《电气防火技术 教学课件 ppt 作者 高庆敏 第11章_静电危害及其防护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电气防火技术 教学课件 ppt 作者 高庆敏 第11章_静电危害及其防护（151页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第11章 静电危害及其防护,11.1,静电的特点和危害,静电的产生、积聚和消散,11.2,防止静电危害的基本措施,11.3,2,内容提要：,本章通过与静电学有关的电学知识介绍，阐述固体、粉体等物质在生产加工、贮运中静电的产生、积聚和消散的物理过程，论述了静电的危害及其防护措施。 本章重点： 1.静电的危害； 2.静电产生、积聚及消散过程； 3.防止静电的具体措施。,随着石化企业及其他工业领域规模和范围的不断扩大，有案可查的静电事故不断发生。仅由一个静电火花，就可能使大型储油罐、炼油装置、油轮或油车毁于一旦。,据有关资料介绍，火灾爆炸事故约有10%属于静电事故。例如，某油库一个2000m的金
2、属固定顶立式油罐，采用称重仪计量，将塑料管缆安装在油罐量油孔内，由于风速达4m/s，使塑料管缆带静电，与相邻的金属管产生火花放电，将汽油点燃产生爆炸，整个油罐被破坏，造成大面积火灾。1988年某油库收油时，由于静电放电引爆罐内油气，造成1人死亡、7人受伤、整个灌区被毁坏的大事故。,5,为减少或杜绝静电事故的发生，许多国家在进行调查统计、科学研究和试验分析的基础上制定出相应的防静电规范和指导性文件。2007年美国国家防火协会制定了静电学的推荐实施规程;,1978年日本产业安全研究所制定了静电安全指南指导性文件；原西德在化学职业工会的倡导下，制定了静电规范和防爆安全准则； 南澳大利亚于1970年制
3、定了静电规范；国际油罐和中转油库安全小组出版了国际油罐相中转油库安全指南，均可作为防静电规范和参考准则。,案例1,2000年10月31日14时45分，河南某石化厂机修车间一名女职工提着一带塑料柄挂钩的方形铁桶，到炼油催化粗汽油阀取样口下，打算放一些汽油作为清洗工具用，当该女职工将铁桶挂到取样阀门上，打开手阀放油不久，油桶着火。现场一技术员见状，迅速打开旁边的事故消防蒸汽软管，该女职工在消防蒸汽的掩护下，很快关掉了取样阀门，并和该技术员一起，用干粉灭火器和消防毛毡将火扑灭。 这是一起典型的由于阀门开度过大，汽油流速过快而导致静电荷积聚，静电放电产生火花而引发的事故，虽然现场扑救及时得当，没有让事
4、态进一步扩大而造成危害，,案例2,2006年4月30日，某油运公司油罐汽车在某油库用鹤管灌装E10车用90号乙醇汽油过程中，油罐车灌装口突然起火。灌装工和油罐汽车驾驶员迅速利用放在灌装口附近及微机控制显示器房内的石棉被将火扑灭，未造成任何损失。 事故原因 这是一起静电荷积聚引发的火灾事故。,案例3,2012年3月27日，宁德福鼎市贯岭镇104国道旁，一家油墨厂发生火灾，火势蔓延至露天堆放的20余桶醋酸乙酯原料，引发爆炸，危及厂房内的油墨成品和半成品。所幸，当地消防部门及时赶到，没有造成人员伤亡。,案例4,2010年2月30日上午7点52分，金山区漕泾镇合展路188号上海凯兰达实业公司发生火灾，
5、所幸没有造成人员伤亡。 火灾初步原因为该企业员工在生产开工前，做例行清洗准备工作时静电引起的火灾,案例5,2011年8月29日上午10时06分，中石油大连石化分公司储油罐发生火灾。目前伤亡情况未知，据悉，事故原因是工作人员操作过程中发生静电起火引发爆炸。,案例6,2011年1月7日下午，中石油兰州石化303厂原料罐区石脑油罐发生闪爆着火事故。5人确认死亡， 兰州事故是由于裂解碳四罐泄漏，致使现场可燃气体浓度达到爆炸极限，喷出的可燃气体产生静电，引发爆炸着火。,案例7,2004年6月9日下午5点47分苯罐放置不规范 险些造成严重后果 ，根据消防部门初步调查，造成此次火灾的原因是一辆装有15吨化工
6、原料的苯罐车在给立式储罐输料时，由于高温天气影响，再加上输料速度较快，产生静电并引发爆燃引起的。,14,11.1 静电的特点及危害,(一）静电的特点 1.静电的电量少而电压高 生产工艺过程中局部范围内产生的静电的电量一般都只是微库仑级的，即电量很小，但是，这样小的静电量，在一定得条件下会形成很高的静电电压。高静电电压容易产生火花，可能引起火灾或爆炸事故。,平板电容器是由两块极板中间隔以绝缘材料组成的。电容器充电时，一个极板带正电荷，另一个极板带负电荷。而两块材料紧密接触和分离后，也是一边带正电荷，另一边带负电荷，与电容器具有类似的性质。,依据电学知识，电容器的电容C、电容器极板上的电量Q、电容
7、器极板之间的电压U之间保持以下关系： （11-1） 式中 -电容，F； -电量，C； -电压，V,17,如果紧密接触的两种材料分离前后，其上电荷没有消散，即电量Q保持不变，则电容C 和电压U保持反比关系。随着两种材料空间位置发生变化，电容C也发生变化，电压U发生相应的变化。电容越大，电压越低；电容越小，电压越高。在产生静电的实际场所，电容的变化往往是很大的，这就有可能出现极高的电压 以两种平面接触的材料为例。,:这两种材料构成平板电容器的两个极板，其间电容为: (11-2) 式中 - 平板间介质的介电常数，F/m； S-平板面积，m； d-平板间距离，m。,19,两种材料紧密接触时，其间距离d
8、极小，只有2510cm；假定分离以后，其间距离增大至d=1cm，则前后电容之比: 即电容减小为原来的400万倍，而电压则增高为原来的400万倍。如果这两种材料的接触电位差为0.01V，分离1cm后两者之间的电位差骤升40kV。,当然，两种材料分离时，其上正、负电荷多少有些回流而中和，电压比上面计算的要小一些。但是，其间电压仍可能有几千伏，还是相当高的。 当人体与大地绝缘时，由于衣服之间，衣服与人体之间，衣服与其他装置或器具，鞋与地面之间的接触-分离，人体可带上静电。在不同条件下，人体静电可能达数千至1万多伏。此外，人体由静电感应也可能带上静电。,21,粉体静电也可能达到数千至1万多伏。飞机飞行
9、时，静电电压可能高达数万至数十万伏。油料注入罐内时，罐内油的电位可高达数千至数万伏。蒸汽和气体的静电比固体、粉体和液体的静电要弱一些，但也可能达到万伏以上。 静电电压虽然很高，但因其电量很小，所以能量也很小，静电能量一般不超过数焦耳。,2.静电放电,静电放电是静电荷消失的主要途径之一，一般是电位较高，能量较小，处于常温常压条件下的气体击穿。电极材料可以是导体或绝缘体，电场多数是不均匀的。如下图11-1所示，静电放电形式主要有以下三种形式,23,图11-1,24,电晕放电,气体介质在不均匀电场中的局部自持放电。最常见的一种气体放电形式。在曲率半径很小的尖端电极附近，由于局部电场强度超过气体的电离
10、场强，使气体发生电离和激励 ，因而出现电晕放电。发生电晕时在电极周围可以看到光亮，并伴有咝咝声。电晕放电可以是相对稳定的放电形式，也可以是不均匀电场间隙击穿过程中的早期发展阶段,刷形放电,指发生于带电量大的绝缘体与导体之间空气介质中的一种放电形式。该放电形式放电通道不集中，呈分枝状。刷形放电是火花放电的一种。其一端具有放电集中点，另一端放电通道不集中，呈分枝状，有“啪”的较强破坏声。带电量大的非导体与数公分以上的较平滑的接地导体之间易产生刷形放电。由于绝缘体束缚电荷的能力很强，其上电荷很难移动，于是表面上容易出现刷状放电通道。刷形放电的火花能量比较分散，但对引燃能量较低的爆炸性混合物，也有引燃
11、的危险性。刷形放电能量密度比电晕放电大，易于成为造成危害的原因。,26,火花放电,当高压电源的功率不太大时，高电压电极间的气体被击穿，出现闪光和爆裂声的气体放电现象。在通常气压下，当在曲率不太大的冷电极间加高电压时，若电源供给的功率不太大，就会出现火花放电，火花放电时，碰撞电离并不发生在电极间的整个区域内，只是沿着狭窄曲折的发光通道进行，并伴随爆裂声。由于放电能量集中，其引燃危险性大。,除上述几种放电外，对于静电，也可能发生沿绝缘固体表面进行的放电，即沿面放电；对于空间电荷，还可能发生云状放电.静电放电也会受电场均匀程度、电极极性和材料、电压作用时间、气体状态等因素的影响。,静电放电的另一种形
12、式是尖端放电。导体尖端的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，就会发生尖端放电。强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电,他属于一种电晕放电。,29,他的原理是物体尖锐处曲率大，电力线密集，因而电势梯度大，致使其附近部分气体被击穿而发生放电。如果物体尖端在暗处或放电特别强烈，这时往往可以看到它周围有浅蓝色的光晕。导体表面有电荷堆积时，电荷密度与导体表面的形状有关。,在凹的部位电荷密度接近零，在平缓的部位小，在尖的部位最大。当电荷密度达到一定的量值后，电荷产生的电场会很大，以至于把空气击穿（电离），空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和，出现放电火花，并能听到放电声。,31
13、,3.绝缘体上的静电消散,由于绝缘体的特殊电子排布结构，其对电荷的束缚力很强.若让电荷自行消散，则需要很长的一个过程。一般，物体上静电的消散有两种途径：一是与空气中的自由电子或离子互相中和；二是绝缘体直接或间接的和大地或其他物体相连接进行漏电，或与异性电荷中和。,4.静电屏蔽,静电屏蔽一般有对空腔导体来说，如果其在静电场中达到平衡状态，则其空腔内电场强度为零，如图11-2（a）。而如果空腔内有电荷，且其外表面接地，则其外表面的电荷将流入大地，因此导体外部场强为零，如图11-2（b）。静电屏蔽在实际中有很多用处，如室内高压设备罩上接地的金属罩或较密的金属网罩，电子管用金属管壳等。,33,图11-
14、2,34,11.1.2 静电的危害,静电主要有以下几方面的危害。在生产中，静电力和干高压击穿作用使产品质量下降，甚至造成生产故障；高压静电对人体机能的危害；静电放电过程常常伴有热能的放出，而热能可使各种易燃易爆物品达到各自的燃点，进而发生火灾或爆炸事故；静电放电过程中会产生电磁场，其会对各种无线传输和通信设备产生影响，甚至会对各种精密仪器造成损害。下面我们主要讲讲静电火灾和爆炸事故,1.静电火灾和爆炸事故的概念,关于静电火灾和爆炸事故的概念: 一般情况下，发生火灾或爆炸要有三个不可缺少的条件，即可燃物，助燃剂，引燃源。静电火灾和爆炸也是如此，必须有可燃物和助燃剂的存在。而引燃源就是静电荷由于摩
15、擦等原因产生高电平，将周围的空气介质击穿，形成火花放电。火花放电可以将电能转换为热能，这就是发生事故的火源。显然，火花放电所释放的热能必须大于或等于可燃物的着火点。否则，即使具备三个条件，由于能量不足，也不可能发生火灾或爆炸。,36,2.静电火灾引燃机理,静电放电作为引燃源，怎样使可燃物区域内不大体积内的可燃气体经升温首先被点燃，而后有逐渐导致燃烧的蔓延可扩散。目前应依据物体燃烧的连锁反应理论和热点引燃理论加以解释。,37,连锁反应机理,连锁反应理论认为物质的燃烧经历以下过程：可燃物质或助燃物质先吸收能量而离解成为游离基，与其它分子相互作用形成一系列连锁反应，将燃烧热释放出来。最初的游离基(或
16、称活性中心、作用中心等)是在某种能源的作用下生成的，产生游离基的能源可以是受热分解或受光线、氧化、还原，催化和射线照射等。,游离基由于比普通分子平均动能具有更多的活比能，所以其活动能力非常强，在一般条件下是不稳定的，容易与其他物质分子进行反应面生成新的游离基，或者自行结合成稳定的分子。因此，利用某种能源设法使反应物产生少量的活性中心-游离基时，这些最初的游离基即可引起连锁反应，因而使燃烧得以持续进行，直至反应物全部反应完毕。,在连锁反应中，如果作用中心消失，就会使连锁反应中断，而使反应减弱直至燃烧停止。因而静电放电可加速可燃气体产生游离基并进行连锁反应。,40,热点引燃机理,在放电过程中，某一个半径区域内的可燃气体将被活花放电所释放的热量加温。若这一区域内的能量积累较大，并且热量并没有传导和辐射出去，则气体的温度达到某一值时，这一区域内的可燃
