静电的产生和消除

静电的产生和消除

石油库设计规范GB 50074-2002中有：

14.2.14 在爆炸危险区域内的输油（油气）管道，应采取下列防雷措施：

1 输油（油气）管道的法兰连接处应跨接。当不少于5根螺栓连接时，在非腐蚀环境下可不跨接。

液体静电的火灾危害与防火设计

低电导率的液化烃、可燃液体(如石脑油、汽油、煤油、柴油、液化石油气、溶剂油等)的生产、储存、运输过程中都可能因静电而导致燃烧爆炸。液体在贮运、生产过程中的相对运动引起电荷的分离、积累和放电，而成为一种引火源。在实践中，如设计、操作不当，液体静电将形成一种潜在的火灾隐患。本文简述液体静电火灾爆炸条件及控制，并对防火设计中常遇的问题进行初步探讨。

一、液体静电产生方式和放电形式

液体与固体、液体与气体、液体与另一种不相溶的液体之间，由于搅拌、沉降、流动、喷射、飞溅等接触与分离的相对运动会形成双电层而产生静电。静电产生受物质种类、杂质、表面状态、接触特征、分离速度、带电历程等因素的影响。一般来说，介质中混入杂质、表面粗糙、表面受氧化、分离速度高将使静电增加，当液体的电阻率在1011～1015Ωcm时(如汽油、苯等)，其积累的静电荷不易消失，静电的危害性较大。由于液化烃、可燃液体生产、贮运过程中工艺的多样性，不同运动状态下液体静电荷的产生和积累的方式各异，其主要方式有以下几种：

1.单相液体在管道中流动

液体流经管道时发生电荷分离，一种极性离子吸附于分界面上，并吸引极性相反离子，形成扩散层，当液体相对分界面流动，就将扩散层带走，产生电荷分离。对于单相液体，带电量与液体流动状态有关，湍流比层流的危险性更大。如果电导率足够低，其流出管道电荷密度与液体线速度有关，流速越大，电荷密度越高。

2.过滤器对液体静电产生的影响

细孔的过滤器会构成高静电发生源，过滤器的滤芯相当于很多个平行的小管线，过滤越细密，电荷产生量越大，通过微孔的过滤器产生的电流比通过管道产生的电流大几个数量级。

3.液注的飞溅

当液体从管口流出注入贮存容器时，有两个过程将产生带电的雾云：当液注分裂成液滴，则在管路内产生的电荷分散到各液滴上，从而形成带电雾云；液注喷射到障碍物上，在接触部位能产生额外的电荷，从而使形成的雾云带更多静电。

4.搅拌、混合、取样、检温等的相对运动

容器内液体的相对运动产生静电，其产生的机理与液体流经管道时相类似，静电量大小决定于液体电导率、液体与同它相接触的固体的相对运动。

静电的积累对生产、贮运时有很大的危害，静电能量虽然不大，但其放电时电压很高，可能作为引火源导致燃烧爆炸。静电放电是消失静电能的主要途径之一，其放电形式主要有电晕放电、刷形放电、火花放电等。在有可燃液体的作业场所，可能由液体静电引起火灾；在有蒸气爆炸性混合物的场所，可能由液体静电引起爆炸。

二、常见液体静电火灾隐患

1.油品顶部喷溅

油品顶部喷溅的危险性主要因为低电导率液体喷入易形成带电的雾云，并由于液体在表面上飞溅和撞击将引起更大的静电电荷。而且，由于电荷没有充分时间张弛，表层电荷密度较高。同时，喷溅式卸油更易形成油雾及爆炸性混合物，危险性大大增加。

目前，部分汽车加油站的地下直埋罐卸油仍采用顶部喷溅方式。《江苏省加油站消防安全标准》第六条“防火防爆措施”中规定，“禁止采用非密闭喷溅方式”；《小型石油库及加油站设计规范》规定，“直埋地下油罐的进油管应向下伸至罐内距罐底0.2米处”。由此可见，采用上装方式，是不符合消防安全要求的。

对于地上罐，其进油方式宜采用从底部注入。《石油库防火设计规范》中规定，油罐的进油管应从油罐下部接入，如需从上部接入时，甲、乙、丙A类油品的进油管应延伸至油罐底部。1978年、1980年大连某厂5000立方米柴油、4000

立方米航煤罐因油品从上方注入且落差较大先后因静电发生两次爆炸。如需从油罐上方注油时，应避免液体在容器的喷溅，改变注油管道口处的几何形状，宜采用斜管口或人字管口沿罐壁注油，从而减少注油时产生的静电。对于汽车罐车、铁路槽车等的卸油系统也应采用底部注油方式。

2.流速过大

在有些小型化工企业，其液体原料一般来源于桶装或槽车，装卸液体原料时流速不能有效控制，易导致静电荷的积累。降低液体物料在管道中的流速，可限制静电的产生，对于低电导率的油品，其在管道中流动产生的流动电流近似与油品流速的二次方成正比，低电导率液体物料在输送过程中最大流速与管径之间应满足以下关系：v2d0.64(其中v为流动速率m/s，d为管道直径)。

3.可能产生静电危险的设备和管道未采取接地措施

静电接地的作用是泄放可能聚集的电荷，使带电体上有一条导入大地的通路。实现的办法是静电跨接、直接接地、间接接地等手段，把设备、管道等与大地作可靠的电器连接。对于易燃液体和液化烃的加工、贮存设备、输送装置、过滤器、混合器等均应作接地。根据石油化工企业设计防火规范，其接地电阻值应小于100Ω。但在实践中，存在很多未作可靠电器连接的现象：如用普通橡胶管作为液体物料装卸用软管，笔者曾在检查中发现某公司氮肥厂甲醇灌装线，某造漆厂、某轮胎公司所用溶剂油装卸软管为普通橡胶管；加油站内未设用于汽车油罐车卸油时的防静电接地；装卸用烃泵无静电接地等；在易燃易爆场所设备、管道相互之间的连接处未作静电跨接，如某公司汽车喷漆线的原LPG管道法兰无跨接等。

三、液体静电控制防火设计

可燃液体静电危害较大，只有在生产、贮存、运输过程中采取合理的方式，加强管理，才能有效地控制静电引起的火灾事故。静电作为引火源导致燃烧爆炸，应满足以下几个条件：1.有能够产生静电的条件；2.有能积累足够的电荷和产生火花放电电压的条件；3.有能引起火花放电合适的间隙；4.产生的火花有足够的引燃能量；5.在间隙和周围环境中有被引燃的可燃性气体或蒸气与空气的混合物。要控制静电引起的燃烧爆炸，应采取相应的预防措施，控制以上几个条件的形成，防止能够引起危害的电荷。对于液体静电控制，在防火设计中应注意以下几个方面：