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1、简析油品的静电危害及防范措施韩玲 (中石化股份有限公司天津分公司安全环保部)1前言随着石油化工行业的不断发展，油品的生产储运能力不断增大随之产生的潜在危险能 量也越来越大，据有关资料介绍火灾爆炸事故约有10属于静电事故。油品静电事故造成 的破坏性很大，影响面也很广，尤以爆炸及火灾引起的损害更为严重。近年来油品在储存和 运输过程中由于静宅原因引发的事敌对有发生。例如：某炼油厂联合二车间回收工段的催化汽油碱渣罐正在加温蒸煮(盘管加热)期间， 突然罐顶爆响喷出一股高约10米的汽油柱，紧接着又声巨响，项盖整体从罐项边缘的焊 缝处爆裂掀开，罐底边沿两处各有一条长约20cm的裂缝，罐内钢质浮球挣断连接的不
2、锈钢 钢丝绳飞出罐外。经分析事故原因有两个：第一、罐内存有45米高的碱渣，其中混带有催 化汽油，已经过16h的蒸煮，罐内空间形成可燃气体。第二、该罐设有浮球液位计，但支捧 滑轮己锈蚀转动不灵，钢丝绳与滑轮接触不良，导电性差，浮球在罐内无固定轨道，随热 碱渣的波动而漂晃当时，浮球已形成独立电场，将积聚的静宅荷随着漂晃；向对地放电， 引燃起爆。可见，仅由一个静电火花，就可能使料仓、大型储油罐、炼油装置、油轮或油品运输车 辆毁于一旦。因此，在油品的储运过程中，如何控制和减少油品静电引发的火灾和爆炸事故， 已经成为安全工作的一项重要课题。2油品带电原理分析21固一液相界面的偶电层原理 固液相界面的偶屯
3、层的形成是一个复杂的物理化学过程，概括起来说，形成偶屯层的直接原因是正、负离子的转移。这个转移与介质表面不平衡力场等原因形成的电化学反应有关。 归纳起来主要有三个方面；211离子的吸附。液体介质可以通过不同途径离解成正、负离子。当液、固二相接触时， 流体中一种极性的离子被吸引并依附在固体表面，使固体带有电荷，而液体带有反极性的电 荷。这种非静电力的吸附，不论是化学吸附或是物理吸附都是液体偶电层构成的第一个原因。212金属表面分子的电离。当金属浸入水或高介电常数的液体中时，极性很大的水分子或 极性溶剂分子与金属上的离子相吸而发生永化或溶剂化作用，使些金属离子进入承溶液31-中。金属正离子进入液体
4、，剩余的电子留在金属上而使金属带负电荷，结果金属与溶液间形 成电位。213固体表面吸附分子。金属表面吸附具有偶极矩的分子，使其定向排列；或吸附表面活性粒子、有机分子等也是造成电位差及偶电层的一个原因。22油品中的起电现象分析221油品在油管中流动时的起电 油品在油管中流动形成液相与固相接触、分离的条件。轻质燃料油通过油管、过滤器、泵等设备流动时，接触与分离的现象连续发生，使被输送的油品带电。油品带电来源于固一液相界面的偶电层。如果带电油品流入油罐，则使油罐内油品带电， 油罐的内壁要感应出与油品符号相反、电量相等的静电：油罐的外壁则出现了与油品带电符 号相同的等量静电。如果油罐接地，则油罐外壁的
5、静电流入大地，油罐内壁的静电因与油品 中的电荷相吸引留在油罐的内壁。虽然管线中的流动电流很小，约为i0“A，但由于油罐的 体积大，电容小，往往形成几千至几万伏的油面电位。222水滴在油品中的沉降起电因为水和油都含有杂质，它们会离解成带电离子，因此水和油的界面处也形成偶电层。 当水滴和油做相对运动时，使油和水带上不同的电荷。223油品溅泼(冲击)在其他物体上时的起电 油品从管线口喷出后。会遇到板或壁，使油品向上飞溅成许多微小的液滴，形成一层薄 雾，这层薄雾在接触面处形成偶电层。如轻质油品经过顶部注入口给储罐或油罐车装油，油 柱下落时对油罐或油面进行冲击，引起飞沫、气泡和雾滴而带电。224喷射起电
6、 当固态或液态微粒从有压力的喷嘴或管口喷出时，接触界面形成偶电层，相对分离时，喷嘴和微粒带上了不同的电荷。3油品产生静电的特性及危害31油品产生静电的特性：311油品在管线中流动所产生的流动电流和电荷密度的饱和值与油品流速的二次方成正 比。当油品在层流时，产生的静电量只与流速成正比，且与管线内径大小无关：当油品紊流 时，产生的静电量与流速的175次方成正比，且与管线内径的075次方成正比。312油品的带电量与输送过程中受到摩擦机会的多少和摩擦力的大小成正比。管线内壁越 粗糙，油品与管线内壁的接触面积越大，冲击和分离的机会越多，流动电流越大。313油品中混入水分时，不论是在管线中流动，还是搅拌、
7、喷射以及在油罐中都会产生附32加静电，增加了带电危险。水珠在油品中沉降过程中也会产生静电。水不是直接与油品作用 增加静电，而是通过对油品内所含杂质的作用起间接的影响。当油品中混入的水分在1 一5时最危险。314一般油品的温度越高，产生的电荷越多(柴油的特性与之相反)。3 15空气的相对湿度越高。静电荷产生量越少。316油品中含有杂质时，静电荷显著增加。317油品电阻率过高或过低都不会带上较多的电荷，当电阻率在101L一1012Qnt左右范围内油品产生的静电最危险。318非金属或绝缘性管道比金属管道产生的静电多，即使将管线接地，也会积累危险的静 电。32静电的危害：321爆炸和火灾 爆炸和火灾是
8、静电最大的危害。静电能量虽然不大，但因其电压很高而容易发生放电。当带电体与不带电或静电电位低的物体互相接近时，如果电位差达到300V以上，就会出现 火花放电。静电放电的火花能量若己达到周围可燃物的最小着火能量，而且可燃物在空气 中的浓度达到爆炸极限，就会立即发生燃烧或爆炸。3、22静电电击对人体趵危害 静电电击只发生在瞬间，通过人体的电流为瞬时冲击电流，其危害主要表现在三个方面：直接伤害、二次伤害、精神紧张，人体遭受电击时，会精神紧张。发生误操作，高空坠落、 摔伤或触碰机械造成伤害等后果。4消除油品静电产生的措施4 1消除静电事故的措施411减少静电荷的产生4，111控制流速我国对油罐车装油实
9、验表明：平均流速为26ms时，捌得油面电位为2300V；当平均流速为17ms时，油面电位为580V因此，控制流速成为减少油品静电产生的有效措施，我国石油库设计规范6BJ74-84规定。汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不大于45ms。4112控制加油方式液体石油产品静电安全规程(GBl3348一92)中第513条规定，轻质油品的进油出油 口必须接近油罐底部。一33实验表明，顶部喷溅装油产生的静电量与底部进油产生的静电量之比为2：i。顶部装 油还会使油面局部电荷较为集中，容易发生放电，因此油罐底部装油比顶部装油安全的多。4113防止不同油品相混或油品含水和空气 油品含水和空气时会使静电量增加。利
10、用压缩空气进行油品的通风调和是十分危险的。另一类危险的混油现象是向有汽油或其它轻油底的容器中注入重油，引起的事故在油库及炼 油厂时有发生。据国外资料记载，汽油车装柴油发生事故中静电火灾占60。事故的原因除 了混油增加带电能力外，还因为柴油、燃料油等都属于低蒸汽压油品，其闪点都在38“c以 上，在正常情况下，它们在低于其闪点温度下输送不会有火灾危险。但是如果将这种油品注 入装有低闪点油品的容器内，重质油就会吸收轻质油的蒸汽而减少了容器内气体空间混合气 体中油蒸汽的浓度，使得未充满液体的空间由原来充满轻质油气体(即超过爆炸极限)转变 为合乎爆炸浓度的油蒸汽和空气的混合气体。这时出现火源(静电放电)
11、即可引爆。所以为 了保证安全，防止不同油品相混合，在油罐(油罐车、油舱)换装油品时一定要清洗。4114经过过滤器时，油品要有足够的漏电时间过滤器是一个静电发生源，为了避免把大量电荷注入容器，在接有过滤器的油品管线， 在其出口要留有一定长度或流经一定时间，将电贺泄漏掉，再注入容器。通常规定经过过滤 器的油品要30s以上的缓和时间。412加速静电的泄漏，防止或减少静电的积聚4121接地和跨接油罐区和油品作业区的管与管、管与罐、罐上的金属部件及其附件必须按标准要求设置接地及跨接设施。41211接地是泄漏设备静电电荷的措施，接地电阻一般兼顾防雷接地的要求，接地电阻 不能大于100。41212跨接是保证
12、系统各个部分都处于接地状态的措施。管线法兰之间、零部件与管线 之间、管线与设备的活动连接部分、浮顶油罐的浮项等。跨节电阻不得大于003 o。如果 法兰的连接螺栓超过五个，则可以不进行跨接，但法兰间的接触电阻不得太于o030。跨 接的目的，除了保证系统各部分充分接地之外，还可以防止设备接地不连续处在加油中出现 跳火的现象。4122添加抗静电添加剂 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。抗静电添加剂的作用不是“抗”静电，而是加入微量的这种物质时，可以成十倍、成百倍地增加油品的电导率，使其电荷得不到积聚，加速静电泄漏，消除静电34危险。41
13、23设置静电缓和器 静电缓和器是一个装在管绫上豹金属容器，可以看成一个扩大直径的管线段。带电油品在进入容器之前先进入该装置中使流速减慢，使油品有一个相对的停留时间，大部分电荷在 这个时间内趋向管壁，流向大地，从而大大减少了进入容器的电荷，这就是缓和作用。4 124设置静电消除器 静电消除器又叫静电中和器它是消除或减少带电体电荷的装置。其原理是静电消除器所产生的电子和离子与带电体上相反符号的电荷中和，从而消除静电的危险。在油罐的扶梯 口处以及油罐上部的采样口附近必须安装人体静电消除器。4T3消除火花放电 从设备设施的设计选用、工艺操作以及人体带电等方面考虑产生电位差放电的可能性，严格选用装油鹤管
14、、严格控制装油操作及延迟时间、严格规范人体劳保用品的配备，从而杜 绝火花火花放电。4131消除油面电荷局部集中放电 油品液面上方有金属突出物或者油面上有浮游导体例如液面浮子、量油筒、垫片等金属物。液面处积聚的局部电荷密度就越高，容易发生放电。4，132消除碰撞祁摩擦火花，若油罐的量油孔口没用有色金属制作，钢尺放入或拉出时易与量油孔口边缘摩擦而发生 火花，引燃油罐内油蒸汽；用钢铁造的工具开启油罐孔口或搬运时相互撞击产生火花易引燃 泄漏的油蒸汽：装卸油鹤管头部(不是有色金属制作的)与油罐或油船舱口撞击产生火星引 燃油蒸汽；铁路车辆“研轴”、油泵空转造成壳体过热引燃油蒸汽。因此，量油孔口必须采用有色
15、金属制作：开启油罐孔一定采用防爆工具。总之在油罐区 作业时必须避免金属的碰撞火花作业，操作人员不能穿戴有金属钉的鞋。4，7。3消除电气火花 油罐区的主要电气设备因短路、漏电、过负荷等故障，产生电弧、电火花、高热极易引燃引爆油品或油蒸汽。因此电气设备必须选用足够的防爆等级。并且要严格按照标准进行安 装，错误的安装与连接影响电气的防爆性能。414防止可燃或爆炸性气体的形成 为了防止爆炸混合气体的形成，应安装防爆呼吸阀，密闭迸油，有条件的可以在油面空间充满惰性气体。油罐区安装可燃气体报警器。5结束语35为了避免油品静电火灾，在日常的工作中要严格执行以下防止油品静电的操作方法：51选用自身具有防静电功
16、能的采样绳、采样壶和测温盒。对 金属材质制作的取样器、 测温器及检尺等在操作中应接地。采样、测温禁止采用两种不同材质(导电性能不同的材质， 如金属器具和尼龙绳索)的检尺、工具进行作业。52进行检尺、采样、测温等操作时，不得猛拉快提，上提速度不得大于05ms，下落速 度不得大于ims。53当设备在灌装、循环或搅拌等工作过程中，禁止进行取样、检尺或测温等现场操作。在 设备停止工作后，需静置一段时间才允许进行上述操作。54在储罐、罐车等大型容器内，油品表面，不允许存在不接地的导电性漂浮物。55装过汽油的容器不能装煤油。56油罐汽车在装卸过程中应采用专用的接地导线(可卷式)，夹子和接地端子将罐车与装卸 设备相互联接起来。接地线的联接，应在油罐开盖以前进行；接
