静电火灾（化工生产过程中）爆炸危害与防护

引言（1） 

    　　介绍了化工生产过程中静电的产生、积聚和放电的过程，分析了化工生产过程中的静电火灾爆炸危险，并提出了相应的防护措施。

    　　工业静电是工业生产、贮运过程中，在物料、装置、人体、器材和构筑物上产生和积累起来的静电。它对安全生产、产品质量有着极大的影响。而化工生产过程普遍存在着磨擦、流送、装卸、喷射、搅拌、冲刷等极易产生静电聚积的操作工序，同时化工生产有着易燃、易爆的生产特点，静电火花同明火相比有着显著的隐蔽性，因而，了解工业静电的产生原理，分析其火灾危害特点，对探讨和掌握静电火灾爆炸的预防工作有着十分重要的意义。
 
静电火灾危险分析（2）

    　　1 静电放电

    　　静电可产生高电压及静电场。如电场强度超过附近电介质的绝缘击穿电场时，就要开始放电。一般来说，气体的介电常数比液体或固体的要小，因而也更易放电。防止气体放电，特别是空气中的放电是静电火预防的重点。

    　　静电放电可分为空中放电和表面放电。空中放电有电晕放电、刷形放电和火花放电。各种放电形式没有本质的区别，放电形式的不同取决于电荷的数量。分布和泄漏速率。

    　　电晕放电一般发生在相距较远且表面有尖凸的不同电极间。放电时局部空气电离，放电能量小，危险性较小。

    　　刷形放电多发生在绝缘体上，放电时，电极间的空气被击穿，形成了许多分叉的放电通路，放电能量略大于电晕放电时的能量，危险性较大。

    　　火花放电多发生在金属物体之间，放电时电极间的空气被击穿，形成了很集中的放电通路，引燃的危险性最大。防止火花放电是化工生产过程中需要特别控制的静电危害。

    　　静电引起危害的主要原因在于静电放电火花有足够能量，其计算公式如下：

    　　E=1/2QU－1/2CU2

    　　式中：Q——电量，C; C——电容，F;U——静电压，V;E——放电能量，J。

    　　2 静电引起火灾爆炸的条件

    　　火灾爆炸是在一定条件下造成的，静电引起的爆炸一般也是燃烧爆炸，因而静电引起爆炸和火灾的条件可以归纳为以下几点：①要具备产生静电电荷的条件；②要具备产生火花放电的电压；③有能引起火花放电的合适间隙；④现场环境有爆炸性混合物；⑤放电火花的足够能量。5个条件消除任何一个都可避免事故的发生。从预防静电火灾爆炸的角度出发，一般以控制静电积聚为主要手段，对于一些静电无法消除的场所，也可以通过防止爆炸性混合物生成达到预防静电火灾事故的目的。

    　　静电火花能量释放引发火灾爆炸事故的前提是静电火花能量大于爆炸性混合物的最小点火能，几种常见物质的最小点火能（空气中）见表1。

    　　表1 几种常见物质的最小点火能

物质	最小点火能/mJ
丙烷	0.305
乙烯	0.02
苯	0.20
氢气	0.019
硫磺粉	15
氨	＞1.000

    　　静电火花能量一旦集中释放便可引爆多数混合爆炸系，虽然能量释放的集中程度因放电方式不同而有所差异，但这种集中程度的控制难以掌握，因而我们把易造成静电积聚和存在有爆炸性混合物的场所或部位作为预防静电火灾爆炸的危险场所或部位。

    　　3 静电火灾爆炸危险场所或部位的形成

    　　可能同时满足易造成静电积聚和环境有爆炸性混合物场所或部位的形成一般有两种情况：一是静电的积聚来自于可燃物或爆炸混合系的本身，如可燃液体或气体的输送或冲刷；另一种则是静电的产生独立于爆炸混合系，如人在有可燃性气体泄漏的场所脱毛衣或进行其他产生静电的作业。爆炸混合系的形成一般有4种情况：①可燃性气体与助燃性气体相混合并达到爆炸极限。②工作温度大于闪点温度的易燃液体的蒸气与空气的混合系。③雾化了的可燃液体与空气混合系。④达到爆炸极限范围的可燃性物质粉尘与空气的混合系。

    　　根据静电火花放电条件的形成，可以发现化工生产过程中几种常见工序的静电火灾爆炸危险场所或部位：①易燃液体的输送：流动液体带电，电荷存在于液体中，在管道中流动的液体即使有较高的平均电荷密度，也会因为液体有较大的电容而不显示出较高的静电电位。易燃液体主要在液体刚与空气接触的空间部位带电，即输送管线出口。②易燃液体的装卸或贮存：易燃液体在装卸或贮存时，静电会随着液体进入槽车或贮罐，自液面导向容器内壁，再由接地装置导走。此过程中若在液面上进行取样、检尺作业或接地装置不完好均易造成火花放电。③易燃气体的流送：氢气等易燃气体在流送过程中若混入空气，可在管道中放电造成静电引发火灾爆炸事故。易燃气体管道输送过程中阀门、法兰泄漏，泄漏面未做等势体连接或高压喷射，易在泄漏面造成静电火灾爆炸事故。

静电引发的火灾爆炸事故举例（3）

    　　1972年1月，日本横滨市的石油炼厂一容积为10 000m3的苯储罐在取样时发生爆炸，并引起火灾。事故是由于迅速将取样罐上提时苯摩擦产生静电，在与检测孔接触时产生放电火花，引发事故。

    　　1975年8月，某厂丁苯橡胶处理工段防老剂粉末在布袋过滤器中摩擦产生静电，引发火灾。

    　　1977年12月，某247号油罐爆炸起火，顶盖包括7m长的钢柱一起抛上天空，经分析是罐内油面上飘浮着3个金属浮子，浮子带电 ，并放电引起爆炸。

    　　1980年7月，某制药厂工人在用塑料管头在二甲苯桶内抽二甲苯时突然发生爆炸，1名正在操作的工人当场被炸身亡。据分析系管头与液面脱离时产生静电火花，点燃了桶内达到爆炸极限的二甲苯蒸气混合物。

    　　1983年11月，某液化气站发生爆炸，整个装置被破坏，炸毁了20多个气瓶。据查是活动灌液枪没有可靠的接地，灌装液化气时，大量静电未及时导走而引发了事故。

    　　2002年7月，某苯胺装置在停车过程中，用压缩空气向流化床添加催化剂，静电火花引爆聚积在系统中因残余未经再生处理的催化剂而释放出的氢气，致使防爆膜破裂。

    　　2002年12月26日，某石化企业槽车回收污油，因槽车静电接地设施不完好，且抽油泵出口采用了导电性能很差的消防水龙带，造成静电积聚，导致槽车爆炸。

静电火灾事故的防治（4）

    　　1 可燃性气体输送静电火灾事故防治措施

    a)管道或系统通入可燃性气体前应用惰性气体置换合格，保证氧含量≤1％。

    　　b)对可燃性气体进行提纯处理，尽量除去雾滴和因体杂质。

    　　c)控制气体压力和流速，如氢气流速不大于8 m/s。

    　　d)管道法兰、阀门安装静电跨接铜线，防止可燃性气体泄漏时在泄漏面发生静电火花放电。

    　　2 可燃性液体灌装、贮运、运输过程静电火灾事故的防治措施

    　　a)控制流速：降低摩擦速度或流速等工作参数可限制静电的产生。一般规定，当电阻率不起过107Ω.cm时，流速不超过10 m/s；电阻率在107～1 011Ω.cm时，流速不超过5 m/s；电阻率大于1 011Ω.cm时，流速更低。当向空罐开始装液时，先控制流速1m/s,当入口管浸没200mm后可提高流速，高出管线出口0.6m时，再达到规定速度。

    　　b)采用浮顶式油罐可以防止静电的积聚。浮顶油罐在油面上有一只浮船，随液面的高低而升降，浮船的上面有2根直径为5.64mm以上的软紫铜导线，接到罐壁上，可燃性液体所带静电荷可以导到浮船上，顺导线导走，避免静电荷的积聚。

    　　c)避免可燃性液体在空气中喷射、飞溅，贮罐进料采用低进低出方式。

    　　d)装卸设备、储罐、管线应保证接地良好。

    　　e)避免使用静电非导体材质的管线输送可燃性液体。

    　　f)储罐内各金属构件必须与罐体等电位连接并接地。

    　　g)规定静置时间。易燃、易爆液体在输送停止后，须按规定静置一定时间，方可进行检尺、测温、采样等作业。日本《静电安全指南》提出静置时间要求，见表2。

    　　表2 日本《静电安全指南》静置时间 min

可燃液体的 电阻率/Ω.cm	贮罐容积/m3
	10以下	10～50	50～5 000	5 000以上
108以下	1	1	1	2
108～1012	2	3	10	30
1012～1014	4	5	60	120
1014以上	10	15	120	240

    　　3 工作人员防静电注意事项

    　　a)按照规定的静置时间规范自己的操作和行为。

    　　b)工作中应尽量不做与人体带电有关的行动，如接近或接触带电体，在工作场所穿脱衣服等。

    　　c)使用规定的防护用品。

    　　d)在有静电危害的环境中，不携带与工作无关的金属物品，如钥匙、硬币、手表、戒指和项链等。