随着石油化工业的发展,液化烃、汽油等油品的供应量逐年增加。由于油品在生产、储存、运输过程中容易产生静电,并发生静电积聚。遇到火源,或本身放电,就可能引发火灾和爆炸事故,甚至造成重大人员伤亡和财产损失。如1994年6月25日,停靠在浙江省舟山市定海区港口浦码头的浙普油15号油轮,在清理柴油仓过程中,由于橡胶运输管内静电放电引起火灾,造成8人死亡,5人受伤,直接经济损失70万元。因此,分析静电火灾的成因,确定预防静电火灾的措施,具有重要的现实意义。
1 油品储运作业静电产生的原因
1.1 在管道输送过程中产生静电
油品在管道内的一定的快速流动易发生静电荷并导致静电的积累。两种不同物质互相紧密的接触,在迅速分离,就会在物体表面产生电荷。油品与空气都会产生接触与分离使油品带上电荷,管道内流动的油品,内管壁产生的电荷与油品内电荷是符号相反、大小相等的电荷,管道接地不会将它导走,只会相互中和或随液体流动而流动,这种流动产生的电流被称管电流。其传播速度与油品流动速度一样,而外管壁电荷能通过管道静电接地而导走。若不能及时导入大地就会产生静电积聚,条件具备时就会产生静电火花近而可能引起油蒸汽发生静电火灾。
1.2 在装卸过程中产生静电
我国目前普遍采用的装油方式是上部注入,即将注油管从灌油口深入罐内,依靠油品自身重力和油泵所加之的外力进行充装,当油品与罐内壁底部或罐内油面接触时,就会产生溅泼现象,溅泼产生无数大小不同的油滴,油滴与内壁接触后,继续向前运动,形成双电层,产生大量电荷。
1.3 在运输过程中产生的静电
油品在运输过程中,不可避免要产生晃动,油品与容器内壁发生冲撞,务必要产生大量电荷,尤其是桶装油品,经过灌装和运输过程,产生的静电都积聚在油品和桶壁上,遇点火源,就非常容易引起爆炸性火灾。
1.4 油品经油泵时产生静电
油品在装卸和使用过程中,一定会经过油泵来提供完成。当油品经过离心泵和叶浆式混合搅拌机时,油品与叶泵壁完成快速接触与分离的过程。因双电层理论会产生大量静电荷,其中一部分由油品带走,另一部分变积聚在叶轮和泵壁上。当电荷积聚到一定数量时,遇到火源或雷击很容易发生重大火灾。
1.5 静态存放的油品也可能有静电积累
带电油品进入油罐内部以后,油品静电通过感应,会在油罐壁感应异性电荷,如果油品带的正电荷,通过静电荷感应的作用,油罐区内壁就会带上负电荷,大小与油品内部电荷相同。油罐壁外就会产生正电荷,当油罐与大地绝缘时,油罐壁外的正电与油品内的电荷符合相反,大小相等。油罐外的正电荷与油罐内壁电荷相互吸引、束缚,在电力场作用下,强烈的中和作用,如果遇到尖端与浮动杂物,电场就会在尖端与浮动杂物出产畸变,若某畸变点电场强度达到30KV/cm,就会在此点产生静电发电火花,引燃油与空气的混合物,产生静电火灾爆炸事故。
2 静电事故的产生条件
油品储运系统进行输转、灌注等作业时,产生静电是不可避免的。就目前的技术水平而言,只能通过减少静电荷办法控制静电荷的积累。实际生产操作中,但具备一定的条件时,很容易酿成火灾或爆炸事故。
2.1 必须满足静电积聚的条件
使静电强度超过30KV/cm的空气击穿临界值。
2.2 静电放电能量要超过油气的最小引燃能量02.mj。
2.3 静电火花放电的地方存在油气与空气的爆炸性混合物
按照静电放电的发生条件、特征及引燃性不同可分为三种:电晕放电、刷形放电、火花放电三种,其中火花放电危险性最大,极易引起火灾。火花放电是指带电体和接地体处于短距离间隙状态下瞬间释放出集中的能量,主要发生在液态或固态之间,其特征是放电快并伴有爆裂声。放电引燃率很高,可将最小点火能数百焦的可燃物引燃或引爆。静电放电发生在电话积聚密度大,静电场电位高的尖端和物体的尖角棱边等地方。
综上所述,只有以上三个条件才会发生静电,满足静电火灾的条件,就可能导致静电火灾,因此防止静电事故应从降低静电电位、消除火花促发物、防止发生静电火花,减少或消除静电聚集等基本措施入手,来消除或减少静电事故的发生。
3 防静电措施
3.1 降低油品静电电位的措施
3.1.1 静电电流与流速成性关系,在油品稳流的条件下,油品内的经典电流几乎与流速的平方成正比。降低油品在输送管道中的流速,并将流速与管径控制适当比例。石油库的设计规范设计规范规定汽油、煤油、柴油等油品的罐装流速不宜大于4.5m/s。
3.1.2 增加油品生产车间及泵房的空气相对湿度。火灾事故表明,大部分静电事故都发生在气候比较干燥的冬、夏季,如果增加空气中的相对湿度,使物体表面形成良好的导电层,静电荷就会很容易泄露掉。另外,空气中的相对湿度大,空气中水分增多会增加空气中的导电性,有利于静电荷的空间泄露。
3.1.3 地上或管沟敷设的输油管线始端、末端分支处每搁2~3米应设防静电装置,接地电阻不宜大于30欧姆,接地点宜设在固定敦(架)上。
3.1.4 油品在管道输送过程中尽量减少管道拐弯处的数量;一定要减少过滤程序,同时增大拐弯处的角度;增加内壁光滑程度,尽量减少因摩擦和剧烈冲撞过程产生的静电量;可将导电纤维加到过滤器等设备材料中,以便抑制静电的产生。
3.2 油品装卸作业的静电预防
3.2.1 油罐的进油宜从油罐下部接入。当油品以4.5m/s的速度从储罐上部喷入和从下部注入产生的静电比2比1,因此应尽量避免上部注油的方式,应采取下部注油的方式。
3.2.2 采用快速接头连接两罐体时必须采用密闭方式,以避免空气进入形成油品与空气的混合气。
3.3 油品运输过程中的静电预防
3.3.1 油罐车要安装性能良好的静电接地装置,同时要配备适用的灭火器。
3.3.2 采用小容器承装油品时,在装卸和运输过程中,尽量减少晃动和冲撞。
3.3.3 将车罐内分成几个小室,避免油体整体晃动。
3.3.4 汽车在运输过程中要保持低速,尽量保持匀速行驶,避免紧急停车,以免产生剧烈冲撞。
3.4 油品存储油品时的控制对策预防
3.4.1 防止紧急泄溢,且在泄溢过程中应尽可能减少流速。
3.4.2 当不可避免的罐内调和、加入新油和搅拌时,或估计在操作的罐中,形成爆炸的环境,此时特殊的防火措施,必须处于随时启用状态。
3.4.3 油罐外壁电荷为自由电荷,通过油罐的静电接地,可将其导入大地。否则,也会产生静电放电火花。如遇油气与空气的混合物,会发生爆炸火灾事故,因此油罐要有良好的静电接地。这是十分重要的环节。
3.4.4 防止油罐内存在火花促发物。如防止树叶、杂物进入,确定罐内壁的制造质量不许留有尖端(焊瘤)等。
4提高操作员工的防静电意识
日常作业和管理上加强员工的消防意识,尤其是安全防静电意识,因为人体静电具有流动性、隐蔽性两大特点,较难控制,在放电时人体仅有针刺感极易被忽视。工作人员在操作时要着防静电服。油品储运作业要制定详细的安全管理制度并切实执行,应经常性对工作人员开展安全教育,增强操作员工执行安全制度的自觉性,以减少火灾事故的发生。
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