液体化工罐区静电产生的原因及防范措施

液体化工罐区静电产生的原因及防范措施液体化工罐区储存的化工产品大多易燃易爆。在接收、储存、输送这些产品的过程中，液体流动和人体作业等都会产生静电，若不及时消除很有可能酿成重大火灾爆炸事故。因此有必要就液体化工罐区静电产生的原因及其危害性做详细分析，提出防范措施，以保证安全生产。在液体化工罐区，静电的产生主要是液体静电、人体静电以及少量的气体静电和感应静电。1液体静电液体与固体、液体与气体、液体与另一不相溶的液体之间，由于搅拌、沉降、流动、冲击、飞溅等接触及分离的相对运动，由于物质电子的逸出功不同，就会形成双电层而产生静电。而液体化工产品大都属于高绝缘物质，因此，在这类非导电性液体生产和储运过程中，就会产生和积累大量的静电荷，静电积累到一定程度就可产生火花放电，如果在空间内同时还存在爆炸性混合气体，就可能引起火灾爆炸。1.1液体静电产生机理a)液体在管线中流动时产生静电：液体在管线内流动，形成液体与固体接触、分离的条件，当液体化工产品通过管线、过滤器、机泵、鹤管等流动时，接触和分离的现象就连续发生而产生静电。b)水滴、杂质在液体产品中沉降起电：液体化工产品中含有水和杂质，杂质会离解成带电离子。因此在水平液体产品界面处也形成偶电层。当水滴与液体产品作相对运动时，水滴带走部分吸附在水滴界面上的电荷，于是使液体产品与水滴分别带上了不同符号的静电。c)溅泼起电：液体从管线口喷出后，遇到板或壁，使液体向上飞溅成许多微小的液滴，形成一层薄雾，这层薄雾包含着无数小液滴，当小液滴落在其它物体的表面上时，便在接触面处形成偶电层。由于液滴具有惯性，碰到物体之后还要继续滚动，于是液珠带走偶电层之扩散层，固定层便留在物体表面上，这样液滴和物体带上了不同符号的静电。d)喷射起电：当液体从喷嘴或管口喷出时，液体微粒和喷嘴之间存在迅速接触与分离的偶电层，也会使喷嘴与液体微粒带动上不同符号的静电。1.2影响因素a)液体流速的影响：根据有关资料，液体在管线内流动所产生的流动电流和电荷密度的饱和值与液体流速的二次方成正比。层流时，产生的静电量与流速成正比，且与管线内径大小无关。紊流时，产生的静电量与流速的1.75次方成正比，且与管线内径的0.75次方成正比。b)液体的电阻率的影响：液体的电阻率在1010~1012·Ωm范围时，很容易产生静电。而苯、醇类电阻率大多在109~1011·Ωm之间，危险性很大。c)过滤器的影响：如果在管线上有过滤器，则液体静电量就会明显增加，有时会增加10~200倍，这是因为过滤器的滤芯相当于千千万万个平行的小管线，它将依照液体经管线起电的原理而起电。d)装油方式的影响：装油方式可分为两种，一种为液下装油，另一种为喷溅装油。这两种方法相比，喷溅装油产生的静电量更大。不但因为液体分离而产生新的电荷，更主要的是液面没有充分的时间张弛，所以表层电荷密度较高，同时不因为液体冲击到罐底或槽车后喷溅飞沫而产生静电。e)水和杂质的影响：液体产品中含有水、杂质的量越多，产生的静电量越大。f)管壁粗糙度的影响：管壁粗糙度越大，管线内壁就越粗糙，液体与管线内壁接触面积就越大，冲击和分离的机会就越多，流动电流、静电量就越大。2人体静电人在许多条件下能够带静电，也可感应起电或吸附带电。在有可燃混合气体的环境中，人体静电是个不可忽视的“危险源”。国内通常限制人体带电不得超过1.5kV，一般可以通过防静电地面、防静电鞋、防静电衣服以及防静电接地棒或环得到解决。3气体静电及感应静电当气体(蒸气、氮气、压缩空气等)从管口高速喷出时，会产生气体静电。由于雷电及电气设备存在，也会产生感应带电消除静电的主要途径有两条：一是创造条件加速静电泄漏或中和；二是控制工艺过程，限制静电产生。第一条途径包括两种方法，即泄漏法和中和法，接地、增湿、加入抗静电剂等均属泄漏法；运用感应静电消除器、高压静电消除器、放射静电消除器及离子流静电消除器等均属于中和法。第二条途径即工艺控制法，包括材料选择、工艺设计、设备结构及操作管理等方面所采取的措施。如上所述，液体化工罐区静电产生的主要原因是液体静电、人体静电、气体静电和感应静电，而且在液体化工罐区储罐、管线、机泵、鹤管很多，生产操作十分频繁。因此，液体化工罐区防范静电应主要采用泄漏法中的接地和工艺控制法，以及人体静电消除法。1接地接地是消除静电灾害最简单、最常用的办法。接地主要用来消除导体上的静电，为了防止静电火花造成事故，应采取以下接地措施：1.1储罐、储槽等金属壳体已与防雷保护、电气保护有可靠连接时，可不必再另作静电接地。接地体应每年定期检测一次，保证连接完好，无断裂、无锈蚀，接地体接地电阻不大于100Ω。储罐、储槽原则上要求在多个部位进行重复接地。1.2管网接地：对于液体化工罐区的管道可通过与工艺设备的金属外壳的接地，取得接地的条件。管网内的机泵、过滤器、缓和器等设施要设置接地连接点。管网在进出界区或室外管道每隔100m左右处，应与接地干线或专设的接地体相连接。工艺管道与伴热线管间除用绑扎金属丝作跨接外，伴热线进气口及回水口应与工艺管道支座相跨接。1.3设备、管线用金属法兰连接时，其接角电阻不大于10Ω时，可不另装跨接线，否则应设铜质跨接带进行跨接。1.4对移动设备及工具类可用鳄式夹钳、专用连接夹头、蝶形螺栓等连接器械与接地支、干线相连接。1.5储存易燃液体的内浮顶储罐，其内浮盘应用挠性跨接线与罐体相接，连接不应少于两处，跨接线须选用截面积不小于25mm2的软铜绞线。1.6装卸栈台：装卸栈台的管道、设备支架、鹤管、建构筑物的金属体和铁路钢轨应连接成电气通路并接地，铁路槽车与铁路钢轨应连接成电气通路并接地。各个铁路槽车应按照有关规定定期测试接地，并确保达到良好状况。汽车槽车与车体应设有接地连接板，该端板和槽体应连接成电气通路，同时汽车槽车不宜采用金属链条接地线，而应采用140~200Ω的导电拖地带。1.7如对设备、管道等进行局部检修会造成有关物体静电连接回路断路时，应事先作好临时性接地，检修后及时复原，并重新测定接地电阻。1.8储罐、储槽梯子进门处，应在已接地的金属扶栏上留出1m长的裸金属面，作为操作人员的手握接地体。1.9液体化工罐区区域内的其他设备，如通风机械、空气压缩机、装桶机、机泵及电机都必须有可靠的接地。2工艺控制法2.1甲、乙类液体进入储罐和槽车时，初始流速成不得大于1m/s，当入口管浸没200mm后，可提高流速，但最高不得超过6m/s。当甲、乙类液体输送管线上有过滤器时，液体输送自过滤器至料口之间应有30s的缓和时间，如果满足不了缓和时间，可配置缓和器或采取其它防静电措施。见表1。表1防静电缓和器配置关系表见表2.2装入易燃、可燃液体时，必须做到：严禁从储罐、储槽上部注入甲、乙类液体。在变更注入液体品种时，必须用惰性气体置换，置换后测定空气中的油气浓度，使之符合安全规定范围。对于难以进行惰性气体置换的桶、槽等容器，必须严格进行静电接地并控制流速。2.3铁路槽车在装卸车时，要采用液下密闭装车设施，鹤管应插入槽车底部，距槽车底不大于200mm为宜。槽车浸没装油速度应满足下式关系：VD≤0.8，V——油品流速，m/s；D——输油管径，m。2.4汽车槽车装卸车时，须将车体接地，装卸车结束后，必须静置2min后，才能进行提升鹤管、拆除接地线等作业，且浸没装油速应满足下式关系VD≤0.5，V——油品流速，m/s；D——输油管径，m。2.5为了减轻鹤管注油时的喷溅，减少注油时产生的静电，改变鹤管头的形状，采用T形头、锥形头比直接圆管形头要好。2.6装桶时要注意，桶体、注没管嘴必须接地，且要注意控制流速。不准在作业现场用绝缘材料的桶充装易燃液体。2.7装卸油胶管宜采用导电胶管，且要在胶管管卡处接地。2.8甲、乙类液体的检尺、测温、采样应遵守以下规定a)液体进入储罐，须经一定的静置时间(见表2)，方可进行检尺、测温、采样等作业。b)不准使用两种不同材质的检尺、测温、采样工具进行作业。c)对固定顶油罐或内浮顶油罐在未浮起之前，进行液体测温和采样时，不得猛拉快提，上提速度不大于0.5m/s，下落速度不大于1m/s。2.9严禁用压缩空气、蒸汽进行扫线作业。3人体静电消除为防止人体带静电产生电击或放电，引起可燃性物质着火、爆炸等事故，必须消除人体静电。表2储罐检尺、测温、采样静置时间表见表3.1为使人体所带静电安全泄入大地，爆炸危险场所宜将地面做成导静电性地面，其电阻率应在1×106Ω·m左右为宜。储罐、储槽梯子进门处，应在已接地的金属扶栏上留出1m长的裸金属面，作为手握接地体。3.2为防止人体带电，着装应注意：在爆炸危险场所不准穿易产生静电的服装和鞋靴，不准穿脱衣服、鞋靴，不准梳头，除雨天之外不准穿橡胶雨衣和高统皮鞋，巡检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。3.3清洗油罐时，必须穿防静电工作服、防静电雨衣、导电胶靴。3.4严禁用汽油、苯等易燃溶剂清洗设备。3.5在易燃易爆场所不准用化纤材料的拖布、抹布来拖擦物体和地面。4其它因素除了严格遵守以上规定外，还应注意其它因素也可能引发静电灾害，如雷雨天气易产生感应静电，为避免静电灾害，雷雨天气严禁收付油作业。此外，静电灾害的发生与空间内是否存在可燃性爆炸性混合物、是否达到爆炸极限直接关系，因此，除了严格执行有关规定消除静电外，还应加强控制空间内可燃液体蒸气爆炸性混合物的产生，防止其达到爆炸极限，确保不发生静电火灾、爆炸事故。