某分配原油库防雷防静电工艺设计书

某分配原油库防雷防静电工艺设计书
1基本参数
某油库有93#、97#汽油、0#、10#柴油见表1。

主要是由船舶来油和管道来油，其舶运送60%，而管道运送各种油品分别为40%，油品由铁路和汽车油罐车运出。

该地的年平均气温16℃，最冷月平均气温6℃，最热月平均气温39℃，日最低气温-2℃，最高气温41℃。

当地大气压759mmHg 。

年平均降雨量1500mm 。

地下最低动水位：-4m ，最高动水位-2.2m 。

码头水深15m 。

表1-1 油品性质
对于1号97#车用汽油： 370000
3364630.730.95
s G V m K ρη=
==⨯⨯ 选取 2个20000 3m 的双盘式浮顶油罐
2号93#车用汽油 360000
2883930.730.95
s G V m K ρη=
==⨯⨯ 选取3个10000 3m 的双盘式浮顶油罐。

3号0#轻柴油 320000
845630.830.95
s G V m K ρη=
==⨯⨯ 选取2个50003m 的拱顶罐 4号10#轻柴油 310000
422730.830.95
s G V m K ρη=
==⨯⨯ 选取2个20003m 的拱顶罐
油库的总容量为：33646288398456422775168
∑=+++=3
V
m Array
表2 储罐区罐种及数量
2防雷工艺设计
2.1油库防雷规定
2.1.1地上固定顶金属油罐
根据《油库设计手册》规定：对装有阻火器的地上固定顶钢油罐，当顶板厚度大于等于4mm时，不应装设避雷针，但罐体要做良好接地。

当顶板厚度小于4mm时，需要装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m。

避雷针的保护围应包括整个油罐，保护围应高出呼吸阀不小于2m，罐体做良好接地。

2.1.2 浮顶油罐
浮顶油罐或浮顶油罐不应装设避雷针，但应将浮顶与罐体用两根导线做电气连接。

浮顶油罐连接导线应选用横截面积不小于25mm2的软铜复绞线。

对于浮顶油罐，钢质浮盘油罐连接导线应选用横截面积不小于16mm2的软铜复绞线；铝质浮盘油罐连接导线应选用直径不小于1.8mm的不锈钢丝绳。

必须做防雷接地，接地点不应少于两处，且接地点沿油罐周长的间距不宜大于30m，接地电阻不宜大于20Ω。

2.1.3其他区域防雷
（1）易燃油品泵站（棚）的防雷
根据《石油库设计规》GB50074-2002有如下规定：
①易燃油品泵站（棚）属爆炸和火灾危险场所，故应设置避雷带（网）防直击雷。

网格是为均压分流，降低反击电压，将雷电流顺利泄入。

②若雷电直接击在金属管道及电缆金属外皮或架空槽上，或其附近发生雷击，都会在其上产生雷电过电压。

为防止过电压进入易燃油品泵站（棚），所以在其外侧应接地，使雷电流在其外侧就泄入地下，降低或减少过电压进入泵站（棚）。

接地装置与保护及防感应雷接地装置合用，是为了均压等电位，防止反击雷电火花发生。

（2）可燃油品泵站（棚）的防雷
可燃油品泵站（棚）属火灾危险场所，防雷要比易燃油品泵站（棚）的防雷要求宽一些。

在雷暴日大于40d/s的地区才装设避雷带（网）防直击雷。

（3）装卸易燃油品的鹤管、装卸油栈桥的防雷
露天进行装卸油作业的，雷雨天不应也不能进行装卸油作业，不进行装卸油作业，爆炸危险区域不存在，所以不装设避雷针（带）防直击雷。

（4）汽车槽车和铁路槽车的防雷
①汽车槽车和铁路槽车装运易燃可燃油品时宜装阻火器。

②铁路装卸油设备（包括钢轨、管路、鹤管、栈桥等）应做电气连接并接地，冲击接地电阻应不大于10Ω。

2.2储罐防雷设计
本设计中油库储油区中，柴油储存区采用的0.2万方和0.5万方的拱顶油罐，查表得其顶板厚度为5mm。

因大于4mm所以不应设置避雷针，故取而代之的防雷措施为于罐体四周设置接地点，其示意图见下图，图中圆形为柴油储罐，黑色三角形为接地点。

平均每个油罐有接地装置两套，电阻为10Ω。

图2-1油库防雷分布
本设计中油库储油区中，汽油储油区采用的1万和2万的外浮顶罐，由于浮顶油罐采取了密封措施，浮顶上油气少，达不到爆炸下限，不应装设避雷针，但浮顶与油罐用两根截面积不小于25mm2的铜质复绞做电气连接。

故采用横截面积为30mm2的软铜复绞线做电气连接，以达到防雷电的目的。

2.3其他爆炸危险区域防雷要求
2.3.1泵房
泵房属于爆炸和火灾危险场所，应采用避雷带（网）。

网格为均压分流，降压反击电流，将雷电电流顺利泄入。

避雷带（网）的引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周均匀对称布置，其间距应不大于10m。

网格不应大于10m×10m或10m×8m。

2.3.2装卸区
（1）露天装卸油作业设施，雷雨天不允许作业。

没有作业就不存在爆炸危险区域，所以不装设避雷针（带）。

（2）在棚进行装卸油作业设施，雷雨天也可能进行作业，这样就会存在爆炸危
险区域。

因此，在棚进行装卸油作业的设施应装设避雷针（带），避雷针（带）的保护围应为爆炸危险区。

2.3.3输油管道
（1）输油管道的法兰连接处应跨接，其主要原因是防治法兰连接处发生雷击火花。

当不少于5根螺栓连接时（接触电阻不应大于0.03Ω），在非腐蚀环境下可不跨接。

（2）为防止平行管道之间产生雷电反击火花，平行敷设于地上或管沟的金属管道，其净距离小于100mm时，应用金属线跨接，接地点的间距不应大于30m。

2.3.4供配电系统
（1）当电源采用TN系统时，从建筑物总配电柜开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。

（2）建筑物的防雷区，应根据现行国家标准《建筑物防雷设计规》（GB 50057）划分。

工艺管道、配电线路的金属外壳，在防雷区的界面处应做等电位连接。

在个被保护的设备处，应安装与设备耐压水平相适应的过电压保护器。

（3）避雷针（网、带）的接地电阻，不宜大于10Ω。

3防静电工艺设计
3.1油品的起电方式
3.1.1油品在管流动起点：油品在管流动，由于不断发生与管壁的接触与分离，因而使油品带有静电荷。

3.1.2水或杂质在油品中的沉降起电：在脱水过程中，水滴或机械杂质将在油品中发生相对运动，这种运动就意味着接触与分离，于是使油品带有静电。

3.1.3油品飞溅、晃动起电：在装车、装船时，油品飞溅也将使油品带静电，这是因为油滴飞起后，与空气摩擦、与容器壁接触，而发生接触与分离，这样便产生了静电；油品在装运过程中，由于车船的晃动，使油品与容器壁之间频繁地接触与分离，使得油品带有静电。

3.1.4喷射起电：油品从喷嘴或管口喷出时，油品与喷嘴或管口之间存在着迅速接触和分离的过程，从而产生了静电
3.2影响静电产生和积累的因素
3.2.1介质电阻率对静电的产生、积累的影响
油品电阻率的大小对静电产生、积累有着明显的影响。

当K 处于1010~1012m ⋅Ω时，最易积累静电，达到放电的电场强度。

当K<109m ⋅Ω，K>1013m ⋅Ω时，不易积累静电。

影响油品电阻率K 的几个主要因素有： （1）油品所含杂质的影响
杂质包括：胶质、沥青质、盐类、机械杂质、水分等。

杂质含量越高，K 值越小。

（2）介电常数对电阻率的影响
介质的介电常数越大，其电阻率就越小。

例如烃类产品2≈r ε，水80=r ε，在同样杂质含量条件下，烃的电阻率要比水高出105~106倍。

（3）液体粘滞性对电阻率的影响 液体粘滞性越大，电阻率越高。

（4）混合溶质对电阻率的影响
一般情况是，一种液体中加入另一种物质（溶质），电阻率会大大下降。

3.2.2管线材质及管壁粗糙度对介质带电的影响
液体带电主要是双电层中电荷的分离，不同的管线材质使液体中产生的双电层是不一样的，产生的流动电流也就不同。

管壁粗糙度对静电产生也有影响，粗糙度大，则接触面积大，冲刷、分离电荷的机会较多，冲流电流较大。

3.2.3管路中设备、附件对带电的影响
油品在管线中流动时，若通过泵、过滤器、阀、弯头等设施时，油品带静电量会急剧增大，产生阶跃式的剧增。

因此经过这些设备后，要有足够的管长让静电消散出去。

3.2.4流动状态的影响
通常是紊流条件下流动电流比层流大。

这是因为：分子本身热运动加剧，容易产生电荷；紊流条件下，管截面上的速度梯度大，使扩散层电荷更容易趋向管中心
3.3静电放电的类型
静电放电通常是一种电位较高、能量较小、处于常温常压下的气体击穿。

按放电形式的不同，主要有电晕放电、刷形放电和火花放电三种形式。

3.3.1电晕放电
电晕放电通常都是在一些小的尖端、毛刺儿等的周围出现微弱的辉光，尖端附近的空气电离产生放电。

一般发生在电极相距较远、带电体与接电体表面有突出部分或棱角的地方。

这种形式的放电能量小而且分散，不能点燃轻油混合气体。

因此这种形式的放电危险性小，引起火灾的几率较小。

3.3.2火花放电
火花放电是两电极间的气体被击穿而形成放电通路，可以看到一道火光，或者在尖端附近看到光亮很强的火花。

但该通路没有分叉，其放电在电极上有明显的集中点，放电时伴有短爆裂声，有明亮的光束，在瞬间能量集中释放，因而危险性大。

3.3.3刷形放电
刷形放电一般发生在油面相对于平板或球形电极之间，其特点是两极间因气体击穿而形成放电通路，其击穿通路在金属端较集中，其后分出很多分叉，散落在油面上。

因此，此种放电不集中在某一点上，而是分布在一定的空气围。

该放电在单位空间释放的能量较小，但具有一定的危险性，比电晕放电引起灾害的几率高。

3.4防止静电事故的措施
3.4.1减少静电的产生
（1）控制流速：汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不应大于4.5m/s。

（2）控制装油方式：灌装时将鹤管插至容器底部，防止油品飞溅，注意选用合适的鹤管分流头，以减少静电产生。

（3）防止油品中混入水或空气：在输油、加热、扫线时，应注意防止水、空气混入油品；油品调和时不得用空气搅拌；轻油扫线不得用空气吹扫。

3.4.2加速静电的流散
（1）加抗静电剂：给静电危险性较大的油品，如航空汽油、航空煤油等加抗静电剂，以降低油品的电阻率，加速油品静电荷的流散。

（2）良好的接地与跨接：油罐及管线应做可靠、良好的接地。

接地虽然不能迅速导走存在于油品中电荷，但可以迅速导走油罐及管线上感应出的电荷，以减少放电的可能。

在装车、装船或灌桶时，应将鹤管、灌油栓及装油容器用金属导线跨接在一起，使它们成为等电位体，不致因静电电位差造成放电而引起危害。

（3）设置静电消除器：静电消除器是消除油品自身所带静电的有效工具，其原理是通过感应和尖端放电来中和油品中的静电荷。

静电消除器一般安装在管线的末端。

3.4.3消除火花放电
为了消除火花放电，应清除油罐、容器的突出物和油面上无用的漂浮物，以防静电荷在其上积聚而放电。

3.4.4防止形成爆炸性混合气体
（1）采用浮顶油罐：浮顶油罐消除了油罐油气混合气体空间，有效地防止了爆炸性气体的形成。

但需要注意的是浮顶罐浮顶上面会含有较多的可燃气体，所以仍必须防备顶盖上部的火花放电。

（2）加惰性气体覆盖油面：在可能形成爆炸性气体的装油容器油面以上的气体空间，充以惰性气体，以达到隔离氧气及抑制爆炸性混合气体的形成。

（3）加强通风：对于泵房、灌装间等场所，应加强通风，防止可燃气体积聚3.5各设置静电接地场所的要求
3.5.1油罐
储存甲、乙、丙A类油品的金属油罐，应采取防静电措施。

其静电接地连线应单独与接地体或接地干线相连，不得相互串联接地。

油罐壁涂层的涂料体积电阻率应小于108Ω，表面电阻率应小于109Ω。

若油罐检修过程中，其静电连接断路或破坏时，应事先做好临时接地，检修
完毕后及时恢复原有静电接地装置。

3.5.2栈桥
铁路装卸油栈桥的首末端及其中点处，应与铁路钢轨、输油管道、鹤管等相互做等电位连接并接地，且至少应有两处以上接地体。

3.5.3地上或管沟敷设的输油管道
在地上或管沟敷设的管道的始端、末端、分支处以及直线段每隔200～300m 处，设置防静电和防感应雷的接地装置。

且两种接地装置宜合用。

其接地电阻不宜大于30Ω，接地点宜设在固定管墩（架）处。

当输油管的防静电接地装置与防感应雷接地装置合用时，其接地电阻要求不应大于30Ω。

3.5.4汽油油罐车或油桶灌装设施
用于甲、乙、丙A类油品的汽车油罐车或油桶灌装设施，应设置与油罐车或油桶跨接的防静电装置。

4结论
储油区防雷工艺设计中，柴油储罐为10000 m3和20000m3钢质拱顶油罐，油罐钢质顶部厚度为5mm，且设阻火器，根据《油库设计手册》规定：对装有阻火器的地上固定顶钢油罐，当顶板厚度大于等于4mm时，不应装设避雷针，但罐体要做良好接地。

故不设置避雷针，采用电气接地方法进行避雷。

汽油储罐为外浮顶罐，根据《油库设计手册》规定：浮顶油罐或浮顶油罐不应装设避雷针，但应将浮顶与罐体用两根导线做电气连接。

浮顶油罐连接导线应选用横截面积不小于25mm2的软铜复绞线。

故对原油汽油储罐的避雷工艺采用电气连接并接地。

铁路装卸区以及公路装卸作业区因为雷电等恶劣天气不允许作业，正常作业时雷击危险区不存在，故不设避雷针。

但应对铁轨，油罐车以及装卸鹤管做等电位处理并接地。

库区防静电工艺设计主要采取方法主要包含主动和被动措施。

其中主动措施包含，装卸油作业时，控制油品流速，灌装是将鹤管插至罐底部，添加抗静电剂，防止油品混入水货空气。

被动措施包含，对油罐进行防静电涂层工艺并安装防静电接地装置，装卸栈桥，钢轨，油管做等电位连接并接地，对管道设置防静电感应装置，在库区各危险区外设置静电消除器。

参考文献
[1] 郭光臣，《油库设计》，石油工业，1980
[2] 继义，《油库安全工程技术》， 2005
[3] 曰光，《油库安全设备与设施》，解放军，1996
[4] GB-50074-2002《石油库设计规》，中国计划，2003
[5] 叶如格，《石油静电》，石油化工，1983
附件
1油库平面布置图
2罐区工艺流程图。