油气储运中的静电防范.doc

油气储运中的静电防范摘要叙述了静电的产生、消散与积聚,静电的放电和引燃条件,以及静电事故的预防。预防石油库静电事故的发生,要从静电的产生和消散入手,控制输送油品的流速,避免喷溅式装油,做好金属油罐、管路、装油罐车等静电接地和防雷电接地,在爆炸危险场所应设人体消除静电装置。关键词：石油库；静电；危害；预防this paper introduces static electricity generation,removing,accumulation,discharge,ignition,and its prevention.to prevent the oil depot accidents,some 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 electricity；hazard；prevention 1静电事故及分析1.1加油站起火，静电是杀手1.1.1事故经过2004年1月，一摩托车驾驶员到加油站加油，把车停在计量机旁边，关闭发动机，用发动机钥匙打开油箱盖等着加油。站在附近的加油站工作人员看到有加油的客人，就迎了上来，将合成树脂材料的油箱盖放在旁边的水泥防护台上，没戴手套，直接用手握住喷枪手柄，把喷枪口接近摩托油箱的加油口，开始加油的时候，突然从油箱加油口处冒出火苗。1.1.2调查分析计量机情况起火时，从计量机到摩托车加的量在计量机上显示为1.5升，当日，截止到发生火灾，该台计量机已输出汽油221升。计量机加油管线的静电导通状况测量加油枪喷嘴的最前端到计量机机体之间接地线的绝缘电阻，发现转动加油枪和油管连接部万向节(在连接部能保证多方向转动并保持静电导通的部件)时，静电导通程度有所变化。另外，加油管与水泥隔离台接触部分因摩擦有破损，接地线部分断开。工作人员的服装工作人员当时所穿服装，上衣(100%聚酯)、裤子(80%聚酯、20%人造纤维)。另外，衬衫(化纤)、短裤和内裤(棉)、袜子(混纺)，鞋子是市场上普通的运动鞋，经测鞋底的绝缘电阻为1.41012欧姆。计量机和摩托车的接地电阻值计量机的接地电阻为2.2欧姆；摩托车的支撑架在撑起状态时，油箱(从油箱上距地面最近的金属螺栓处测)到地面的绝缘电阻是30103欧姆。1.1.3模拟事故模拟事故目的是测定工作人员的服装、鞋子以及同样型号摩托车油箱的带电压，并进行放电实验；进行接地线断开的加油管的放电实验。服装的带电压测定让实验人员穿上该服装和运动鞋站在绝缘的丙烯板上，挥动双臂后，用静电电位测定器对工作服表面的带电压进行数次测定，其结果是衣服带电压为4kv5kv。另外，保持带电状态，用手去碰接地极，有放电现象存在，说明人体带电和放电火花现象存在。摩托车油箱的带电压测定用静电发生装置强制使强化塑料材质的油箱产生静电，可测得最大带电压为10kv。断开接地线的加油管的放电实验断开加油管的接地线，强制使加油管带电10kv，使它靠近接地极，能发现放电现象。虽然加油管破损部的接地线有部分断开，但静电仍可导通。只是转动加油喷枪和油管的连接部万向节时，静电导通程度会发生变化，所以可判断连接部的万向节存在导通不良问题。1.1.4起火原因分析综合以上调查分析和模拟实验结果认定：此次事故是由静电引起的，但还必须要分析静电产生的渠道，即：在加油管中流动液体的带电情况和人体(服装)的带电情况。加油管中流动液体的带电情况被烧毁的摩托车油箱里，几乎没有多少燃料进入，根据加油工作人员叙述，刚给摩托车加油就从油箱口喷出火苗。另外，可根据着火时从加油喷枪流出的汽油量为1.5l推定，加油管中流动液体的带电量不大。人体(服装)的带电情况根据测定结果可知，加油前衣服摩擦产生的静电压为4kv5kv，人体的静电容量平均为150pf200pf，根据公式e=c v2/2焦(e：放电能量c：静电容量v：产生的电压)，可计算出人体放电能量为1.2 mj，也就是加油站工作人员身体所带放电能量为1.2mj，另外，汽油的着火能量为0.2mj，这样，工作人员所带放电能量是汽油着火能量的6倍，足以成为引燃汽油的火源。另外，工作人员所穿鞋子是普通运动鞋，鞋底为树脂材质，静电不会流向大地，而是聚积在工作人员身体上，处于带电状态。工作人员加油时，加油枪与加油管连接部以及加油管是绝缘的，而且汽油的固有电阻高达10121014欧厘米，所以，静电很难通过汽油流向计量机。所以，这起火灾是加油站工作人员给摩托车加油时，由于聚积在身体上的静电未能通过加油枪的手柄和加油管的接地线导走，当加油枪喷嘴靠近油箱口边上的螺栓时，静电顺螺栓和摩托车车体及车支撑流向大地，并在喷嘴和螺栓之间产生静电火花，引燃了加油过程中汽油的挥发气，从而起火。静电现象在日常生活中危害很大。在空气干燥的地区，人们穿衣脱衣、用手拉门、在塑料地板或合成材料地毯上行走、触碰其他物体时，经常会产生静电现象，使人有麻痹感，静电所引起的火花和劈啪声对老人及心脏病患者有可能产生不利影响。有关专家曾做过测试：用玻璃棒在化纤布料上摩擦20下，马上用仪器测量，结果表明，最高电压可达到1.5万伏。而在一些加油站、工矿、油田、炼油厂、液化气站等单位，静电危害就更为严重，静电压常常会高达几千伏甚至几万伏，当静电引起火花放电时还可能导致着火、爆炸。对于一些加油站、石油公司等特殊行业来说，为保障安全，员工上班时必须穿防静电纯棉制服，不得穿跟带铁钉的鞋；装置设备要接有地线；采用能进行油气回收的加油设备，减少汽油挥发蒸汽；加油前，加油枪应先搭在汽车油箱口，把静电导走后再启动加油泵；加完油后由工作人员将油箱盖盖好，避免司机接触，防止有些司机身上带静电，在油箱口处放电，引燃油箱口汽油蒸气等等。但是也不能认为设备有了接地的装置和纯棉的工作服就完全可以避免静电放电现象，只有将防静电的各项规定和措施真正理解和落实才能作到防微杜渐。2静电的产生在液体化工罐区，静电的产生主要是液体静电、人体静电以及少量的气体静电和感应静电。2.1液体静电液体与固体、液体与气体、液体与另一不相溶的液体之间，由于搅拌、沉降、流动、冲击、飞溅等接触及分离的相对运动，由于物质电子的逸出功不同，就会形成双电层而产生静电。而液体化工产品大都属于高绝缘物质，因此，在这类非导电性液体生产和储运过程中，就会产生和积累大量的静电荷，静电积累到一定程度就可产生火花放电，如果在空间内同时还存在爆炸性混合气体，就可能引起火灾爆炸。2.1.1液体静电产生机理液体在管线中流动时产生静电：液体在管线内流动，形成液体与固体接触、分离的条件，当液体化工产品通过管线、过滤器、机泵、鹤管等流动时，接触和分离的现象就连续发生而产生静电。水滴、杂质在液体产品中沉降起电：液体化工产品中含有水和杂质，杂质会离解成带电离子。因此在水平液体产品界面处也形成偶电层。当水滴与液体产品作相对运动时，水滴带走部分吸附在水滴界面上的电荷，于是使液体产品与水滴分别带上了不同符号的静电。溅泼起电：液体从管线口喷出后，遇到板或壁，使液体向上飞溅成许多微小的液滴，形成一层薄雾，这层薄雾包含着无数小液滴，当小液滴落在其它物体的表面上时，便在接触面处形成偶电层。由于液滴具有惯性，碰到物体之后还要继续滚动，于是液珠带走偶电层之扩散层，固定层便留在物体表面上，这样液滴和物体带上了不同符号的静电。喷射起电：当液体从喷嘴或管口喷出时，液体微粒和喷嘴之间存在迅速接触与分离的偶电层，也会使喷嘴与液体微粒带动上不同符号的静电。2.1.2影响因素液体流速的影响：根据有关资料，液体在管线内流动所产生的流动电流和电荷密度的饱和值与液体流速的二次方成正比。层流时，产生的静电量与流速成正比，且与管线内径大小无关。紊流时，产生的静电量与流速的1.75次方成正比，且与管线内径的0.75次方成正比。液体的电阻率的影响：液体的电阻率在10101012m范围时，很容易产生静电。而苯、醇类电阻率大多在1091011m之间，危险性很大。过滤器的影响：如果在管线上有过滤器，则液体静电量就会明显增加，有时会增加10200倍，这是因为过滤器的滤芯相当于千千万万个平行的小管线，它将依照液体经管线起电的原理而起电。装油方式的影响：装油方式可分为两种，一种为液下装油，另一种为喷溅装油。这两种方法相比，喷溅装油产生的静电量更大。不但因为液体分离而产生新的电荷，更主要的是液面没有充分的时间张弛，所以表层电荷密度较高，同时不因为液体冲击到罐底或槽车后喷溅飞沫而产生静电。水和杂质的影响：液体产品中含有水、杂质的量越多，产生的静电量越大。管壁粗糙度的影响：管壁粗糙度越大，管线内壁就越粗糙，液体与管线内壁接触面积就越大，冲击和分离的机会就越多，流动电流、静电量就越大。2.2人体静电人在许多条件下能够带静电，也可感应起电或吸附带电。在有可燃混合气体的环境中，人体静电是个不可忽视的危险源。国内通常限制人体带电不得超过1.5kv，一般可以通过防静电地面、防静电鞋、防静电衣服以及防静电接地棒或环得到解决。2.3气体静电及感应静电当气体(蒸气、氮气、压缩空气等)从管口高速喷出时，会产生气体静电。由于雷电及电气设备存在，也会产生感应带电。静电的危害静电的危害有三种。1.爆炸和火灾。爆炸和火灾是静电的最大危害。静电的能量虽然不大，但因其电压很高且易放电，出现静电火花。在易燃易爆的场所，可能因为静电火花引起火灾或爆炸。2.电击。由于静电造成的电击，可能发生在人体接近带电物体的时候，也可能发生在带静电电荷的人体接近接地体的时候。一般情况下，静电的能量较小，因此在生产过程中的静电电击不会直接使人致命，但是因为电击易引起坠落、摔倒等二次事故。电击还可引起职工紧张，影响工作。3.影响生产。在某些生产工程中，不消除静电将会影响生产或降低产品质量。此外，静电还可引起电子元件误动作，引发二次事故。3石油产品中静电的防范静电放电引起火灾爆炸必须具备以下四个条件：(1)有产生静电的来源；(2)使静电得以积聚，并具有足够大的电场强度和达到引起火花放电的静电电压；(3)静电放电的能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量；(4)静电放电火花周围有爆炸性的混合物存在，其浓度必须处于爆炸极限内。反之，防止静电事故的措施是从控制这四个条件着手。控制前三个条件实质上是控制静电的产生和积累，是消除静电危害的直接措施。控制第四条件是消除或减少周围环境爆炸的危险，是防止静电危害的间接措施。在油品的储运过程中，防止静电事故的安全措施主要有以下几个方面：1防止爆炸性气体的形成大爆炸和火灾危险场所采用通风装置加强通风，及时排出爆炸性气体使浓度不在爆炸范围内，以防止静电火花引起爆炸。同时对应于爆炸浓度范围还与温度密切相关，把温度控制在爆炸温度范围之外也是防止静电引起爆炸的途径。对于油面空间不能采用正压通风的办法来防止爆炸性混合气体的形成，可采用惰性气体覆盖的方法(如氮气覆盖)，或采用浮顶罐、内浮顶罐。浮顶罐或内浮顶罐虽可消除浮盘以下的油气空间，尤其是内浮顶罐浮顶上面含有较多可燃气体，但浮盘上部的可燃气体发生火花放电现象也应该予以重视。2加速静电泄漏，防止或减少静电聚积静电的产生本身并不危险。实际的危险在于电荷的积聚，因为这样能储存足够的能量，从而产生火花将可燃性气体引燃。为了加速油品电荷的泄漏，可以接地、跨接以及增加油品的电导率。2.1接地和跨接静电接地和跨接是为了导走或消除导体上的静电，是消除静电危害的最有效措施之一。静电接地的具体方法是把设备容器及管线通过金属导线和接地体与大地连通形成等电位，并有最小电阻值。跨接是指将金属设备以及各管线之间用金属导线相连造成等电位。显然，接地与跨接的目的在于人为地与大地造成的一个等电位体，不致因静电电位差造成引起危害。管线跨接的另一个目的是当有杂散电流时，给它以一个良好的通路，以免在断路处发生火花而造成事故。油罐取和油品作业区的管与管、管与罐、罐上的部件及其附近有可能感应带电的金属物体都应接地。根据石油库设计规范(gbj74-84)和石油化工企业设计防火规范(gb50160-92)的规定，防静电接地装置的接地电阻不宜大于100。2.2添加抗静电剂油品容器的接地只能消除容器外壁的电荷，由于油品的电导率较小，油品表面及其内部的电荷很难靠接地泄漏。添加抗静电剂既可以增加油品的导电率、加速静电泄漏和导出，又可减少油品中积聚的电荷并降低油品的电位。2.3设置静电缓和器静电缓和器又叫静电中和器，它是消除或减少带电体电荷的装置。其工作原理是它所产生的电子和离子与带电体上相反符号的电荷中和，从而消除静电危险。3防止操作人员带电人体表皮有一定的电阻，如果穿着高电阻的鞋，因人体和衣服之间相互摩擦等原因，会使人体带电。因此，经常在油泵房、灌发油间及从事装卸作业的人员，应避免穿着化纤服装，最好穿着棉织品内外衣和穿防静电鞋。4减少静电的产生从目前的技术状况来看，还不能完全杜绝静电产生。对于防止石油静电危害来说，不能完全消除静电电荷的产生只能采取减少产生静电的技术措施。4.1控制油品的流速油品在管道中流动产生的流动电荷和电荷密度的饱和值与