南京工业大学燃烧与爆炸理论第六章火灾爆炸的预防及控制

1、第一节第一节 着火源的控制着火源的控制 为预防火灾或爆炸灾害，对着火能源的为预防火灾或爆炸灾害，对着火能源的控制是一个重要问题。控制是一个重要问题。 引起火灾爆炸事故的能源主要有以下几引起火灾爆炸事故的能源主要有以下几个方面、即明火、高温表面、摩擦和碰个方面、即明火、高温表面、摩擦和碰撞、绝热压缩、自行发热、电气火花、撞、绝热压缩、自行发热、电气火花、静电火花、雷击和光热射线等。静电火花、雷击和光热射线等。 一、明火及高温表面一、明火及高温表面 工厂中的明火是指生产过程中的加热用火工厂中的明火是指生产过程中的加热用火和维修用火，这就是所谓的生产用火；和维修用火，这就是所谓的生产用火； 另外还有

2、则是非生产用人，如取暖用火、另外还有则是非生产用人，如取暖用火、焚烧、吸烟等与生产无关的明火。焚烧、吸烟等与生产无关的明火。 一、明火及高温表面一、明火及高温表面 对于易燃液体的加热应尽量避免采用明火。对于易燃液体的加热应尽量避免采用明火。 一般温度加热时可采用蒸气或过热水；一般温度加热时可采用蒸气或过热水； 较高温度时也可采用其他载热体加热，但较高温度时也可采用其他载热体加热，但热载体的加热温度必须低于其安全使用温热载体的加热温度必须低于其安全使用温度。度。 一、明火及高温表面一、明火及高温表面 对化工企业来说动火的含义应该明确，对化工企业来说动火的含义应该明确，凡是动用明火或可能产生火花的

3、作业都凡是动用明火或可能产生火花的作业都属于动火范围，应办理动火审批手续。属于动火范围，应办理动火审批手续。 设立固定动火区应符合的条件设立固定动火区应符合的条件 固定动火区距易燃易爆设备、贮罐、仓库、堆场固定动火区距易燃易爆设备、贮罐、仓库、堆场等应符合国家防火规范的防火间距要求；等应符合国家防火规范的防火间距要求； 区内可燃气体含量在可燃气允许含量以下；区内可燃气体含量在可燃气允许含量以下； 在生产装置正常放空时可燃气不致扩散到动火区；在生产装置正常放空时可燃气不致扩散到动火区； 室内动火区，应与防爆生产现场隔开，不准有门室内动火区，应与防爆生产现场隔开，不准有门窗串通，允许开的门窗要向外

4、开，道路要畅；窗串通，允许开的门窗要向外开，道路要畅； 周围周围1010米以内不得存放易燃易爆物；米以内不得存放易燃易爆物； 区内备有足够的灭火器具。区内备有足够的灭火器具。 一、明火及高温表面一、明火及高温表面 禁火区动火，必须填写书面申请单，经审禁火区动火，必须填写书面申请单，经审查批准。查批准。 手续不齐，没有批准的动火证，操作工可手续不齐，没有批准的动火证，操作工可拒绝作业。拒绝作业。 领导不采取必要措施、不办理动火申请手领导不采取必要措施、不办理动火申请手续，强迫工人冒险作业，是违法行为，必续，强迫工人冒险作业，是违法行为，必须对由此面造成的后果负全部责任。须对由此面造成的后果负全部

5、责任。 一、明火及高温表面一、明火及高温表面 对化学危险品的生产设备，管道维修动对化学危险品的生产设备，管道维修动火前必须进行清洗、扫线、置换。火前必须进行清洗、扫线、置换。 此外对附近的地面、阴沟也要用水冲洗。此外对附近的地面、阴沟也要用水冲洗。 动火分析动火分析 在动火前必须进行动火分析，一般不要早在动火前必须进行动火分析，一般不要早于动火前半小时。于动火前半小时。 如动火中断半小时以上，应重做分析。如动火中断半小时以上，应重做分析。 化工企业的动火标准是，爆炸下限化工企业的动火标准是，爆炸下限4 4的，的，动火地点可燃物浓度动火地点可燃物浓度0.20.2为合格；为合格； 爆炸下限爆炸下限

6、4 4的，则现场可燃物含量的，则现场可燃物含量0.50.5为合格。为合格。 国外动火分析合格标准有的取爆炸下限的国外动火分析合格标准有的取爆炸下限的1/101/10。 二、摩擦与撞击二、摩擦与撞击 摩擦与冲击往往成为引起火灾爆炸事故的摩擦与冲击往往成为引起火灾爆炸事故的原因。原因。 如在纺织厂，由于棉花中的钉子、石头等如在纺织厂，由于棉花中的钉子、石头等在打棉机里摩擦，而使棉花着火；在打棉机里摩擦，而使棉花着火； 机器上轴承等摩擦发热起火；金属零件、机器上轴承等摩擦发热起火；金属零件、铁钉等落入粉碎机、反应器、提升机等设铁钉等落入粉碎机、反应器、提升机等设备内，由于铁器和机件的撞击起火；备内，

7、由于铁器和机件的撞击起火； 防止火花生成的措施防止火花生成的措施 机器上的轴承等转动部件，应保证有良好机器上的轴承等转动部件，应保证有良好的润滑及时加油，并经常清除附着的可燃的润滑及时加油，并经常清除附着的可燃污垢，机件摩擦部分污垢，机件摩擦部分 锤子、扳手等工具应用铍青铜或镀铜的钢锤子、扳手等工具应用铍青铜或镀铜的钢制作制作 为防止金属零件等落入设备或粉碎机里，为防止金属零件等落入设备或粉碎机里，在设备进料前应装磁力离析器，不宜使用在设备进料前应装磁力离析器，不宜使用磁力离析器的如特危险的硫、碳化钙等的磁力离析器的如特危险的硫、碳化钙等的破碎，应采用惰气保护破碎，应采用惰气保护 防止火花生成

8、的措施防止火花生成的措施 输送气体或液体的管道，应定期进行耐输送气体或液体的管道，应定期进行耐压试验，防止破裂或接口松脱喷射起火压试验，防止破裂或接口松脱喷射起火 凡是撞击或摩擦的两部分都应采用不同凡是撞击或摩擦的两部分都应采用不同的金属制成的金属制成( (如铜与钢如铜与钢) )，通风机冀应采，通风机冀应采用铜铝合金等不发生火花的材料制做用铜铝合金等不发生火花的材料制做 搬运金属容器，严禁在地上抛掷或拖拉，搬运金属容器，严禁在地上抛掷或拖拉，在容器可能碰撞部位复盖不发生火花的在容器可能碰撞部位复盖不发生火花的材料材料 防止火花生成的措施防止火花生成的措施 防爆生产厂房，应禁止穿带铁钉的鞋，地防

9、爆生产厂房，应禁止穿带铁钉的鞋，地面应铺不发火材料地坪面应铺不发火材料地坪 吊装盛有可燃气和液体的金属容器用吊车，吊装盛有可燃气和液体的金属容器用吊车，应经常重点检查，以防吊绳断裂、吊钩松应经常重点检查，以防吊绳断裂、吊钩松滑造成坠落冲击发火滑造成坠落冲击发火 在处理燃点较低或起爆能量较小的物质如在处理燃点较低或起爆能量较小的物质如二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、环氧乙烷、二硫化碳、乙醚、乙醛、汽油、环氧乙烷、乙炔等时，特别要注意不要发生摩擦和冲乙炔等时，特别要注意不要发生摩擦和冲击击 三、绝热压缩三、绝热压缩 绝热压缩的点燃现象，在柴油机中广为绝热压缩的点燃现象，在柴油机中广为应用。应用。 在爆

10、炸性物质的处理中，如果其中含有在爆炸性物质的处理中，如果其中含有微小气泡时，有可能受到绝热压缩，导微小气泡时，有可能受到绝热压缩，导致意想不到的爆炸事故。致意想不到的爆炸事故。 四、防止电气火花四、防止电气火花 电气火花种类电气火花种类 高电压的火花放电高电压的火花放电 弧光放电弧光放电 接点上的微弱火花接点上的微弱火花 爆炸性物质的分类爆炸性物质的分类 I I类：矿井甲烷；类：矿井甲烷； 类：工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾；类：工厂爆炸性气体、蒸气、薄雾； 类：爆炸性粉尘、易燃纤维。类：爆炸性粉尘、易燃纤维。 爆炸性气体分级爆炸性气体分级 矿井甲烷为矿井甲烷为级；级； 工厂爆炸性气体分成三级，即

11、工厂爆炸性气体分成三级，即A A、B B、C C； 这些物质按其引燃温度的不同又分为这些物质按其引燃温度的不同又分为T T1 1、T T2 2、T T3 3、T T4 4、T T5 5、T T6 6六组六组 爆炸性粉尘分级爆炸性粉尘分级 爆炸性粉尘（包括易燃纤维）按其物理爆炸性粉尘（包括易燃纤维）按其物理性质分为性质分为A A、B B两级；两级； 按自燃温度分为按自燃温度分为T T1-11-1、T T1-21-2、T T1-31-3三组。三组。 气体爆炸危险环境的分区气体爆炸危险环境的分区 0 0级区域（简称级区域（简称0 0区）：在正常情况下，区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物连续地、短时

12、间频繁爆炸性气体混合物连续地、短时间频繁地出现或长时间存在的场所。地出现或长时间存在的场所。 1 1级区域（简称级区域（简称1 1区）：在正常情况下，区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。爆炸性气体混合物有可能出现的场所。 2 2级区域（简称级区域（简称2 2区）：在正常情况下，区）：在正常情况下，爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正爆炸性气体混合物不能出现，仅在不正常情况下偶而短时间出现的场所。常情况下偶而短时间出现的场所。 粉尘爆炸危险环境的分区粉尘爆炸危险环境的分区 1010级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物，可能连续或

13、可燃纤维与空气的混合物，可能连续地、短时间内频繁地出现或长时间存在地、短时间内频繁地出现或长时间存在的场所。的场所。 1111级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘级区域：在正常情况下，爆炸性粉尘或可燃纤维与空气的混合物不能出现，或可燃纤维与空气的混合物不能出现，仅在不正常的情况下偶而短时间出现的仅在不正常的情况下偶而短时间出现的场所。场所。 防爆电气设备的分类防爆电气设备的分类 隔爆型（隔爆型（d d） 增安型（增安型（c c） 本质安全型（本质安全型（i i） 正压型（正压型（P P） 充油型（充油型（o o） 充砂型（充砂型（q q） 防爆特殊型（防爆特殊型（s s） 无火花型（无火花型（n

14、n） 防爆电气设备的防爆标志及选型防爆电气设备的防爆标志及选型 电气设备电气设备I I类隔爆型，标志为类隔爆型，标志为dIdI； 类隔爆型类隔爆型B B级级T3T3组其标志为组其标志为dBTdBT3 3； 类本质安全型类本质安全型IaIa级级B B级级T T5 5组，其标志为组，其标志为iaiaB BT T5 5。 主体为增安型，其他部件为隔爆型主体为增安型，其他部件为隔爆型B B级级T T4 4组，则其标志为组，则其标志为ededB BT T4 4。 第二节第二节 静电及其控制静电及其控制 工业中，常见的静电产生的情况有：工业中，常见的静电产生的情况有： 通过管道抽吸不导电的液体、通过管道抽

15、吸不导电的液体、 混合不能互溶的液体、混合不能互溶的液体、 用空气输送固体和泄漏的蒸气与没有接用空气输送固体和泄漏的蒸气与没有接地的导体接触。地的导体接触。 第二节第二节 静电及其控制静电及其控制 工厂中，对于可能存在可燃性蒸气的操作，工厂中，对于可能存在可燃性蒸气的操作，电荷积累超过电荷积累超过0.1mJ0.1mJ就被认为是危险的。就被认为是危险的。 该电量的静电很容易产生，在地毯上行走该电量的静电很容易产生，在地毯上行走所产生的静电积累平均为所产生的静电积累平均为20mJ20mJ，电压超过，电压超过了几千伏。了几千伏。一、静电的产生一、静电的产生 根据双电层概念，在两物质紧密接触后分根据双

16、电层概念，在两物质紧密接触后分离，当其接触间距达到或小于离，当其接触间距达到或小于25251010-8-8cmcm时，在其接触的界面上会产生电子的转移，时，在其接触的界面上会产生电子的转移，失去电子的物质带正电，得到电子的物质失去电子的物质带正电，得到电子的物质带负电。带负电。 电子的转移是靠电子的转移是靠“逸出功逸出功”来实现的。来实现的。 “逸出功逸出功” 就是一个自由电子从金属内转移到金属就是一个自由电子从金属内转移到金属外所需做的功，也称为功函数，用来表外所需做的功，也称为功函数，用来表示，单位为电子伏特（示，单位为电子伏特（eVeV）。）。 一般金属的功函数在一般金属的功函数在35e

17、V35eV之间。之间。 “逸出功逸出功” 逸出功高者带负电（获得电子），低者逸出功高者带负电（获得电子），低者带正电（失去电子）。带正电（失去电子）。 A A、B B两金属板由于逸出功不同，当紧密两金属板由于逸出功不同，当紧密接触分离后就带上了静电荷。接触分离后就带上了静电荷。 静电带电序列表静电带电序列表 表中偏（表中偏（+ +）端的功函数低，偏（）端的功函数低，偏（- -）端）端的功函数高，亦即是说处于前者的物质的功函数高，亦即是说处于前者的物质带正电，后者带负电。带正电，后者带负电。 二、静电的积聚及其影响二、静电的积聚及其影响因素因素 （一）静电的积聚（一）静电的积聚 接触和摩擦带电接

18、触和摩擦带电 双层带电双层带电 感应带电感应带电 输送带电输送带电 （二）静电积聚的影响因素（二）静电积聚的影响因素 1. 1. 电阻率电阻率 在研究固体带静电时，用表面电阻率在研究固体带静电时，用表面电阻率 研究液体带静电时，则用体电阻研究液体带静电时，则用体电阻 电阻率高的物体其导电性差，电子难以电阻率高的物体其导电性差，电子难以流失，自身也不易获得电子；流失，自身也不易获得电子； 电阻率低的物质，导电性能好，电子获电阻率低的物质，导电性能好，电子获得和流失均较容易。得和流失均较容易。 1. 1. 电阻率电阻率 电阻率在电阻率在1010111110101515cmcm者，极易积聚静者，极易

19、积聚静电，危害较大，是防静电的重点；电，危害较大，是防静电的重点； 至于电阻率大于至于电阻率大于10101515cmcm者，不易产生静者，不易产生静电，但若一旦产生静电，也较难消除。电，但若一旦产生静电，也较难消除。 2. 2. 介电常数介电常数 介电常数也称电容率，它同电阻率一起介电常数也称电容率，它同电阻率一起决定着静电产生的结果和状态。决定着静电产生的结果和状态。 当流体的相对介电常数超过当流体的相对介电常数超过2020，不论是，不论是管道连续输送还是贮运，当有接地装置管道连续输送还是贮运，当有接地装置时都不会产生静电积聚。时都不会产生静电积聚。 3. 3. 静电消散的半衰期静电消散的半

20、衰期t t1/21/2 静电愈不容易泄漏，危险性愈大。静电愈不容易泄漏，危险性愈大。 通常取带电体上静电电量泄漏到原来一通常取带电体上静电电量泄漏到原来一半所需要的时间叫静电消散半衰期。半所需要的时间叫静电消散半衰期。 半衰期是判断静电积聚的重要参数，静半衰期是判断静电积聚的重要参数，静电半衰期电半衰期t t1/21/20.012s0.012s的，可以认为其静的，可以认为其静电的积聚是安全的。电的积聚是安全的。 三、静电放电三、静电放电 火花放电火花放电 是两种金属物体间的放电。是两种金属物体间的放电。 传播电极放电传播电极放电 接地导电体接近由导电体做衬里的带电接地导电体接近由导电体做衬里的

21、带电绝缘体时的放电。绝缘体时的放电。 这些放电都具有较高的能量，能引燃可这些放电都具有较高的能量，能引燃可燃性气体和粉尘。燃性气体和粉尘。 尖端放电尖端放电 是发生在粉尘堆圆锥表面上的一种电极是发生在粉尘堆圆锥表面上的一种电极型放电。型放电。 高电阻率的粉尘（高电阻率的粉尘（10101010ohm mohm m） 粗糙颗粒的粉尘（直径粗糙颗粒的粉尘（直径1mm1mm） 具有高电荷质量比的粉尘具有高电荷质量比的粉尘 充装速度大于充装速度大于0.5kg/s0.5kg/s。 电刷放电电刷放电 是有着相对尖点的导电体（半径为是有着相对尖点的导电体（半径为0.10.1100mm100mm）与另外一个导电

22、体或带电的绝缘体）与另外一个导电体或带电的绝缘体表面之间的放电。表面之间的放电。 来自导电体的放电以像刷子的形状发光。来自导电体的放电以像刷子的形状发光。 放电强度没有点对点的火花放电强度强，放电强度没有点对点的火花放电强度强，不大可能引燃粉尘。不大可能引燃粉尘。 然而，电刷放电能引燃可燃性气体。然而，电刷放电能引燃可燃性气体。 电弧放电电弧放电 是来自粉尘上方空气中的云团放电。是来自粉尘上方空气中的云团放电。 由实验得知，类似闪电的放电，在体积由实验得知，类似闪电的放电，在体积小于小于60m60m3 3的容器或直径小于的容器或直径小于3m3m的塔中是的塔中是不会发生的。不会发生的。 电晕放电

23、电晕放电 同电刷放电类似。电极导体有尖点。同电刷放电类似。电极导体有尖点。 来自这种电极的放电具有足够的能量能来自这种电极的放电具有足够的能量能引燃最敏感的气体。引燃最敏感的气体。 四、流动电流四、流动电流 流动电流流动电流I IS S是流动的液体或固体将电子是流动的液体或固体将电子由一个表面转移至另一个表面所产生的由一个表面转移至另一个表面所产生的电子流动。电子流动。 当液体或固体流经管道（金属或玻璃）当液体或固体流经管道（金属或玻璃）时，静电在流动的物质上产生。时，静电在流动的物质上产生。 该电流同电路中的电流类似。该电流同电路中的电流类似。 uLudISexp110125松弛时间松弛时间

24、 松弛时间是电荷被泄漏驱散所需要的时间松弛时间是电荷被泄漏驱散所需要的时间 cr0五、静电电压差五、静电电压差 图图6-4 流体流动导致的加料管线上电荷的聚积流体流动导致的加料管线上电荷的聚积 从金属管线接地至玻璃管末端的电压，从金属管线接地至玻璃管末端的电压，由以下公式计算：由以下公式计算： RIVSALRC例例6-16-1 如图如图6-56-5中所示，计算的装料喷嘴和接地中所示，计算的装料喷嘴和接地储罐间形成的电压。另外，计算存储在储罐间形成的电压。另外，计算存储在喷嘴中的能量和积累在液体中的能量。喷嘴中的能量和积累在液体中的能量。分析说明在以下两个流速条件下的潜在分析说明在以下两个流速条

25、件下的潜在危害。（危害。（1 1）31gpm31gpm；（；（2 2）150gpm150gpm。已知。已知软管长度为软管长度为20ft20ft；软管直径为；软管直径为2in2in；液体；液体导电率为导电率为10-8mho/cm10-8mho/cm；介电常数为；介电常数为25.725.7；密度为密度为0.88g/cm0.88g/cm3 3。 六、电荷平衡六、电荷平衡 拥有数个进、出口管线的容器拥有数个进、出口管线的容器 六、电荷平衡六、电荷平衡 对于这类系统，需要用电荷平衡来建立对于这类系统，需要用电荷平衡来建立电荷和积累的能量的时间函数。电荷和积累的能量的时间函数。 通过考虑流入的电流、流出的

26、液体所携通过考虑流入的电流、流出的液体所携带的电荷，以及由于松弛所导致的电荷带的电荷，以及由于松弛所导致的电荷损失，来建立电荷平衡。损失，来建立电荷平衡。 nmoutjSiniSQIIdtdQ.,例例6-26-2 将甲苯充装入将甲苯充装入50,000gal50,000gal的大型容器内。的大型容器内。当容器充满一半时，计算充装操作期间当容器充满一半时，计算充装操作期间的的Q Q和和J J，其中：，其中：F = 100gpmF = 100gpm；I IS S = = 1.51.51010-7-7ampamp；液体传导率；液体传导率 = 10= 10-14 -14 mho/cmmho/cm；介电常

27、数；介电常数 = 2.4= 2.4。 例例6-36-3 图图6-76-7显示了一个内嵌的汽水阀将水由过程流体中移走。请计显示了一个内嵌的汽水阀将水由过程流体中移走。请计算：算： （1 1）当容器内液体刚好达到溢出线时的）当容器内液体刚好达到溢出线时的Q Q和和J J，容器初始为空。，容器初始为空。 （2 2）平衡条件（）平衡条件（t = t = ）下的）下的Q Q和和J.J. （3 3）如果平衡条件达到后就停止流动，将积累的电荷减少到）如果平衡条件达到后就停止流动，将积累的电荷减少到平衡电荷的一半所需的时间。平衡电荷的一半所需的时间。 （4 4）在平衡条件下，随放电而移走的电荷。）在平衡条件下

28、，随放电而移走的电荷。 已知：容器体积已知：容器体积 = 5gal= 5gal；甲苯流动速率；甲苯流动速率 = 100gpm = 100gpm ；流动电；流动电流流I IS S = 1.5 = 1.51010-7-7ampamp（由于管线内的过滤器而产生高值）；（由于管线内的过滤器而产生高值）；液体导电率液体导电率 = 10= 10-14-14mho/cmmho/cm；介电常数；介电常数 = 2.4= 2.4；初始容器电荷；初始容器电荷 = 2= 21010-7-7库仑库仑 七、静电的危害七、静电的危害 1 1、引起火灾爆炸、引起火灾爆炸 静电引起火灾爆炸的原因是静电放电火静电引起火灾爆炸的原

29、因是静电放电火花能量达到周围可燃物的最小点火能量花能量达到周围可燃物的最小点火能量而引起。而引起。 火花放电的能量是物体上的积聚的电量、火花放电的能量是物体上的积聚的电量、物体的电容和物体电压的函数。物体的电容和物体电压的函数。 22121CUQUE例例6-46-4 当向槽车中装苯时产生静电，测得静电当向槽车中装苯时产生静电，测得静电压为压为1000V1000V，电容为，电容为1.01.01010-9-9F F，如发生，如发生静电放电，问放电能量能否引起苯的燃静电放电，问放电能量能否引起苯的燃烧或爆炸烧或爆炸? ? 静电火花引起火灾爆炸事静电火花引起火灾爆炸事故必须具备下列条件故必须具备下列条

30、件 要具备产生静电的条件。要具备产生静电的条件。 要具备产生火花放电的电位。要具备产生火花放电的电位。 有能产生火花放电的条件。有能产生火花放电的条件。 放电火花有足够能量。放电火花有足够能量。 现场环境有易燃易爆混合物。现场环境有易燃易爆混合物。 图图6-8 最小引燃能与静电放电能量的比较最小引燃能与静电放电能量的比较 电击伤害电击伤害 生产过程中产生的静电所引起的电击一生产过程中产生的静电所引起的电击一般不致直接使人致命，般不致直接使人致命， 但由此造成二次事故，如电击使人坠落但由此造成二次事故，如电击使人坠落或摔倒，或引起工作人员精神紧张，妨或摔倒，或引起工作人员精神紧张，妨碍工作，甚至

31、产生其他危害，是不能忽碍工作，甚至产生其他危害，是不能忽视的。视的。 妨碍生产妨碍生产 由于静电力的存在，影响粉体的过滤和由于静电力的存在，影响粉体的过滤和输送；输送； 使纤维缠结、吸附尘土；使纤维缠结、吸附尘土； 静电火花使胶片感光，降低质量；静电火花使胶片感光，降低质量； 使电子自动仪器受干扰，甚至使无线电使电子自动仪器受干扰，甚至使无线电通讯受到破坏等。通讯受到破坏等。 易于形成高静电位的单元操作易于形成高静电位的单元操作 高电阻率液体如二硫化碳、苯、汽油等高电阻率液体如二硫化碳、苯、汽油等在管道输送或自容器转注时。在管道输送或自容器转注时。 压缩或液化气体，自喷嘴或裂缝喷出，压缩或液化

32、气体，自喷嘴或裂缝喷出，尤其当含有杂质（包括乳化液或悬浮固尤其当含有杂质（包括乳化液或悬浮固体）时。体）时。 某些粉体在管道中输送时。某些粉体在管道中输送时。 高电阻物料在搅拌、过滤、压碎、研磨、高电阻物料在搅拌、过滤、压碎、研磨、过筛时。过筛时。 传动带传动、皮带输送时。传动带传动、皮带输送时。 二物料压紧、剥离，胶片涂片时等。二物料压紧、剥离，胶片涂片时等。 八、静电的控制八、静电的控制 （一）从工艺上控制静电产生（一）从工艺上控制静电产生 1. 1. 合理设计与选材合理设计与选材 利用静电序列表，尽可能选用相互摩擦或利用静电序列表，尽可能选用相互摩擦或接触的两种物质的带电序列位置接近，以

33、接触的两种物质的带电序列位置接近，以降低静电产生；降低静电产生； 使物料与不同材料制成的设备相接触，产使物料与不同材料制成的设备相接触，产生不同电性的静电以消除物料所带静电。生不同电性的静电以消除物料所带静电。 1. 1. 合理设计与选材合理设计与选材 在有火灾爆炸危险场所，设备管道尽可能在有火灾爆炸危险场所，设备管道尽可能光滑平整无棱角，管径无骤变；光滑平整无棱角，管径无骤变； 皮带传动应用导电皮带，运转速度要慢，皮带传动应用导电皮带，运转速度要慢，要防止过载打滑、脱落，防止皮带与皮带要防止过载打滑、脱落，防止皮带与皮带罩相互摩擦；罩相互摩擦； 输送高电阻率液体应自底部注入或自器壁输送高电阻

34、率液体应自底部注入或自器壁缓缓流入器内；缓缓流入器内； 尽量减少过滤器，并安装在管路的起端尽量减少过滤器，并安装在管路的起端 2. 2. 松弛松弛 当将液体通过位于容器上部的管道抽吸到当将液体通过位于容器上部的管道抽吸到容器中时，分离过程产生流动电流是电荷容器中时，分离过程产生流动电流是电荷积累的基础。积累的基础。 在管道刚要进入储罐处，通过增加一个放在管道刚要进入储罐处，通过增加一个放大截面的管道，可能会相当大地减少静电大截面的管道，可能会相当大地减少静电危害。危害。 该控制提供了通过松弛来减少电荷的积累该控制提供了通过松弛来减少电荷的积累时间。时间。 2. 2. 松弛松弛 在实际情况中，发

35、现控制时间等于或大在实际情况中，发现控制时间等于或大于所计算得到的松弛时间的于所计算得到的松弛时间的1.51.5倍，该时倍，该时间对于消除电荷积累来说足够了。间对于消除电荷积累来说足够了。 因此，因此，“两倍松弛时间两倍松弛时间”准则提供的安准则提供的安全系数为全系数为4 4。 3. 3. 控制流速控制流速 对于液体物料的输送，通过控制流速可对于液体物料的输送，通过控制流速可限制静电的产生。限制静电的产生。 烃类油管管径与流速应满足如下关系烃类油管管径与流速应满足如下关系 0.64 原中石化总公司规定，铁路罐（槽）车原中石化总公司规定，铁路罐（槽）车浸没装油速度应满足下式关系：浸没装油速度应满

36、足下式关系： 汽车罐（槽）车浸设装油速度应满足汽车罐（槽）车浸设装油速度应满足 的关系。的关系。 dv28 . 0vd5 . 0vd4. 4. 控制杂质和水分控制杂质和水分 在油品输送过程中，当油料带有水分时，在油品输送过程中，当油料带有水分时，必须将流速限制在必须将流速限制在1m/s1m/s以下，否则，将以下，否则，将会产生危险的静电。会产生危险的静电。 5. 5. 控制温度控制温度 当不同温度油品混和时，由于温差，出当不同温度油品混和时，由于温差，出现扰动也会产生静电。现扰动也会产生静电。 （二）泄漏导走静电（二）泄漏导走静电 1. 1. 空气增湿空气增湿 在工艺条件允许的情况下，增加空气

37、相在工艺条件允许的情况下，增加空气相对湿度可以降低静电非导体的绝缘性。对湿度可以降低静电非导体的绝缘性。 一般相对湿度在一般相对湿度在8080时几乎不带静电，时几乎不带静电，在在7070时就能减少带静电的危险。时就能减少带静电的危险。 2. 2. 加抗静电剂加抗静电剂 加入抗静电剂使静电非导体增加吸湿性加入抗静电剂使静电非导体增加吸湿性或导电性，从而改变物质的电阻率，加或导电性，从而改变物质的电阻率，加速静电荷的泄漏。速静电荷的泄漏。 在传动带上涂一层工业甘油（在传动带上涂一层工业甘油（5050），），由于吸湿使皮带表面形成一层水膜，也由于吸湿使皮带表面形成一层水膜，也可达到防静电目的。可达到

38、防静电目的。 3. 3. 静电接地或连接静电接地或连接 静电接地是将带电物体的电荷通过接地静电接地是将带电物体的电荷通过接地导线迅速引入大地，避免出现高电位，导线迅速引入大地，避免出现高电位，这是消除对地电位差的一个基本措施。这是消除对地电位差的一个基本措施。 但它只能消除带电导体表面的自由电荷，但它只能消除带电导体表面的自由电荷，对非导体的静电荷，效果是不大的。对非导体的静电荷，效果是不大的。 应静电接地的一般对象应静电接地的一般对象 生产或加工易燃液体和可燃气体的设备及生产或加工易燃液体和可燃气体的设备及有关贮罐、气柜、输送管道、闸门、通风有关贮罐、气柜、输送管道、闸门、通风管及以金属丝网

39、、过滤器等；管及以金属丝网、过滤器等； 输送可燃性粉尘的管道和生产设备如混合输送可燃性粉尘的管道和生产设备如混合器、过滤器、压缩气、干燥器、吸收装置、器、过滤器、压缩气、干燥器、吸收装置、磨筛等；磨筛等； 注油或有机溶剂设备和油槽车，包括注油注油或有机溶剂设备和油槽车，包括注油栈桥、铁轨机、油桶、磅秤、加油管、漏栈桥、铁轨机、油桶、磅秤、加油管、漏斗、容器及装卸油的船舶等。斗、容器及装卸油的船舶等。 3. 3. 静电接地或连接静电接地或连接 为防止感应带电，凡有火灾爆炸危险场为防止感应带电，凡有火灾爆炸危险场所，对平行管道间距小于所，对平行管道间距小于10cm10cm时，每隔时，每隔10m10

40、m应有跨线；应有跨线； 金属梁柱、构架与管道、金属设备、平金属梁柱、构架与管道、金属设备、平台也应相互连接并接地。台也应相互连接并接地。 3. 3. 静电接地或连接静电接地或连接 连接和接地将整个系统的电压减少到地连接和接地将整个系统的电压减少到地面水平，或者零电压。面水平，或者零电压。 这也消除了系统各部分之间积累的电荷，这也消除了系统各部分之间积累的电荷，消除了潜在的静电火花。消除了潜在的静电火花。 图图6-9 储罐和容器的连接和接地方法储罐和容器的连接和接地方法 图图6-9 储罐和容器的连接和接地方法储罐和容器的连接和接地方法 图图6-9 储罐和容器的连接和接地方法储罐和容器的连接和接地

41、方法 图图6-10 阀门、管道和法兰的连接方法阀门、管道和法兰的连接方法 3. 3. 静电接地或连接静电接地或连接 玻璃和塑料衬里的容器，通过衬垫或金属玻璃和塑料衬里的容器，通过衬垫或金属探针接地。探针接地。 当操作具有低导电性的液体时，该技术无当操作具有低导电性的液体时，该技术无效。效。 这种情况下，充装管线应延伸到容器的底这种情况下，充装管线应延伸到容器的底部，以帮助消除来自充装操作中分离过程部，以帮助消除来自充装操作中分离过程导致的电荷（和聚集）。导致的电荷（和聚集）。 另外，充装速度应该足够低，以便使由流另外，充装速度应该足够低，以便使由流动电流产生的电荷最少。动电流产生的电荷最少。

42、图图6-11 玻璃衬里容器接地玻璃衬里容器接地 图图6-12 插入管是为了避免自由下落和静电电荷的积聚插入管是为了避免自由下落和静电电荷的积聚 4. 4. 浸渍管浸渍管 延伸的管线，有时也叫做浸渍腿，或浸延伸的管线，有时也叫做浸渍腿，或浸渍管，减少了当液体被允许自由下落时渍管，减少了当液体被允许自由下落时的静电积聚。的静电积聚。 然而当使用浸渍管时，必须十分小心，然而当使用浸渍管时，必须十分小心，要防止充装停止时，液体因虹吸而倒流要防止充装停止时，液体因虹吸而倒流出来。出来。 5. 5. 静置存放静置存放 装料时液面电压峰值常出现在停泵后装料时液面电压峰值常出现在停泵后5510s10s时间内，

43、然后逐步衰减，其过程随油时间内，然后逐步衰减，其过程随油品不同而异，因此停泵后不许马上检测、品不同而异，因此停泵后不许马上检测、取样。取样。 （三）采用中和电荷的方法（三）采用中和电荷的方法 这类方法主要是装静电消除器这类方法主要是装静电消除器( (也叫静电也叫静电中和器中和器) )。 静电中和器就是能产生相反电荷离子的静电中和器就是能产生相反电荷离子的装置。装置。 由于产生了相反电荷离子，物体上的静由于产生了相反电荷离子，物体上的静电荷得到相反符号电荷的中和，从而消电荷得到相反符号电荷的中和，从而消除静电的危害。除静电的危害。 （四）人体防静电（四）人体防静电 1. 1. 人体防静电措施人体

44、防静电措施 在工作时穿防静电工作鞋，电阻应小于在工作时穿防静电工作鞋，电阻应小于1 110108 8； 禁止穿羊毛或化纤厚袜；禁止穿羊毛或化纤厚袜； 穿防静电工作服或手套和帽子，不穿厚穿防静电工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服装。毛衣，可穿棉制品服装。 1. 1. 人体防静电措施人体防静电措施 在人体必须接地的场所，应有金属接地在人体必须接地的场所，应有金属接地棒，当手接触时即可导走人体静电。棒，当手接触时即可导走人体静电。 坐着工作，可在手腕上佩带接地腕带等。坐着工作，可在手腕上佩带接地腕带等。 2. 2. 导电工作地面导电工作地面 产生静电场所的工作地面应是静电的导产生静电场所的

45、工作地面应是静电的导体，其泄漏电阻既要小到防止人体积聚体，其泄漏电阻既要小到防止人体积聚静电，又要考虑不会由于误触动力电导静电，又要考虑不会由于误触动力电导致人体伤害。致人体伤害。 导电性地面通常指电阻率在导电性地面通常指电阻率在10106 6mm以下以下的材料制成的地面。的材料制成的地面。 2. 2. 导电工作地面导电工作地面 定时洒水方法使混凝土地面、嵌本地板定时洒水方法使混凝土地面、嵌本地板湿润，使橡胶、塑料贴面及油漆地面形湿润，使橡胶、塑料贴面及油漆地面形成水膜，增加导电性。成水膜，增加导电性。 每班洒水至少每班洒水至少1212次，当空气相对湿度次，当空气相对湿度在在3030以下时应多

46、洒几次。以下时应多洒几次。 3. 3. 安全操作安全操作 在工作中尽量不做与人体静电放电有影在工作中尽量不做与人体静电放电有影响的事，如在工作场所不穿脱衣服鞋帽响的事，如在工作场所不穿脱衣服鞋帽等。等。 在有静电危险场所操作、巡视、检查等在有静电危险场所操作、巡视、检查等活动时，不得携带与工作无关的金属物活动时，不得携带与工作无关的金属物品，如钥匙、硬币、手表、戒指等。品，如钥匙、硬币、手表、戒指等。 第三节第三节 惰化惰化 惰化是把惰性气体加入到可燃性混合气体惰化是把惰性气体加入到可燃性混合气体中，使氧气浓度减少到极限氧浓度（中，使氧气浓度减少到极限氧浓度（LOCLOC）以下的过程。以下的过

47、程。 惰性气体通常是氮气或二氧化碳，有时也惰性气体通常是氮气或二氧化碳，有时也用水蒸汽。用水蒸汽。 对于大多数气体，对于大多数气体，LOCLOC大约为大约为10%10%，对于大，对于大多数粉尘，多数粉尘，LOCLOC大约为大约为8%8%。 第三节第三节 惰化惰化 惰化最初是用惰性气体吹扫容器，以使惰化最初是用惰性气体吹扫容器，以使氧气浓度降至安全浓度以下。氧气浓度降至安全浓度以下。 通常使用的控制点比通常使用的控制点比LOCLOC低低4%4%，也就是说，也就是说，如果如果LOCLOC为为10%10%，那么控制点就是氧气浓，那么控制点就是氧气浓度为度为6%6%。 第三节第三节 惰化惰化 真空惰化

48、真空惰化 压力惰化压力惰化 压力压力- -真空联合惰化真空联合惰化 使用不纯的氮气进行真空和压力惰化使用不纯的氮气进行真空和压力惰化 吹扫惰化吹扫惰化 虹吸惰化虹吸惰化 1. 1. 真空惰化真空惰化 对于大型储罐不适用对于大型储罐不适用 因为，它们通常没有针对真空来进行设计，通因为，它们通常没有针对真空来进行设计，通常仅能承受几十毫米水柱的压力。常仅能承受几十毫米水柱的压力。 反应器通常是针对完全真空设计的，反应器通常是针对完全真空设计的， 对反应器来说，真空惰化是很普通的过程对反应器来说，真空惰化是很普通的过程。 真空惰化的步骤真空惰化的步骤 对容器抽真空直到达到需要的真空为止对容器抽真空直

49、到达到需要的真空为止 用诸如氮气或二氧化碳等惰性气体来消用诸如氮气或二氧化碳等惰性气体来消除真空，直到大气压力除真空，直到大气压力 重复步骤重复步骤和和，直到达到所需要的氧，直到达到所需要的氧化剂浓度。化剂浓度。 图图6-13 真空惰化循环真空惰化循环 1. 1. 真空惰化真空惰化 假设遵守理想气体状态方程，每一压力下假设遵守理想气体状态方程，每一压力下的总摩尔数为：的总摩尔数为： 低压低压P PL L和高压和高压P PH H下氧的摩尔数通常使用下氧的摩尔数通常使用DaltonDalton定律计算：定律计算： TRVPngHHTRVPngLLLLoxynyn01HHoxynyn011. 1.

50、真空惰化真空惰化 当真空被纯氮气消除后，氧的摩尔数与当真空被纯氮气消除后，氧的摩尔数与在真空状态下的一样，氮气的摩尔数增在真空状态下的一样，氮气的摩尔数增加。新的（低的）氧浓度为：加。新的（低的）氧浓度为： HILoxynny 1HLHLoxynnynny0211. 1. 真空惰化真空惰化 如果真空和惰化消除过程重复进行，第如果真空和惰化消除过程重复进行，第二次惰化后的浓度为：二次惰化后的浓度为： j次惰化循环后（即真空和消除）的浓度，次惰化循环后（即真空和消除）的浓度，由下面的普遍性方程给出：由下面的普遍性方程给出： 20122HLHLHLoxynnynnynnyjHLjHLjPPynnyy

51、001. 1. 真空惰化真空惰化 每一次循环所添加的氮气的总摩尔数为每一次循环所添加的氮气的总摩尔数为一常数。一常数。j j次循环后，氮气的总摩尔数为：次循环后，氮气的总摩尔数为： TRVPPjngLHN2例例6-56-5 使用真空惰化技术将使用真空惰化技术将1000gal1000gal容器内的氧容器内的氧气浓度降低至气浓度降低至1ppm1ppm。计算需要惰化的次。计算需要惰化的次数和所需要的氮气数量。温度为数和所需要的氮气数量。温度为7575，容器刚开始是在周围环境条件下充入空容器刚开始是在周围环境条件下充入空气。使用真空泵达到气。使用真空泵达到20mmHg20mmHg的绝对压力，的绝对压力

52、，随后真空被纯氮气消除，直到压力恢复随后真空被纯氮气消除，直到压力恢复至至1 1个绝对大气压。个绝对大气压。 2. 2. 压力惰化压力惰化 容器通过添加带压的惰性气体而得到压容器通过添加带压的惰性气体而得到压力惰化。力惰化。 添加的气体扩散并遍及整个容器后，与添加的气体扩散并遍及整个容器后，与大气相通，压力降至周围环境压力。大气相通，压力降至周围环境压力。 将氧化剂浓度降至所期望的浓度可能需将氧化剂浓度降至所期望的浓度可能需要一次以上的压力循环。要一次以上的压力循环。 2. 2. 压力惰化压力惰化2. 2. 压力惰化压力惰化 因为容器是使用纯氮气加压，因此，在因为容器是使用纯氮气加压，因此，在

53、加压过程中氧气的摩尔数不变，但摩尔加压过程中氧气的摩尔数不变，但摩尔百分比含量减少。百分比含量减少。 在降压过程中，容器内气体组成不变，在降压过程中，容器内气体组成不变，但总摩尔数减少。因而，氧气的摩尔百但总摩尔数减少。因而，氧气的摩尔百分比含量不变。分比含量不变。 2. 2. 压力惰化压力惰化 压力惰化较真空惰化的优点是潜在的循压力惰化较真空惰化的优点是潜在的循环时间减少了。环时间减少了。 加压过程比相对较慢的制造真空的过程加压过程比相对较慢的制造真空的过程要快的多。要快的多。 另外，随着绝对真空的减少，真空系统另外，随着绝对真空的减少，真空系统的容量急剧减少。的容量急剧减少。 然而，压力惰

54、化需要较多的惰性气体。然而，压力惰化需要较多的惰性气体。 例例6-66-6 使用压力惰化技术，将例题使用压力惰化技术，将例题6-56-5中的相同中的相同容器中的氧气浓度减少。计算使用压力容器中的氧气浓度减少。计算使用压力为为80psig80psig、温度为、温度为7575的纯氮气将氧气的纯氮气将氧气浓度降低至浓度降低至1ppm1ppm所需要的惰化次数。另所需要的惰化次数。另外，计算所需要的氮气总量。比较两种外，计算所需要的氮气总量。比较两种惰化过程所需要的氮气的数量。惰化过程所需要的氮气的数量。 3. 3. 压力压力- -真空联合惰化真空联合惰化 某些情况下，压力和真空两者可同时使某些情况下，

55、压力和真空两者可同时使用来惰化容器。用来惰化容器。 计算过程依赖于是否容器被首先抽空或计算过程依赖于是否容器被首先抽空或加压。加压。 图图6-15 初始加压的真空初始加压的真空-压力惰化压力惰化 3. 3. 压力压力- -真空联合惰化真空联合惰化 这种情况下，循环的开始定义为初始加这种情况下，循环的开始定义为初始加压的结束。压的结束。 如果初始氧气摩尔百分比为如果初始氧气摩尔百分比为0.210.21，初始，初始加压后的氧气摩尔百分比由下式给出：加压后的氧气摩尔百分比由下式给出： HPPy0021. 03. 3. 压力压力- -真空联合惰化真空联合惰化 在该点处，剩余的循环与压力惰化相同；在该点

56、处，剩余的循环与压力惰化相同； 然而，循环的次数然而，循环的次数j j为初始加压后的循环为初始加压后的循环次数。次数。 图图6-16 初始抽真空的真空初始抽真空的真空-压力惰化压力惰化 3. 3. 压力压力- -真空联合惰化真空联合惰化 这种情况下，循环的开始定义为初始抽真这种情况下，循环的开始定义为初始抽真空的结束。空的结束。 该点处的氧气摩尔百分比与初始摩尔百分该点处的氧气摩尔百分比与初始摩尔百分比相同。比相同。 另外，剩余的循环同真空惰化操作相同，另外，剩余的循环同真空惰化操作相同， 然而，循环次数然而，循环次数j j是初始抽真空后的循环是初始抽真空后的循环次数。次数。 4. 4. 使用

57、不纯的氮气进行真使用不纯的氮气进行真空和压力惰化空和压力惰化 为真空和压力惰化而建立的方程，仅能为真空和压力惰化而建立的方程，仅能应用于纯氮气的情况。应用于纯氮气的情况。 如今的许多氮气分离过程并不能提供纯如今的许多氮气分离过程并不能提供纯净的氮气，它们提供的氮气典型值为净的氮气，它们提供的氮气典型值为98%98%及以上。及以上。 4. 4. 使用不纯的氮气进行真使用不纯的氮气进行真空和压力惰化空和压力惰化 假设氮气中含有恒定摩尔百分比为假设氮气中含有恒定摩尔百分比为y yoxyoxy的氧的氧气。气。 对于压力惰化过程，初次加压后，氧气的对于压力惰化过程，初次加压后，氧气的总摩尔数为初始摩尔数

58、加上包含在氮气中总摩尔数为初始摩尔数加上包含在氮气中的氧气的摩尔数，其值为：的氧气的摩尔数，其值为： TRVPPyTRVPyngLHoxygLoxy04. 4. 使用不纯的氮气进行真使用不纯的氮气进行真空和压力惰化空和压力惰化 初次加压后，容器内的总摩尔数由方程初次加压后，容器内的总摩尔数由方程6-136-13给出。给出。 因此，该循环结束后氧气的摩尔百分比因此，该循环结束后氧气的摩尔百分比为：为： HLoxyHLtotoxyPPyPPynny1014. 4. 使用不纯的氮气进行真使用不纯的氮气进行真空和压力惰化空和压力惰化 对于第对于第j j次压力循环后的氧气浓度，该结次压力循环后的氧气浓度

59、，该结果可普遍化为以下递归方程和普遍化方果可普遍化为以下递归方程和普遍化方程：程： HLoxyHLjjPPyPPyy11oxyjHLoxyjyyPPyy05. 5. 各种压力和真空惰化过各种压力和真空惰化过程的优缺点程的优缺点 压力惰化较快，因为压力差较大；压力惰化较快，因为压力差较大； 然而，压力惰化比真空惰化需要使用更多然而，压力惰化比真空惰化需要使用更多的惰性气体。的惰性气体。 真空惰化使用较少的惰性气体，因为氧气真空惰化使用较少的惰性气体，因为氧气浓度主要由抽真空来减少。浓度主要由抽真空来减少。 当真空和压力联合惰化时，同压力惰化相当真空和压力联合惰化时，同压力惰化相比，使用的氮气较少

60、，尤其是如果初始循比，使用的氮气较少，尤其是如果初始循环为真空循环时。环为真空循环时。 6. 6. 吹扫惰化吹扫惰化 吹扫惰化过程是在一个开口处将惰化气体加吹扫惰化过程是在一个开口处将惰化气体加入到容器内，并从另外一个开口处将混合气入到容器内，并从另外一个开口处将混合气体从容器内抽出到环境中。体从容器内抽出到环境中。 当容器或设备没有针对压力或真空划分等级当容器或设备没有针对压力或真空划分等级时时, ,通常使用该惰化过程；通常使用该惰化过程； 惰化气体在大气环境压力下被加入和抽出。惰化气体在大气环境压力下被加入和抽出。 6. 6. 吹扫惰化吹扫惰化 假设气体在容器内完全混合、温度和压假设气体在