精美大气的安全生产培训课件之化工企业静电风险与防控

化工企化工企业业静静电电风险风险与防与防控控燃燃烧烧三要三要素素 燃燃料料 能被氧化的液体（蒸汽或雾）、气体 或固体。燃烧通常在气相状态下发生；燃烧 前，液体被挥发，固体分解为蒸汽。无无火火燃燃料料氧化氧化剂剂 氧化氧化剂剂 支持燃烧的物质,通常为空气中的氧 气。移移去去 点火源点火源 能引发燃烧反应的能量源。点火点火源源爆炸爆炸/燃燃烧烧极极限限可燃物质(可燃气体、蒸气和 粉尘)与空气(或氧气)必须在一 定的浓度范围内均匀混合，形 成预混气，遇着火源才会发生 爆炸，这个浓度范围称为爆炸 极限。LEL (LFL)UEL甲甲烷烷5%V/V15%V/V闪闪点点在规定的试验条件下，液体挥发 的蒸气与空气形成的混合物，遇 引火源能够闪燃的液体最低温度，称为闪点。贫燃料(UFL)富燃料粉粉尘尘的爆炸条件及爆炸的爆炸条件及爆炸浓浓度度 粉粉尘尘爆爆炸炸 粉尘爆炸需满足五个条件（粉尘爆 炸五角），如粉尘云在完全或部分封闭的空间 内，封闭空间内的压力可能快速增加到破坏水 平，这个过程称之为粉尘爆炸。如在一个开放 空间，快速燃烧称之为闪火。MEC-Minimum Explosible Concentration,最小可爆浓度，当空气中分散粉尘云浓度低于 某一特定值最小可爆浓度时，爆炸不会传播；反之，爆炸可能发生。粉粉尘尘爆炸五要爆炸五要素素潜在的点火潜在的点火源源烟明火焊接切割研磨热表面摩擦生热机械撞击电火花静电放电雷击放热失控化学反应自热/自燃/分解蓝蓝色代表色代表强强点火源点火源(大于大于 100焦耳焦耳)当两种材料当两种材料接触接触然后然后分离分离时时，接触面，接触面获获得得净电净电荷，一个荷，一个带负电带负电，另一个，另一个带带正正电电接触（摩擦）起接触（摩擦）起电电材料上材料上带带的静的静电电荷荷+-无无净电净电荷的界面荷的界面+-移移动动静静电电的的产产生生-+静静电电的的产产生生+-+-+-+-+-+-+a)b)c)-d)+感感应应（非接触）起（非接触）起电电带电带电的物体的物体电电场场未起未起电电的的 导导体物体物体体电电荷极荷极化化绝缘绝缘体体火火花花感感应应起起电电引引发发的火花放的火花放电电事故事故40，内 部 形成爆炸气 体环境，并导电性易燃扩散至漏斗添加由玻璃桶包 装，玻璃桶 从纸板箱从 拿出分离时桶外面积累电荷，导致桶内的 液体感应起向漏斗内倒电，并且无 加剂感应起电的 导电性液体 与漏斗火花 放电点燃漏 斗口可燃蒸 汽导导体体/绝缘绝缘体体导体亚导体（静电消散）绝缘体液体 104 pS/m102 104 pS/m 102 pS/m固体 109 m导电导电的的-能允许电荷流动；液体导电率大于104 pS/m（微微-西门子每米）或固体电阻率小于105 欧姆米亚导亚导体体/静静电电消散消散-能以可接受的速率消散静电电荷（电荷生 成速率低于电荷消散速率）绝缘绝缘的的-能阻止电荷流动NFPA 77 2019静静电电放放电电的的“水桶模型水桶模型”+起起电电+消散消散+积积累累 放放电电电电荷的荷的产产生速率生速率必必须须高于高于电电荷的荷的消散速率消散速率，才会，才会导导致致电电荷荷积积累累，积积累是引起累是引起静静电电放放电电的前提条件。的前提条件。+静静电场电场及放及放电电 静静电电放放电电-随着带电物体的电荷密度增加（或距离靠 近），静电场的场强增加，电场强度达到介质的击穿 场强时，介质将被击穿，此时将形成一个非常低电阻 的等离子通路，电荷及能量大量释放并且被中和。空气的击穿场强E为 3 x 106 V/m 如静电放电时，可燃物与助燃物的浓度在燃爆浓度范 围内，可能导致可燃物被点燃，并且传播爆炸，静电 放电的点燃能力主要取决于以下因素：电荷量/电荷密度 电容大小 放电类型 可燃物的点火能量击击穿穿放电能量距距离离电场场电场场强强等电势线电场线最小点火最小点火能能可燃材料的最小点火能为理想条件下使用电容火 花点燃具有最佳浓度的材料所需的最小点火能量SwitchD.C.Voltage SourceCurrent Limiting ResistorCapacitorIgnition ChamberDecouplingResistor最小点最小点火火能列能列举举Atmosphere 环环境境Material 物物质质Minimum Ignition Energy(mJ)最小点火能最小点火能丙醇0.650乙酸乙酯0.460蒸汽气体甲烷甲醇0.2800.140乙炔0.017氢0.016聚氯乙烯1,500锌200小麦粉50粉尘云糖30硫15铝10锆5静静电电放放电类电类型型Discharge Type 放电类型Origin 来源Energy 能量Incendivity 易燃性火花火花孤立导体E=0.5 CV2蒸汽、气体粉尘刷形刷形固体绝缘子 4mJ蒸汽、气体锥锥(散料散料)散装粉体 25mJ蒸汽、气体一些粉尘传传播型刷形播型刷形具有金属垫板的绝缘子高达数焦耳蒸汽、气体粉尘高度敏感气体：氢气，二电晕电晕导体或绝缘子 0.2 mJ硫化碳火花放火花放电电导导体之体之间间的火花放的火花放电电火花放火花放电电导体与导体之间的放电带电物体的全部能量会被释放出来能量：W=0.5 x C x V2 或 W=0.5 x Q x VW 为 能 量，单 位 焦 耳 J C 为 电 容，单 位 法 拉 F V 为 电容 器 上 的 电 压，单 位 伏 特 V足够点燃气体、蒸汽及粉尘的爆炸 性环境）带电带电物物电电容（容（pF）储储存能量（存能量（mJ单个螺丝10.01法兰直径100毫米100.50铲202.00容器(ca 50L)502.00漏斗506.00桶(ca 200L)20040.00人30015.00公路槽车1,000100.00孤立孤立导导体引起的静体引起的静电电点火事故点火事故2007年美国巴年美国巴顿顿溶溶剂剂公司石公司石脑脑油油储储罐燃爆事故罐燃爆事故评评估静估静电电危危险险的的 系系统统方法方法是否有可燃环境所有导体 接地静电是否 产生静电是否 积累是否会 放电无点无点火火放电能量是否足够点点火火控制措施：惰化保护 跨接&接地 工艺改进 设备设施改进原因安全防护措施巴巴顿顿溶溶剂剂公司石公司石脑脑油油储储罐燃爆事故分析罐燃爆事故分析可爆气体环境所有导电接地静电产生静电积累石脑油闪点14，环境温度约25金属浮子存在缺陷进料流速过快，且有空气泵入绝缘液体石脑油及金属浮子会积累惰性气体保护取消浮子液位计或改善连接限制流速（见后续章节）添加合适的抗静电剂足够的放电能量 至爆炸跨接及接地跨接及接地-固定固定设备设备危险区域的金属导体应接地，接地电阻标准：全金属连接：10（中国国标为 100 ）旋转，移动及导电性（塑料）材料连接的部位：106（1M ）通常使用兆欧表 进行接地验证。接地方式通常为对金属外壳或连接在外壳的 金属支架上进行接地，直径大于或等于2.5m 及容积大于或等于50m3的设备，其接地点 不应少于两处，接地点应沿设备外围均匀布 置，其间距不应大于30m。有振动性的固定设备，其振动部件应采用柔 性的铜芯软绞线接地。如设备上的金属部件与已经接地的金属外壳 隔离，应通过跨接或接地的方式形成等电位接地装置应清晰可见。移动物体优先考虑“被动接地”，即 采用金属碰金属的固定扣的方式连接 实现接地（不依赖接地或跨接线）。操作人员应知晓其目的，应在操作移 动装置前连接接地线。应使用一个可以穿透油漆、腐蚀产物 与沉积物、具有硬化钢点的夹子完成 固定。对关键容器、部件等可以考虑采用接 地验证及联锁系统。跨接及接地跨接及接地 移移动设备动设备接地接地夹夹典型槽典型槽车车接地接地验证验证及及联联锁锁公路槽车监测装置联锁输出接线盒危险区域内的金属管道都应接地（通过金属连接 或跨接）。金属法兰采用金属螺栓或卡子相紧固时，一般情 况可不必另装跨接线，在安装前需去锈和除油污（应保证至少有两个螺栓或卡子间的接触面），直接判定标准为电阻值不超过0.03；辅助检验 标准为管道系统的对地电阻值不超过100。对于静电接地及跨接线的截面积大小没有要求，但需考虑机械强度及腐蚀环境影响。非强腐蚀环境，跨接线不宜采用胶皮包裹，防止 断裂后不能及时发现。当不少于5根螺栓连接时，在非腐蚀环境下可不 跨接，但应构成电气通路。跨接及接地跨接及接地 管道系管道系统统跨接跨接线线重复接地要求：长距离无分支管道应每隔100米接地一次。平行管道净距小于100毫 米时，应每隔20米加跨接线，当管道交叉且净距离小于100毫米时，应加跨接线。绝缘管道上的金属法兰、阀门等需接地。接地需覆盖管道系统上的所有金属物体，防止形成孤立导体。跨接及接地跨接及接地 管道系管道系统统管道间的火花放电绝缘管道上的导体跨接跨接图示火花放火花放电电事事故故导静电软管一般波纹管未接地的金属螺旋波未接地的金属螺旋波纹纹管管导导致火花放致火花放电电，点燃甲苯蒸气，点燃甲苯蒸气人体的静人体的静电电危害及接地措施危害及接地措施 正常活动时，人体所带的电势可达到 1015kV，且可能产生的火花能量 可达到2030mJ 可使用导静电鞋、鞋跟带或手环 操作人员站立处地板表面的电阻也 应小于108/m2 人体的对地电阻应在以下范围内：1x106 (1 M)R 104 pS/m102 104 pS/m 102 pS/m管道管道流体产生的电流静电产生的反向 电流流入大地典型液体的典型液体的导电导电率率Liquid 液体液体Conductivity 导电导电率率 (pS/m)Comment 评评述述丙酮6 x 106导电率高乙酸5.0 x 105导电率高乙酸乙酯2.9 x 104导电率高甲醇4.4 x 107导电率高乙酸丁酯4300导电率中等异丙醚500导电率中等甲苯1导电率低汽油（无铅）50(varies)可变导电率低二甲苯0.1导电率低液体的静液体的静电电防防护护措措施施以下减少静电点火危险的建议，针对所有电导率的液体 使用接地的导电装置装置所有元件包括管道和容器应是导电的和或具有静电消散功能并接地；操作人员 也应接地 提高液体导电率以很小的浓度使用抗静电添加剂以提高液体的导电（一般为ppm级的浓度）避免形成飞溅进料采用内插管并在初始的向容器进料的时间内，控制流速（1m/s）液体的静液体的静电电防防护护措施措施 移移动动容器容器进进料料 流速控制（针对导电金属容器）导电率大于100pS/m的液体，无流速限制（需避免 形成飞溅进料）导电率小于100pS/m的液体，无不可混溶组分，流 速应小于7 m/s（沿容器壁下流，流速小于2 m/s）导电率小于100pS/m的液体，含不可混溶组分，流 速应小于1 m/s导导体跨接，接地及体跨接，接地及进进料管示意料管示意 避免形成飞溅进料 将一根接地导电进料管一直延长到容器底部25mm处用 于将液体输送到容器中，或从容器底部进料 进料口以大约45度方向切割进料管，且应将其一直保 持在液面下直到容器充满 通过一根短进料喷嘴向下流入容器内壁因因绝缘绝缘体体导导致的静致的静电电燃爆事故燃爆事故储储罐及槽罐及槽车车系系统统金属导电材质的储罐及槽车，应采取以下通用安全措施：评估容器内是否会形成爆炸性气体环境：通常中等蒸汽压的易燃液体在环境温度下容易到达爆炸极限（闪点低于38C，38C下蒸 汽压低于31 kPa）。对于闭杯闪点高于环境温度5C（11C用于组分不明混合物）的液体，一般不需要特别 的静电防控措施，但仍然需要避免飞溅进料，并考虑是否有升温过程。高蒸汽压的易燃液体（38C下蒸汽压高于31 kPa）在容器内的蒸汽浓度通常超过了UEL，但需考虑初始进料、局部空间及降温过程的静电风险。所有导体应接地，包括管道、泵、过滤器及仪表等。避免形成飞溅进料 采用内插管或底部进料并在初始的向容器进料的时间内，通常控制流速小于1m/s。进料管口处设计为倒“T”形弯头或45斜角，以减少液面形成气泡及液滴。避免空气引入进料管及储罐内。防止静防止静电电起起电电-流速控制流速控制允允许许最高流速最高流速固定固定顶储顶储罐罐&