)是加油站工作人員給摩托車加油時，由于聚積在身體上的靜

8、電未能通過加油槍的手柄和加油管的接地線導(dǎo)走，當(dāng)加油槍噴嘴靠近油箱口邊上的螺栓時，靜電順螺栓和摩托車車體及車支撐流向大地，并在噴嘴和螺栓之間產(chǎn)生靜電火花，引燃了加油過程中汽油的揮發(fā)氣，從而起火。靜電現(xiàn)象在日常生活中危害很大。在空氣干燥的地區(qū)，人們穿衣脫衣、用手拉門、在塑料地板或合成材料地毯上行走、觸碰其他物體時，經(jīng)常會產(chǎn)生靜電現(xiàn)象，使人有麻痹感，靜電所引起的火花和劈啪聲對老人及心臟病患者有可能產(chǎn)生不利影響。有關(guān)專家曾做過測試：用玻璃棒在化纖布料上摩擦20下，馬上用儀器測量，結(jié)果表明，最高電壓可達(dá)到1.5萬伏。而在一些加油站、工礦、油田、煉油廠、液化氣站等單位，靜電危害就更為嚴(yán)重，靜電壓常常會高達(dá)

9、幾千伏甚至幾萬伏，當(dāng)靜電引起火花放電時還可能導(dǎo)致著火、爆炸。對于一些加油站、石油公司等特殊行業(yè)來說，為保障安全，員工上班時必須穿防靜電純棉制服，不得穿跟帶鐵釘?shù)男?；裝置設(shè)備要接有地線；采用能進(jìn)行油氣回收的加油設(shè)備，減少汽油揮發(fā)蒸汽；加油前，加油槍應(yīng)先搭在汽車油箱口，把靜電導(dǎo)走后再啟動加油泵；加完油后由工作人員將油箱蓋蓋好，避免司機(jī)接觸，防止有些司機(jī)身上帶靜電，在油箱口處放電，引燃油箱口汽油蒸氣等等。但是也不能認(rèn)為設(shè)備有了接地的裝置和純棉的工作服就完全可以避免靜電放電現(xiàn)象，只有將防靜電的各項規(guī)定和措施真正理解和落實才能作到防微杜漸。2靜電的產(chǎn)生在液體化工罐區(qū)，靜電的產(chǎn)生主要是液體靜電、人體靜電以

10、及少量的氣體靜電和感應(yīng)靜電。2.1液體靜電液體與固體、液體與氣體、液體與另一不相溶的液體之間，由于攪拌、沉降、流動、沖擊、飛濺等接觸及分離的相對運動，由于物質(zhì)電子的逸出功不同，就會形成雙電層而產(chǎn)生靜電。而液體化工產(chǎn)品大都屬于高絕緣物質(zhì)，因此，在這類非導(dǎo)電性液體生產(chǎn)和儲運過程中，就會產(chǎn)生和積累大量的靜電荷，靜電積累到一定程度就可產(chǎn)生火花放電，如果在空間內(nèi)同時還存在爆炸性混合氣體，就可能引起火災(zāi)爆炸。2.1.1液體靜電產(chǎn)生機(jī)理液體在管線中流動時產(chǎn)生靜電：液體在管線內(nèi)流動，形成液體與固體接觸、分離的條件，當(dāng)液體化工產(chǎn)品通過管線、過濾器、機(jī)泵、鶴管等流動時，接觸和分離的現(xiàn)象就連續(xù)發(fā)生而產(chǎn)生靜電。水滴、

11、雜質(zhì)在液體產(chǎn)品中沉降起電：液體化工產(chǎn)品中含有水和雜質(zhì)，雜質(zhì)會離解成帶電離子。因此在水平液體產(chǎn)品界面處也形成偶電層。當(dāng)水滴與液體產(chǎn)品作相對運動時，水滴帶走部分吸附在水滴界面上的電荷，于是使液體產(chǎn)品與水滴分別帶上了不同符號的靜電。濺潑起電：液體從管線口噴出后，遇到板或壁，使液體向上飛濺成許多微小的液滴，形成一層薄霧，這層薄霧包含著無數(shù)小液滴，當(dāng)小液滴落在其它物體的表面上時，便在接觸面處形成偶電層。由于液滴具有慣性，碰到物體之后還要繼續(xù)滾動，于是液珠帶走偶電層之?dāng)U散層，固定層便留在物體表面上，這樣液滴和物體帶上了不同符號的靜電。噴射起電：當(dāng)液體從噴嘴或管口噴出時，液體微粒和噴嘴之間存在迅速接觸與分離

12、的偶電層，也會使噴嘴與液體微粒帶動上不同符號的靜電。2.1.2影響因素液體流速的影響：根據(jù)有關(guān)資料，液體在管線內(nèi)流動所產(chǎn)生的流動電流和電荷密度的飽和值與液體流速的二次方成正比。層流時，產(chǎn)生的靜電量與流速成正比，且與管線內(nèi)徑大小無關(guān)。紊流時，產(chǎn)生的靜電量與流速的1.75次方成正比，且與管線內(nèi)徑的0.75次方成正比。液體的電阻率的影響：液體的電阻率在10101012m范圍時，很容易產(chǎn)生靜電。而苯、醇類電阻率大多在1091011m之間，危險性很大。過濾器的影響：如果在管線上有過濾器，則液體靜電量就會明顯增加，有時會增加10200倍，這是因為過濾器的濾芯相當(dāng)于千千萬萬個平行的小管線，它將依照液體經(jīng)管線

13、起電的原理而起電。裝油方式的影響：裝油方式可分為兩種，一種為液下裝油，另一種為噴濺裝油。這兩種方法相比，噴濺裝油產(chǎn)生的靜電量更大。不但因為液體分離而產(chǎn)生新的電荷，更主要的是液面沒有充分的時間張弛，所以表層電荷密度較高，同時不因為液體沖擊到罐底或槽車后噴濺飛沫而產(chǎn)生靜電。水和雜質(zhì)的影響：液體產(chǎn)品中含有水、雜質(zhì)的量越多，產(chǎn)生的靜電量越大。管壁粗糙度的影響：管壁粗糙度越大，管線內(nèi)壁就越粗糙，液體與管線內(nèi)壁接觸面積就越大，沖擊和分離的機(jī)會就越多，流動電流、靜電量就越大。2.2人體靜電人在許多條件下能夠帶靜電，也可感應(yīng)起電或吸附帶電。在有可燃混合氣體的環(huán)境中，人體靜電是個不可忽視的危險源。國內(nèi)通常限制人

14、體帶電不得超過1.5kv，一般可以通過防靜電地面、防靜電鞋、防靜電衣服以及防靜電接地棒或環(huán)得到解決。2.3氣體靜電及感應(yīng)靜電當(dāng)氣體(蒸氣、氮氣、壓縮空氣等)從管口高速噴出時，會產(chǎn)生氣體靜電。由于雷電及電氣設(shè)備存在，也會產(chǎn)生感應(yīng)帶電。靜電的危害靜電的危害有三種。1.爆炸和火災(zāi)。爆炸和火災(zāi)是靜電的最大危害。靜電的能量雖然不大，但因其電壓很高且易放電，出現(xiàn)靜電火花。在易燃易爆的場所，可能因為靜電火花引起火災(zāi)或爆炸。2.電擊。由于靜電造成的電擊，可能發(fā)生在人體接近帶電物體的時候，也可能發(fā)生在帶靜電電荷的人體接近接地體的時候。一般情況下，靜電的能量較小，因此在生產(chǎn)過程中的靜電電擊不會直接使人致命，但是因

15、為電擊易引起墜落、摔倒等二次事故。電擊還可引起職工緊張，影響工作。3.影響生產(chǎn)。在某些生產(chǎn)工程中，不消除靜電將會影響生產(chǎn)或降低產(chǎn)品質(zhì)量。此外，靜電還可引起電子元件誤動作，引發(fā)二次事故。3石油產(chǎn)品中靜電的防范靜電放電引起火災(zāi)爆炸必須具備以下四個條件：(1)有產(chǎn)生靜電的來源；(2)使靜電得以積聚，并具有足夠大的電場強(qiáng)度和達(dá)到引起火花放電的靜電電壓；(3)靜電放電的能量達(dá)到爆炸性混合物的最小引燃能量；(4)靜電放電火花周圍有爆炸性的混合物存在，其濃度必須處于爆炸極限內(nèi)。反之，防止靜電事故的措施是從控制這四個條件著手?？刂魄叭齻€條件實質(zhì)上是控制靜電的產(chǎn)生和積累，是消除靜電危害的直接措施?？刂频谒臈l件是

16、消除或減少周圍環(huán)境爆炸的危險，是防止靜電危害的間接措施。在油品的儲運過程中，防止靜電事故的安全措施主要有以下幾個方面：1防止爆炸性氣體的形成大爆炸和火災(zāi)危險場所采用通風(fēng)裝置加強(qiáng)通風(fēng)，及時排出爆炸性氣體使?jié)舛炔辉诒ǚ秶鷥?nèi)，以防止靜電火花引起爆炸。同時對應(yīng)于爆炸濃度范圍還與溫度密切相關(guān)，把溫度控制在爆炸溫度范圍之外也是防止靜電引起爆炸的途徑。對于油面空間不能采用正壓通風(fēng)的辦法來防止爆炸性混合氣體的形成，可采用惰性氣體覆蓋的方法(如氮氣覆蓋)，或采用浮頂罐、內(nèi)浮頂罐。浮頂罐或內(nèi)浮頂罐雖可消除浮盤以下的油氣空間，尤其是內(nèi)浮頂罐浮頂上面含有較多可燃?xì)怏w，但浮盤上部的可燃?xì)怏w發(fā)生火花放電現(xiàn)象也應(yīng)該予以重

17、視。2加速靜電泄漏，防止或減少靜電聚積靜電的產(chǎn)生本身并不危險。實際的危險在于電荷的積聚，因為這樣能儲存足夠的能量，從而產(chǎn)生火花將可燃性氣體引燃。為了加速油品電荷的泄漏，可以接地、跨接以及增加油品的電導(dǎo)率。2.1接地和跨接靜電接地和跨接是為了導(dǎo)走或消除導(dǎo)體上的靜電，是消除靜電危害的最有效措施之一。靜電接地的具體方法是把設(shè)備容器及管線通過金屬導(dǎo)線和接地體與大地連通形成等電位，并有最小電阻值?？缃邮侵笇⒔饘僭O(shè)備以及各管線之間用金屬導(dǎo)線相連造成等電位。顯然，接地與跨接的目的在于人為地與大地造成的一個等電位體，不致因靜電電位差造成引起危害。管線跨接的另一個目的是當(dāng)有雜散電流時，給它以一個良好的通路，以免

18、在斷路處發(fā)生火花而造成事故。油罐取和油品作業(yè)區(qū)的管與管、管與罐、罐上的部件及其附近有可能感應(yīng)帶電的金屬物體都應(yīng)接地。根據(jù)石油庫設(shè)計規(guī)范(gbj74-84)和石油化工企業(yè)設(shè)計防火規(guī)范(gb50160-92)的規(guī)定，防靜電接地裝置的接地電阻不宜大于100。2.2添加抗靜電劑油品容器的接地只能消除容器外壁的電荷，由于油品的電導(dǎo)率較小，油品表面及其內(nèi)部的電荷很難靠接地泄漏。添加抗靜電劑既可以增加油品的導(dǎo)電率、加速靜電泄漏和導(dǎo)出，又可減少油品中積聚的電荷并降低油品的電位。2.3設(shè)置靜電緩和器靜電緩和器又叫靜電中和器，它是消除或減少帶電體電荷的裝置。其工作原理是它所產(chǎn)生的電子和離子與帶電體上相反符號的電荷中和，從而消除靜電危險。3防止操作人員帶電人體表皮有一定的電阻，如果穿著高電阻的鞋，因人體和衣服之間相互摩擦等原因，會使人體帶電。因此，經(jīng)常在油泵房、灌發(fā)油間及從事裝卸作業(yè)的人員，應(yīng)避免穿著化纖服裝，最好穿著棉織品內(nèi)外衣和穿防靜電鞋。4減少靜電的產(chǎn)生從目前的技術(shù)狀況來看，還不能完全杜絕靜電產(chǎn)生。對于防止石油靜電危害來說，不能完全消除靜電電荷的產(chǎn)生只能采取減少產(chǎn)生靜電的技術(shù)措施。4.1控制油品的流速油品在管道中流動產(chǎn)生的流動電荷和電荷密度的飽和值與