油品儲運過程中的靜電危害及防止措施

中國石油蘭州石化公司油品儲運廠 齊洪濤 陳云峰

油品儲運過程中的靜電危害及防止措施

中國石油蘭州石化公司油品儲運廠 齊洪濤 陳云峰

油品在收發(fā)、輸轉(zhuǎn)、灌裝過程中，油品分子之間和油品與其他物質(zhì)之間的摩擦都會產(chǎn)生靜電，其電壓隨著摩擦的加劇而增大，如不及時導(dǎo)除，當(dāng)電壓增高到一定程度時，就會在兩帶電體之間釋放靜電而引起油品著火爆炸。而由靜電積聚引起的放電是造成油品火災(zāi)爆炸等災(zāi)害性事故的重要原因。

一、油品儲運過程中靜電產(chǎn)生的原理

根據(jù)原子物理理論，物質(zhì)在中性時處于電平衡狀態(tài)。但由于兩種不同性質(zhì)的物體相互摩擦、緊密接觸或迅速剝離都會產(chǎn)生靜電，產(chǎn)生電子的得失，使物質(zhì)失去電平衡，其中一個物體因失去電子帶有正電荷，另一個物體得到電子帶負(fù)電荷。如果該物體與大地絕緣，則電荷無法泄漏，停留在物體的內(nèi)部或表面而呈相對靜止?fàn)顟B(tài)，這種電荷就稱靜電。

二、油品儲運過程中的靜電分析

在油品儲運過程中，不論是接卸、調(diào)和、儲存，還是輸轉(zhuǎn)、泵裝、運輸，哪一個過程的油品都始終處于流動、摩擦中。因此，應(yīng)認(rèn)清油品儲運過程中的靜電規(guī)律，以正確操作，防患于未然。在油品儲運過程中，產(chǎn)生靜電的環(huán)節(jié)以及影響電壓高低的因素主要有以下幾個方面。

1. 油品輸轉(zhuǎn)過程。油品在管內(nèi)流動時與管路的相互摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，帶電油品的流動會形成流動電流，這類靜電產(chǎn)生的電壓隨流速增加而增大，同時與管道內(nèi)壁的粗糙度、過濾器濾網(wǎng)的密度、彎頭和閥門的數(shù)量成正比。

2. 油品灌裝過程。油品灌裝過程中產(chǎn)生靜電的危害性最大，成品油經(jīng)泵向油罐車或油輪中裝油時，都會產(chǎn)生靜電。灌裝油品時油流與空氣摩擦并在容器內(nèi)旋渦狀運動和飛濺而產(chǎn)生靜電，這類靜電大部分積聚在噴流出的油柱周圍。靜電大小和裝油流速，鶴管口位置高低、鶴管口形狀、材質(zhì)等有關(guān)。裝油流速太快，如用大鶴管，其流速大于5m/s，就會產(chǎn)生萬伏靜電電位。油管出口與油面的距離越大（即高位噴濺式裝車），油品與空氣摩擦越劇烈，油流對油面的攪動和沖擊越厲害，電壓越高。

3. 油罐收油及調(diào)合過程。油罐收油時，特別是罐底有水時，油品由于攪動、摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，并且隨進油時間增長直到油罐快滿時，油面靜電位值才達到最大值。另外，油品在經(jīng)過噴嘴或風(fēng)攪情況下，也會使油品產(chǎn)生很高的靜電。

4. 油品運輸過程中產(chǎn)生的靜電。裝入車、船內(nèi)的油品，在運輸過程中由于油料在罐體或艙內(nèi)劇烈震蕩、沖擊、摩擦?xí)谟推菲∥锖徒饘贅?gòu)件上積聚而產(chǎn)生靜電。

5. 其他影響靜電產(chǎn)生的因素。大氣的溫度越高（22~40℃），空氣越干燥（相對濕度在13%~24%），電荷越不容易從空氣中消除，電壓越容易升高。

油品在輸轉(zhuǎn)中含有水分時，很容易產(chǎn)生靜電，且電壓比不含水分時產(chǎn)生的電壓高幾倍到幾十倍。流經(jīng)過濾器時會產(chǎn)生很高的靜電，有時會增加10~100倍，而且不同材質(zhì)的過濾器產(chǎn)生靜電的大小也不相同。管路中安裝有稠、氈式過濾網(wǎng)容易產(chǎn)生靜電，且比金屬過濾網(wǎng)產(chǎn)生的靜電電壓更高。

三、靜電造成的危害

在油品的儲運過程中，靜電造成的危害性事故主要是爆炸和火災(zāi) 。靜電導(dǎo)致著火爆炸，通常必須具備3個條件：一是積聚起來的靜電荷以及所形成的靜電場均應(yīng)有足夠大的靜電強度。二是靜電放電時，火花能量應(yīng)達到或大于周圍可燃物的最小引燃能量，且有合適的火花間隙。三是在放電間隙及其周圍存在著爆炸混合物，其濃度或含量已在爆炸范圍內(nèi)。

1. 絕緣容器在灌裝油品時發(fā)生爆炸。向因輪胎絕緣的油罐車及無接地裝置的儲罐裝油時，儲罐的內(nèi)、外壁由于帶電油品的流動積聚大量電荷，這些電荷易與接地良好的物體形成強大的靜電電壓（如輸油管道、靠近罐車的人體等）產(chǎn)生放電，從而引起爆炸。

2. 接地容器內(nèi)部發(fā)生爆炸。接地容器內(nèi)部的爆炸多發(fā)生在灌裝油品時，因容器接地，外壁電荷已導(dǎo)入地殼，容器內(nèi)壁油品帶電，使油品與容器內(nèi)壁產(chǎn)生電位差，當(dāng)電位差達到一定值時，容器內(nèi)的可燃?xì)怏w被擊穿產(chǎn)生火花放電，從而引起爆炸。

3. 噴射含微粒的氣體引起爆炸。含微粒的氣體從噴嘴噴出時與出口壁摩擦產(chǎn)生靜電。若用蒸汽或熱水沖洗油罐、油艙，當(dāng)蒸汽或水中的微粒帶電足夠高時，與罐艙內(nèi)壁產(chǎn)生火花放電，引起爆炸。

四、防止靜電的基本措施

防止靜電危害的基本措施主要有2條：一是防止并控制靜電產(chǎn)生，二是靜電產(chǎn)生后予以中和或?qū)ё?，限制其積聚。

油品儲運系統(tǒng)通常采取以下措施防止靜電危害。

1. 控制油品的流速。油品在管道中流動產(chǎn)生的流動電荷和電荷密度的飽和值與油品流速的二次方成正比，因此控制流速，尤其是油品在進罐、灌裝和加油時的流速是減少油品靜電產(chǎn)生的有效措施。裝油鶴管的出口只有在被油品淹沒后才可提高灌裝流速，且汽油、煤油和輕質(zhì)柴油等油品的灌裝流速不宜超過最大安全流速即4.5m/s，且初始灌裝流速應(yīng)低于1m/s。

2. 改進油品的灌裝方式。油品從頂部噴濺灌裝比從底部進油產(chǎn)生的靜電高一倍，故底部進油的灌裝方式較好。若采用頂部進油的灌裝方式，則需把鶴管插到罐車的底部，或接近罐底，以減少油品的沖擊和與空氣的摩擦，這樣既可減少油品的噴濺，降低揮發(fā)和損耗，又可避免油品流經(jīng)電容最小的罐車中部，不致產(chǎn)生過大的油面電位，有效防止火花放電。

3. 設(shè)置接地和跨接線。靜電接地和跨接是消除靜電危害的最有效措施。 其具體方法是，把容器或管道通過金屬導(dǎo)線及接地體與大地連通形成等電位。一切用于儲存、輸轉(zhuǎn)油品的油罐、管線、裝卸設(shè)備，都必須有良好的接地裝置，以及時把靜電導(dǎo)入地下，并應(yīng)經(jīng)常檢查靜電接地裝置的技術(shù)狀況和測試接地電阻。

4. 安裝靜電消除器。靜電消除器又稱靜電中和器，它是裝在管道上消除或減少帶電體電荷的金屬裝置。

5. 防止操作人員產(chǎn)生靜電。油品儲運系統(tǒng)大多都是易燃易爆作業(yè)區(qū)域，因此嚴(yán)禁穿戴由化纖面料制成的衣服、圍巾和手套到危險區(qū)操作，而且禁止在危險區(qū)域脫衣服，禁止用化纖抹布擦拭機泵或油罐容器。

6. 油品中加入抗靜電添加劑。在石油產(chǎn)品中加入抗靜電添加劑，既可增加油品的導(dǎo)電率、加速靜電的泄漏和導(dǎo)出，又可減少油品中積聚的電荷并降低油品的電位。

7. 控制油品性質(zhì)。防止不同閃點的油品相混或降低油品中的含氣率和含水率，嚴(yán)禁使用壓縮空氣進行甲乙類油品的調(diào)和和清掃。