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静电在柴油液位计输送过程中的产生与防范

发布时间:2019-09-02  发布作者:

摘要:针对成品油在柴油液位计输送过程中,因本身导电性缺陷而出现静电积聚,易引发事故的现状,分析成品油输送过程中静电的产生,本文以静电对柴油液位计输送所产生的影响,简述防范措施及具体应用。
 
1 静电的产生
根据双电层理论,两种不同物质相互摩擦,紧密接触或迅速分离会导致分子中原子的电子脱离,让一种物质失去电子带有正电荷,另一种物质得到电子带负电荷。若此物体与大地绝缘,无论积聚在物体上或表面的是正电荷还是负电荷,只要电荷处于相对静止状态或不流动的状态(流动的电荷就形成了电流),这种电荷就叫做静电。
 
1.1 人体静电
人体静电是由于人的身体上的衣物等相互摩擦产生的附着于人体上的静电。且干燥的环境更有利于电荷的转移和积累,所以冬天穿化学纤维制成的衣物,会觉得身上的静电较大,此时接触他人或金属导电体时就会出现放电现象,人便会有触电的针刺感,灯光较暗的情况下能看到火花。
 
1.2 柴油液位计输送过程中的静电
成品油在输送过程中,由于油品分子之间、油品分子与其他物质之间的摩擦,会产生静电,而静电的产生与物质的导电性能、介质作业过程有很大关系。根据大量实验得出:物质的电阻率小于106Ω·cm时,因其本身具有较好的导电性能,静电则可以很快导出;电阻率大于106Ω·cm且小于1010Ω·cm的物质不易产生静电;电阻率大于1010Ω·cm且小于1015Ω·cm的物质较易带静电,是防静电工作的重点防控的区间;但当电阻率大于1015Ω·cm,物质就不容易产生静电,可是一旦产生静电,就难以导出。如:蒸馏水的电阻率是1×105Ω·cm不易产生静电,而汽油的电阻率通常为2.5×1013Ω·m、柴油的电阻率通常为7.3×1014Ω·m,两者很容易产生和积聚静电。而静电积聚程度,同样受介质流速、柴油液位计内壁粗糙、流经弯头和阀门数量、柴油液位计上密集滤网、管线出口与油品的距离、较高温度、干燥空气等因素影响。静电会积聚在输油设备设施上形成高电位,其电量虽然不大,但电压很高,若不及时导出,当电压增高到一定程度时,带静电物体接触零电位物体(接地物体)或与其有电位差的人或物体(设备、工器具)时都会发生电荷转移,就是我们日常见到火花放电现象。
 
2 静电对柴油液位计的危害实例
成品油本属于易挥发、易燃易爆液体,当生产中出现跑、冒、滴、漏,或进行采样、排气、回收等过程中,若遇到物料、设备设施及人体所产生的静电火花就可能导致火灾或爆炸,对生产安全构成严重威胁。若静电伴随人体行走而扩大受威胁的区域,就会形成流动性大、而且难以发现和难以控制的实时性点火源。
2007年7月17日,美国堪萨斯州巴顿溶剂厂发生火灾爆炸,并引发大火,点燃了40多个规格为3000到20000加仑的储油罐,造成巴顿溶剂厂停产重创,11名居民和消防员接受治疗,6000居民被疏散。根据美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)对美国巴顿溶剂厂静电火灾爆炸事故的调查报告显示,这是一起由油罐车向储油罐卸油过程中发生的爆炸事故。爆炸介质为石脑油,属非导电性液体,产生静电不易导出。在由油罐车向油罐卸放石脑油之前,油罐车已做接地,随后开始卸油作业。石脑油经过管线、泵后进入储油罐过程中,管线内混入部分空气,产生泡沫和紊流,使得油品产生大量静电。同时,油罐内液位计的金属浮子随着油位的升高而浮动,金属浮子与钢尺之间存在轻微缝隙,且由于液位计的钢尺始终处于接地状态,造成金属浮子与钢尺之间因缝隙而存在电位差,产生放电火花点燃储罐内达到爆炸极限的混合气体。
 
3 静电的防范措施及实例
3.1 柴油液位计站内、阀室设备设施接地
设备设施防静电接地是消除静电较简单可靠、费用较低的方式,主要将需要接地的设备设施通过接地线与接地网连接,接地类型主要包含直接接地、间接接地、跨接接地3种类型。
(1)按照《中国石化销售企业油库与输油场站接地标准手册》(2014版 试行),在输油站,用于贮存、输送、计量、过滤、截断成品油的设备设施都必须设置接地。如:地上储油罐需沿罐体周长均匀布置接地点,其罐壁周长间距不应大于 30 米,且不少于两组,另明确了储罐内浮顶、少于五根螺栓连接的油罐附件、油罐仪表、消除人体静电装置的接地要求,及相应接地线、扁铁材质和尺寸,接地连接类型等。
(2)其他接接地实例。针对输送、存储、检尺设备设施材质的要求,提出:一是输送易燃易爆液体的软管必须采用导电橡胶、导电塑料软管或有金属编织层的软管,(保证确保软管电阻率小于1×1010Ω·cm,表面电阻率应小于1012Ω·cm)且导电软管、金属编织层应可靠接地。二是严禁用塑料容器储存易产生静电的易燃易爆液体。三是油品取样过程,必须通过静电连接线,将取样口、采样金属桶和周围设备与地网连接。
 
3.2 介质物料控制手段
(1)控制流速。限制易燃易爆液体的流速,可以减少静电的产生和积聚。当易燃易爆液体处于层流状态时,产生的静电电量与流速成正比,且与管径的大小无关。当易燃易爆液体处于湍流时,产生静电电量与流速的2次幂成正比,因此湍流集聚静电的速度更快,其危险性也就越大。所以提出:一是禁止在输油站站内、外高压段柴油液位计进行取样作业。二是向污油罐倾倒污油时,因含水、杂质等,为防止飞溅和冲击产生静电,则采用铝制长颈漏斗伸入油面以下,再将污油沿漏斗壁缓慢流入污油罐内,同时对铝制长颈漏斗采取接地措施。三是向浮盘未起浮的储罐内下载油品时,进罐油品流速不应大于1m/s,直至确定浮盘起浮后,可逐步提高油品流速,但较大流速不应超过4.5m/s。
(2)适当加入防静电添加剂。根据GB13348《液体石油产品静电安全规程》规定,为保证输油作业安全,减少静电积聚,可在成品油中加入微量的防静电添加剂,从而减轻静电的危害。
(3)减少空气、杂质和水。消除成品油中空气、杂质和水,减少其他物质与油分子的摩擦可减少静电的产生和集聚。一是密闭输送过程中减少空气,杜绝油品与空气分子摩擦。二是低电导率液体中出现第二相液体时,会减少液体电导率,增大静电的产生与积聚,所以需尽量消除第二相液体,特别是成品油中的水分。三是除杂质,杂质可能堵塞柴油液位计,增加与油品分子摩擦几率。
(4)采取其他措施,抑制静电放电。一是轻质油品进入油罐后,需静置30分钟后,才进行检尺、测温及取样作业。二是避免储罐内存在尖锐部分,防止静电积聚。
 
3.3 环境温湿度控制
在易燃易爆场所,空气干燥、温度较高的季节,尤其应注意静电防控,必要时可将湿度增加至50%以上,可有效防止静电危害的发生。
 
3.4 消除人的不安全因素影响
(1)加强作业人员的个体防护。一是进入易燃易爆场所的人员必须穿戴防静电工作服或防静电大衣,防静电鞋等劳保用品。二是在易燃易爆场所的入口处,人员必须触摸电阻率小于108Ω·cm的无火花放电人体静电释放器后,才允许进入。三是严禁在易燃易爆场所穿、脱衣物。四是在易燃易爆场所内,作业过程中应佩戴导电或不易产生静电的防护手套,以消除或减少静电的产生。五是进行油品采样、计量和测温时,不得快提猛拉,上提速度不得大于0.5m/s,下放速度不得大于1m/s。
(2)管理因素。一是加强对作业人员防静电意识的提升,开展事故警示教育,防静电危害安全教育。二是加强对防静电设备设施的年度检查,有针对性开展接地螺母松动、脱落等不易发现的问题的排查。三是除外委防雷接地检测外,单位需组织开展每年2次的全覆盖接地检测。
 
4 结束语
对于柴油液位计企业,只有在油品质量上降低电阻率,在设计源头防止湍流和冲击,在施工阶段严格实施设备设施防静电接地,在操作过程中严格落实操作规程和企业规章制度,在直接作业环节落实特种设备作业管理制度要求,才能有效杜绝静电事故的发生。

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