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1、化工安全化工安全 4 火灾爆炸事故的 技术预防措施 (三) 化工安全第4章 课程课件 24.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施 内内 容容 4.5.1 静电的产生与静电电荷的积累 4.5.2 静电的危害及引发燃烧爆炸事故的条件 4.5.3 人体静电 4.5.4 粉状物料输送过程中产生的静电 4.5.5 液体在管道内流动产生的静电 4.5.6 预防和控制静电危害的技术措施4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施3有关防范静电危害的标准有关防范静电危害的标准防止静电事故通则GB 12158-2006 液体石油产品静电安全规程GB 13348-92 石油化工静电接地
2、设计规范SH 3097-2000 静电作业规范NFPA 77（2000版） 静电安全指南（日本1988） NFPA （ National Fire Protection Association ）美国防火协会标准 4详细了解静电的参考书 刘尚合等静电理论与防护 北京： 兵器工业出版社，1999 刘尚合等静电放电及危害防护 北京 ：北京邮电大学出版社，20044.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施54.5.14.5.1 静电的产生与静电电荷的静电的产生与静电电荷的 积累积累 静电是指绝缘物质（或孤立导体）上携 带的相对静止的电荷。 静电电荷是由不同物体接触接触- -分离分离时产
3、生 的。 静电电荷只能聚积于物体的表面上，不 能象在导体里的电流那样容易流动，因 而称之为静电。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施6（1）静电的产生机理 电子挣脱原子核的束缚所需要的最小最小能 量称为电子逸出功（又称为功函数）。 它反映了原子核对电子的束缚力或者吸 引力的大小，不同原子或者说是不同物 质的电子逸出功是不相同的。 4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施7 当两种物体在一起互相摩擦，两者作相 距小于2510-8cm的紧密接触时，电子受 到相反两个方向的作用力，作用力之差 净作用力就是电子逸出功之差。 25102510-8-8cm=cm=2.5
4、nm2.5nm，是材料间可以发生电，是材料间可以发生电 荷转移或电荷交换的距离最大距离荷转移或电荷交换的距离最大距离。 8由于两物体各自带有电荷相反的静电荷 ，就形成了双电层。电子逸出功不同的物质接触形成双电层电子逸出功大的物质带负电荷那一种物质的电子 逸出功大？4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施平衡状态平衡状态9 双电层还不是静电； 当两物质作相对运动，如固体间相互摩 擦、液体在管道中流动、粉状物料在布 袋中滑动，部分电子来不及复位就随物 质离开了，就各自带上了净电荷静 电。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施10静电的产生过程4.5 4.5 静电的
5、危害及防范措施静电的危害及防范措施跑的速度慢，没有赶上汽车！ 静电电荷的量与相接触的两物质的电子 逸出功之差有关，差别越大即性质相差 越大，静电电荷越多； 同时还与移动速度大小有关，速度越大 ，静电电荷越多。114.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施12静电带电序列北川序列 （十）玻璃一头发一尼龙一羊毛一人造纤维一绸布一 醋酸人造丝一奥纶一纸浆和滤纸一黑橡胶一维尼纶一 可耐尼龙一赛璐路一玻璃纸一聚苯乙烯一聚四氟乙烯 （一） 绸布与玻璃棒摩擦带正（十）电荷，而 与聚四氟乙烯摩擦带负（一）电荷 4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施13（2）静电的积累与泄漏 产
6、生的静电电荷也能通过导体泄漏掉，泄漏的 快慢与物质的电阻率大小有关，只有当物体是 绝缘材料、或物体表面是绝缘材料或由被绝缘 材料隔离的导电材料构成时，才能在其表面上 积累（积聚）电荷。否则，产生的静电会很快 泄漏掉而不能积聚起来。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施14 这里所说的绝缘材料，是指电阻率大于 10l0cm的材料。 电阻率在10l01015 cm之间者容易产生静电 ，是防静电工作的重点对象； 当电阻率大于1015 cm时，物体就不易产生静 电，但一旦带有静电，就难以消除。 物体电阻率106108cm的材料为导静电材料 ，即使上面带上电荷，也可瞬间消失。4.5 4
7、.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施 物体的电阻率小于1104m时属于静电静电 导体导体； 电阻率大于11011m时属于静电非导体静电非导体 ； 介于二者之间时属于静电亚导体静电亚导体； 人体电阻在103数量级及以下，属于静 电导体。154.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施 表面电阻率表面电阻率定义为单位宽度、单位长度 材料的表面电阻值，即正方形材料两对 边间的表面电阻，单位为欧姆（）。 体电阻率体电阻率定义为单位截面积、单位长度 立方体材料两个相对面间的电阻，单位 为m或cm。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施17几种液体的电阻率 4.5
8、4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施名称电电阻率 cm名称电电阻率 cm乙烷烷 石油 醚醚 煤油 庚烷烷 轻轻油 二硫 化碳 二甲 苯 甲苯 汽油 苯1.0108 8.41014 7.31014 4.91013 1.31014 3.91013 3.01013 2.71013 2.51013 1.61013三氯氯 乙烯烯 乙醚醚 乙醇 正丁 醇 丙酮酮 醋酸 乙酯酯 甲醇 醋酸 甲酯酯 蒸馏馏 水 异丙 醇6.11011 5.61011 7.4108 1.1103 1.7107 1.7107 2.3106 2.9105 1.0106 2.810918 介电常数也反映电荷泄漏与积累的快
9、慢，当 流体的相对介电常数超过20，不论是管道连续 输送还是贮运，当有接地装置时都不会产生静 电积聚。 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tl/2。静电消散的半衰 期越长，静电愈不容易泄漏，危俭性愈大。 半衰期与液体的介电常数及电阻率成正比 ，液体的半衰期可用下式计算： t1/26.510-14 对于固体带电物质，半衰期可用下式求得：t 1/20.69RC4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施19 半衰期反映静电消散的快慢，它是判断 静电积聚的重要参数。 在有些国家根据他们的经验，规定静电 半衰期tl/20.012s的，可以认为其静电 的积聚是安全的
10、。 在此条件下即使产生静电，也不致积聚 起来。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施20某些液体的、v与t 1/2的关系 4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施名称介电电常 数电电阻 率 v/ cm半衰期t 1/2s己烷烷 二甲 苯 甲苯 苯 庚烷烷 乙醇 甲醇 水 异丙 醇1.9 2.4 2.4 2.3 2.0 25.7 33.7 80.4 25.011010 31013 2.71 013 1.61 013 4.91 013 7.41 08 2.31 06 1106 2.81 051.2105 4.6106 4.1106 2.4106 6.4106 1.2
11、10-3 5.010-6 4.910-8 410-321（3）影响静电产生的因素及静电的特点 影响静电影响静电产生产生的因素的因素 凡是加快液体线性流速、增加湍流程度 、混入互不相溶的液体的因素，如流速 、管径、管材种类、管内壁粗糙度、弯 头多少、滤网密度与材质、油中有水等 都影响产生静电电荷的速度。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施22影响静电影响静电泄漏泄漏的因素的因素 影响静电泄漏的因素就影响静电积累， 如管道材料或相关物质的电阻率、法兰 间是否电气连接、有无静电接地、接地 电阻大小、空气湿度、带电物质对水的 亲和度等。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害
12、及防范措施23静电与工业用电的区别静电与工业用电的区别内容静电工业用电产生方式接触、分离电磁感应空间积蓄的能量 密度小于45 J/m3 106 J/m3 电位高达几千伏甚至 上万伏 220伏或380伏 电流强度 微安（A）数量 级 安培（A）数量级 如此高电位的带电体若与零电位或低电位物体接触形成 不大的间隙时，极易产生静电放电火花。 4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施24部分工序或场所的静电电位数值 电影胶片制造 15kV及以上 橡胶制造及人造革制造 1015kV 细小颗粒的研磨，有粉尘的工序 1015kV 喷漆 l0kV 赛璐珞的摩擦 40kV 橡胶输送带的运转（4m
13、/s） 45kV 含沥青的汽油通过丝织品滤网时 335kV4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施254.5.2 4.5.2 静电的危害及引发燃烧爆炸静电的危害及引发燃烧爆炸 事故的条件事故的条件（1）静电的危害 （2）静电引发燃烧爆炸事故的条件4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施264.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施27（1）静电的危害引发燃烧和爆炸 火花放电是发生在液态或固态导体之间的放电 。 其特征是有明亮的放电通道，通道内有密度很 高的电流，使其中的气体完全电离。 放电很快且有很响的爆裂声。 两导体之间的电场强度超过击穿强度时，
14、就会 发生火花放电。 因为发生放电的是导体，所有电荷几乎全部进 入火花，即火花几乎消耗掉所有的静电能量。 4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施284.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施294.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施30 当导体上有曲率半径很小的尖端时，即 发生电晕放电。 电晕放电不一定指向某一特定方向。电 晕放电时，尖端附近的场强很强，尖端 附近气体发生电离，电荷可离开导体； 而远离尖端处场强急剧减弱，电离不完 全，只能形成微小电流。 电晕放电的特征是伴有嘶嘶的响声，有 时有微弱的辉光。 4.5 4.5 静电的危害及防范措施静
15、电的危害及防范措施31 刷形放电发生在非导体和导体之间，是 自非导体上的许多点发出短小火花的放 电。火花是由非导体表面能够流入其中 的电荷引起的。其放电总体经常有刷子 似的形状。刷形放电的局部能量可能具 有引燃能力。4.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施324.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施334.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施344.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施354.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施 场致发射放电是从物体表面发射出电子 的放电。其放电能量很小，因此，只有 涉及敏感度很高的易爆物品时，才具有 危险。 364.5 4.5 静电的危害及防范措施静电的危害及防范措施37 当悬浮在空气中的带电粒子形成大范围 、高电荷密度的电荷云时，会发生闪雷 状的所谓雷形放电。 受压液
