雷電對(duì)石油化工企業(yè)危害探討

【摘要】石油化工企業(yè)的很多原料和產(chǎn)品具有易燃易爆的特點(diǎn)，因此，雷電對(duì)石油化工企業(yè)的危害性較大。本文分析了雷電對(duì)石油化工企業(yè)產(chǎn)生危害的原理和途徑，為科學(xué)采取防雷措施提供參考。

【關(guān)鍵詞】石油化工企業(yè)；雷電；危害

防雷安全保護(hù)是石油化工企業(yè)安全措施的特別重要組成部分。石化企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，儲(chǔ)存、使用大量的易燃物質(zhì)，產(chǎn)生易燃?xì)怏w、粉塵，形成爆炸性氣體或爆炸性粉塵環(huán)境，一旦遭受雷擊起火，點(diǎn)燃爆炸性氣體或粉塵的混合物，輕則生產(chǎn)停產(chǎn)、設(shè)備損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失，重則造成人員傷亡，產(chǎn)生惡劣的社會(huì)影響。因此，對(duì)石化企業(yè)的防雷安全應(yīng)高度重視，從設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)，全面做好防雷措施。

1、石油化工企業(yè)的組成

罐區(qū)及泵區(qū)。這是石油化工企業(yè)的常規(guī)組成部分。罐區(qū)用來(lái)儲(chǔ)存各種生產(chǎn)原料及產(chǎn)品，罐體之間、罐體與泵區(qū)通過(guò)管道連接。泵區(qū)通常與罐區(qū)組合在一起，用于將罐體內(nèi)的物質(zhì)，用機(jī)泵將罐內(nèi)物質(zhì)輸送至生產(chǎn)場(chǎng)所，或抽離罐體進(jìn)行運(yùn)輸。

生產(chǎn)裝置區(qū)。這是石油化工企業(yè)的核心組成部分。生產(chǎn)裝置的組成比較復(fù)雜，不同的工藝流程，所需要的裝置千差萬(wàn)別。生產(chǎn)裝置內(nèi)發(fā)生著各種化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，涉及到各種易燃物質(zhì)，生產(chǎn)過(guò)程中可能產(chǎn)生各種易燃?xì)怏w，或者需要排放易燃廢氣。

煙囪和火炬。這是化工企業(yè)的顯著標(biāo)志。煙囪是作為加熱設(shè)施的排煙通道，火炬用于排放燃燒各種易燃?xì)怏w。通過(guò)壓縮機(jī)氣柜等設(shè)施，使火炬內(nèi)的氣壓始終比外界空氣壓力大。

管架。管架用于管道輸送或作為戶(hù)外電纜橋架的安置場(chǎng)所。管道用于在生產(chǎn)區(qū)和儲(chǔ)存區(qū)之間的物質(zhì)輸送，電纜橋架用于配電設(shè)施與用電設(shè)備之間的電能輸送。

生產(chǎn)控制室?？刂剖矣糜趯?duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，內(nèi)部存在大量的微電子設(shè)備，用于控制各個(gè)設(shè)備的起動(dòng)、停車(chē)、工作狀態(tài)監(jiān)視、危險(xiǎn)狀態(tài)報(bào)警以及罐區(qū)內(nèi)各個(gè)罐體的液位、溫度監(jiān)視等。

污水處理廠。石化企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中，一般會(huì)產(chǎn)生大量的工業(yè)廢水，這些廢水必須經(jīng)過(guò)處理達(dá)標(biāo)后，才能排放。

消防泵房。內(nèi)部有消防泵等消防設(shè)施。

變配電所。由于一些大功率設(shè)備用電需要，石化企業(yè)一般均自設(shè)變電所，從公共變電站至少引兩路高壓線，進(jìn)入變電所。經(jīng)變電所變壓后，出現(xiàn)給各個(gè)區(qū)的分配電室，由分配電室出線至各用電設(shè)備。

裝卸車(chē)設(shè)施。由裝卸平臺(tái)、儲(chǔ)罐、管道、計(jì)量等設(shè)施組成。

2、雷電對(duì)石油化企業(yè)危害分析

2.1直擊雷

直擊雷是指閃擊直接擊于建（構(gòu)）筑物、其他物體、大地或外部防雷裝置上，產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械力者。直擊雷可能使建筑受損、人員傷亡，也可能造成設(shè)備損壞而停產(chǎn)。發(fā)生直擊雷時(shí)，閃電通道的高溫，可能引燃周邊的易燃物質(zhì)從而引起爆炸等事故。防范直擊雷的原則，一是利用接閃器控制雷擊點(diǎn)，將雷擊引離需要保護(hù)的物體或空間，二是將雷電流安全散入大地，在這個(gè)過(guò)程中，要避免對(duì)周?chē)饘傥锘蛳到y(tǒng)造成反擊危險(xiǎn)，要求要有低的接地電阻，引下線應(yīng)短直，電感值要小，以降低引下線及接地裝置上的電壓。

直擊雷可對(duì)石化企業(yè)內(nèi)的所有建（構(gòu)）筑物造成危害，主要表現(xiàn)為擊毀、擊壞建（構(gòu)）筑物或設(shè)備。尤其對(duì)罐區(qū)、戶(hù)外生產(chǎn)裝置區(qū)、裝卸站設(shè)施等危險(xiǎn)區(qū)域危害更大，因?yàn)槔纂娡ǖ赖母邷乜芍苯狱c(diǎn)燃或引爆這些區(qū)域內(nèi)的危險(xiǎn)物質(zhì)，因此在這些區(qū)域，必須要控制雷擊點(diǎn)，將雷擊點(diǎn)控制在安全空間。利用金屬罐體、金屬裝置本身作為接閃器時(shí)，必須滿足相關(guān)防雷規(guī)范的要求，當(dāng)不滿足要求，應(yīng)設(shè)接閃器保護(hù)。

2.2閃電感應(yīng)

靜電感應(yīng)。由于雷雨云底部帶凈電荷，當(dāng)雷云位于某一地域時(shí)，由于靜電場(chǎng)的作用，該地域上的金屬導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出與雷雨云底部電荷性質(zhì)相反的電荷。當(dāng)雷云主放電時(shí)，雷雨云底部電荷被中和掉，金屬導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷失去束縛，變成可以自由移動(dòng)的電荷，如果沒(méi)有及時(shí)就近泄入地中，就會(huì)產(chǎn)生很高的電位，擊穿與附近金屬物之間的空氣間隙，與附近金屬物火花放電。若有可燃物質(zhì)充斥于這些空間中，火花可能引燃或引起爆炸，造成嚴(yán)重后果。

電磁感應(yīng)。由于閃擊是持續(xù)時(shí)間為毫秒或微秒級(jí)的脈沖波，在極短的時(shí)間內(nèi)，雷電流從零升至幾十甚至上百千安，又在極短的時(shí)間內(nèi)，從幾十甚至上百千安降至零，因此雷電流抖度很大。從公式UOC/max=μ0×S×H1/max/T1，H1/max=I/（2πSa），可知，附近環(huán)路上的感應(yīng)電壓，與雷電流抖度成正比。此感應(yīng)電壓可能使導(dǎo)體過(guò)熱，或因?yàn)榄h(huán)路不通暢而發(fā)生火花放電，或與附近其他金屬物之間反擊而產(chǎn)生火花放電，若有可燃物質(zhì)充斥于這些空間中，火花可能引燃或引起爆炸，造成嚴(yán)重后果。

閃電感應(yīng)對(duì)石化企業(yè)的危害，主要表現(xiàn)為對(duì)危險(xiǎn)場(chǎng)所的危害。如，當(dāng)管道因靜電感應(yīng)出大量的電荷時(shí)，若管道未接地或接地電阻過(guò)大，或管道連接處過(guò)渡電阻過(guò)大，導(dǎo)致靜電泄放入地不暢，則有可能對(duì)附近物體放電，若這時(shí)有可燃?xì)怏w或液體，則可能引燃這些物質(zhì)。再如，相鄰管道之間若環(huán)路面積過(guò)大，則有可能因?yàn)殡姶鸥袘?yīng)在管道之間感應(yīng)出過(guò)大的電壓，此電壓可能擊穿管道，管道內(nèi)若有可燃?xì)怏w或液體，則非常危險(xiǎn)。因此，規(guī)定平行敷設(shè)的管道，間距小于100mm時(shí)，應(yīng)每隔不大于30m跨接一次，以減小感應(yīng)環(huán)路面積，從而減小感應(yīng)電壓。

2.3雷電波侵入

雷電波實(shí)質(zhì)上是一種高電壓的脈沖波，可能由雷電直接擊中管道線路引發(fā)，也有可能由于雷電感應(yīng)管道線路而引發(fā)。當(dāng)雷電波沿著管線侵入室內(nèi)時(shí)，高電壓可能會(huì)對(duì)沿線的設(shè)備或人員造成反擊。

由于石化企業(yè)的特殊性，廠區(qū)內(nèi)管道、電纜橋架等分布眾多，且大多為架空敷設(shè)，這些管道線路很多都通入室內(nèi)，若閃電直接擊中這些管道線路或者雷電在這些管線上感應(yīng)出過(guò)電壓，則過(guò)電壓就將沿著這些管線侵入建筑內(nèi)，造成與這些管線連接的設(shè)備損壞，或人員接觸這些管線，因接觸電壓而傷亡。若在管線入戶(hù)前接地（帶電導(dǎo)體通過(guò)SPD間接接地），則能顯著降低侵入室內(nèi)的脈沖電壓，從而降低危險(xiǎn)。

2.4雷擊電磁脈沖

雷擊電磁脈沖是指雷電流經(jīng)電阻、電感、電容耦合產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，包含閃電電涌和輻射電磁場(chǎng)。雷擊電磁脈沖對(duì)石化企業(yè)的影響，主要是對(duì)于企業(yè)內(nèi)的生產(chǎn)控制系統(tǒng)、DCS監(jiān)控系統(tǒng)、消防報(bào)警系統(tǒng)等微電子系統(tǒng)，以及電氣系統(tǒng)的影響，雷擊電磁脈沖引發(fā)的過(guò)電壓過(guò)電流，可能引起這些系統(tǒng)誤動(dòng)作、或永久性損壞，從而影響生產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。采取完善的屏蔽、等電位連接、安裝SPD等內(nèi)部防雷措施，可顯著降低雷擊電磁脈沖對(duì)微電子系統(tǒng)的影響。

3、結(jié)語(yǔ)

雷電對(duì)石化企業(yè)的危害，主要有直擊雷、雷電感應(yīng)、雷電波侵入以及雷擊電磁脈沖等。要做好防雷保護(hù)，必須綜合采取接閃、接地、屏蔽、等電位連接、安裝電涌保護(hù)器、安全間隔距離等防護(hù)措施。應(yīng)特別重視對(duì)火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的感應(yīng)雷防護(hù)措施，以及對(duì)排放可燃?xì)怏w、蒸汽、粉塵等的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等的直擊雷防護(hù)。

參考文獻(xiàn)

[1]建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50057-2010）

[2]石油化工企業(yè)設(shè)計(jì)防火規(guī)范（GB 50160-2008）