油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所靜電危險(xiǎn)因素分析及控制措施

仇祝峰

摘 要：在油庫(kù)、加油站等輕質(zhì)油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所，成品油極易因靜電放電引燃事故。美國(guó)石油學(xué)會(huì)（PEI）曾統(tǒng)計(jì)加油站48.4%的著火事故源于靜電放電。油庫(kù)、加油站等區(qū)域內(nèi)各種設(shè)施設(shè)備的結(jié)構(gòu)不同，位置各異，其靜電產(chǎn)生的環(huán)節(jié)和原因也有所不同。分析油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所靜電產(chǎn)生原因、靜電放電風(fēng)險(xiǎn)，綜述國(guó)內(nèi)外靜電控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)油庫(kù)、加油站采取必要安全措施避免靜電引燃事故具有重要意義。

關(guān)鍵詞：油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所；靜電放電；風(fēng)險(xiǎn)；安全措施

1油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所靜電危險(xiǎn)因素分析

靜電放電所產(chǎn)生的電火花能量大于油品蒸氣引燃的最小能量（0.2～0.25mJ）時(shí)就可引起著火或爆炸，需要對(duì)油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所靜電危險(xiǎn)因素進(jìn)行分析。

1.1油品靜電

靜電源于不同種物質(zhì)間相互接觸-分離時(shí)“雙電荷層”內(nèi)正、負(fù)電荷分離。常見(jiàn)油品帶電方式主要包括以下幾種。

a）沖流起電。管輸油品與管壁、管件等之間的摩擦、沖擊帶電。

b）噴射起電。油品噴濺形成的油霧與空氣、

c）水雜等摩擦帶電。

d）沉降起電。油品因其內(nèi)部雜質(zhì)、水分沉降而帶電。

1.2設(shè)備靜電

油品流經(jīng)管道、過(guò)濾設(shè)備等會(huì)使相應(yīng)設(shè)備部位帶上與油品極性相反的靜電荷。若設(shè)備接地不良或?yàn)殪o電非導(dǎo)體，則靜電荷在其表面積聚形成高電位。如加油過(guò)程中金屬防盜網(wǎng)上的靜電電位高達(dá)-1.91kV，而油箱未接地時(shí)，防盜網(wǎng)與油箱間靜電電位可能達(dá)到5.8kV[3]；加油站使用的耐腐蝕塑料管道，在管道表面靜電位可超過(guò)10kV。

1.3人體靜電

人體因行走、操作或與其它物體接觸與分離，或因靜電感應(yīng)、空間電荷吸附等原因產(chǎn)生的電荷積聚稱(chēng)為人體靜電。人體上靜電位可達(dá)10kV，假設(shè)人體電容為100pF，則人體靜電所攜帶的能量超過(guò)5mJ。

2油品儲(chǔ)運(yùn)場(chǎng)所靜電放電分析

油庫(kù)、加油站等危險(xiǎn)場(chǎng)所需避免發(fā)生引燃性的火花放電和刷形放電。

a）火花放電?；鸹ǚ烹娛前l(fā)生在相距較近的帶電金屬導(dǎo)體間或靜電導(dǎo)體間的靜電放電，其放電能量可達(dá)1J，引燃能力極強(qiáng)。當(dāng)帶電導(dǎo)體的靜電電位大于330V，就可發(fā)生靜電放電。罐內(nèi)孤立導(dǎo)體與接地管壁間、帶電金屬管道與接地導(dǎo)體或者人體、采樣器/檢尺器具等與帶電人體之間均可能發(fā)生火花放電。

b）刷形放電。刷形放電是帶電位較高的靜電非導(dǎo)體與導(dǎo)體間易發(fā)生的靜電放電，其典型放電能量為4mJ。高電位的油面與罐壁、鶴管及檢測(cè)工具之間，絕緣非金屬管道外壁與周?chē)拥貙?dǎo)體間（如相鄰接地金屬管道）可發(fā)生刷形放電，引燃揮發(fā)性油氣。

3油品靜電安全控制措施

3.1靜電接地

易燃易爆危險(xiǎn)場(chǎng)所用管道泵及過(guò)濾器、緩沖器、閥門(mén)等屬于靜電導(dǎo)體的物體應(yīng)可靠接地，使設(shè)備表面靜電荷快速泄漏，抑制靜電積聚，同時(shí)各設(shè)備間實(shí)現(xiàn)等電位連接，防止出現(xiàn)高電位。

3.2提高油品電導(dǎo)率

油品的電導(dǎo)率決定油品靜電荷的消散速率，油品電導(dǎo)率越高，靜電荷越難以積聚。GB6950—1986《輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率》規(guī)定了汽油、煤油、柴油安全靜止電導(dǎo)率應(yīng)大于50pS/m。為保證輸油作業(yè)安全，可根據(jù)GB13348規(guī)定在油品中加入微量的油溶性的防靜電添加劑，使其電導(dǎo)率達(dá)到250pS/m以上，以加速靜電荷的消散。

3.3控制油品流速

對(duì)于低電導(dǎo)率油品，限制油品流速可抑制油品靜電產(chǎn)生。靜電荷的產(chǎn)生受油品流速、輸油管徑影響，因此國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)流速和管徑關(guān)系對(duì)油品輸運(yùn)或灌裝要求如下：

vd=N×0.50m2/s（對(duì)于頂部或下部裝油時(shí)，儲(chǔ)罐內(nèi)含中心導(dǎo)體，如鶴管）

vd=N×0.38m2/s（對(duì)于下部裝油時(shí)且儲(chǔ)罐內(nèi)無(wú)中心導(dǎo)體）

式中：v———流速，m/s；d———管徑，m；N———根據(jù)輸油設(shè)施而設(shè)定的常數(shù)。

一般規(guī)定油罐裝料時(shí)，灌入電導(dǎo)率≤50pS/m的油料時(shí)，速度應(yīng)不超過(guò)1m/s，直到入口被淹沒(méi)。當(dāng)注入口浸沒(méi)200mm后，可逐步提高流速，但最大流速不應(yīng)大于7m/s。

3.4采用靜電緩和器

成品油流過(guò)過(guò)濾器和篩網(wǎng)等可造成油品靜電量成倍增加，且過(guò)濾器或篩網(wǎng)的開(kāi)孔越小，油品帶電量越大。降低油速可增加過(guò)濾器下游的靜電耗散時(shí)間，但流速降低并不能明顯減少過(guò)濾器后油流的電荷密度。為防止油品電荷進(jìn)入貯器，通常過(guò)濾器應(yīng)放置在接收貯器上游足夠遠(yuǎn)的地方以降低電荷量。油品通過(guò)精細(xì)過(guò)濾器時(shí)，從其出口到貯器應(yīng)留有30s的緩和時(shí)間，緩和時(shí)間不足時(shí)應(yīng)采用緩和器。帶電油品在緩和器內(nèi)停留時(shí)間一般可按緩和時(shí)間的3倍設(shè)計(jì)，緩和時(shí)間用下式表示：

t=εrε0/σ

式中：t——緩和時(shí)間，s；εr——油品相對(duì)介電常數(shù)；ε0——真空介電常數(shù)，pF/m；

σ——油品電導(dǎo)率，pS/m。

3.5控制裝油方式

裝油方式應(yīng)盡量采用底部裝油，防止頂部裝油時(shí)油品因噴濺、霧化和泡沫而使容器內(nèi)油品帶電量增加。按照GB50074-2014《石油庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，當(dāng)采用上裝鶴管向罐車(chē)灌裝甲B、乙、丙A類(lèi)液體時(shí)，應(yīng)采用能插到罐車(chē)底部的裝車(chē)鶴管；采用密閉裝車(chē)方式時(shí)，應(yīng)按GB50759-2012《油品裝載系統(tǒng)油氣回收設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》設(shè)置油氣回收設(shè)施。

3.6控制安全油面電位

實(shí)驗(yàn)表明，靜電放電時(shí)電荷轉(zhuǎn)移量大于0.1μC或放電能量大于0.2mJ時(shí)就有引燃油氣空間的危險(xiǎn)，而油面放電電位則隨液面曲率、放電電極、油料電導(dǎo)率、油氣混合物成分等因素變化，不同情況下的油面放電電位主要集中在18～62kV之間，且油面電位為負(fù)值時(shí)較易引燃油氣，油面電位為正時(shí)，需要更高的油面電位和電荷轉(zhuǎn)移量才能引燃油氣。GB6951-1986《輕質(zhì)油品裝油安全油面電位值》標(biāo)準(zhǔn)參考了國(guó)外歷年來(lái)油罐油面放電及引燃實(shí)驗(yàn)的研究情況，規(guī)定了輕質(zhì)油品在輸送過(guò)程中的安全油面電位值為12000V。

3.7使用防靜電材料

在靜電危險(xiǎn)場(chǎng)所，對(duì)接觸起電的物料，應(yīng)盡量選用在帶電序列中位置鄰近的、或?qū)Ξa(chǎn)生正負(fù)電荷的物料加以適當(dāng)組合，減少靜電荷的產(chǎn)生。使用軟管等輸送油品時(shí)，要用導(dǎo)電軟管或內(nèi)附金屬絲、網(wǎng)的橡膠管，且在相接地時(shí)注意靜電導(dǎo)通性。例如油罐車(chē)卸油時(shí)用的卸油連通軟管、油氣回收連通軟管，應(yīng)采用導(dǎo)靜電耐油軟管，其體電阻率應(yīng)小于108Ω？m，表面電阻率應(yīng)小于1010Ω。

3.8保證油品靜置時(shí)間

在油品裝卸完成后，應(yīng)使油品靜置一段時(shí)間以保證其所帶靜電消散到安全值以下。油品靜置時(shí)間按照油品電導(dǎo)率和儲(chǔ)罐容積確定，例如GB13348-2009要求油罐裝油完畢靜置10min后再進(jìn)行采樣、測(cè)溫、檢尺等作業(yè)（對(duì)于容積大于5000m3的油罐，靜置時(shí)間應(yīng)大于30min）；AQ3010-2007《加油站作業(yè)安全規(guī)范》要求油罐車(chē)進(jìn)站熄火并靜置15min后，卸油員按工藝流程準(zhǔn)備接卸作業(yè)，且油罐卸油后，待穩(wěn)油15min后方可計(jì)量。近期，根據(jù)油罐車(chē)及油面電位變化的特點(diǎn)，研究表明從靜電安全角度油罐車(chē)卸油前靜置時(shí)間5min后罐內(nèi)液面電位就可穩(wěn)定。

3.9人體靜電防護(hù)

作業(yè)人員應(yīng)穿合格的防靜電鞋和工作服，避免在易燃易爆場(chǎng)所劇烈運(yùn)動(dòng)和穿、脫衣物。在易燃易爆場(chǎng)所操作區(qū)域可采用防靜電地面，適當(dāng)設(shè)置靜電亞導(dǎo)體材料的人體靜電消除器，且亞導(dǎo)體材料的阻值在107～108Ω范圍內(nèi)，同時(shí)材料的厚度要有一定的絕緣水平，避免擊穿火花的發(fā)生。加油、卸油、控油根、采樣操作前，操作人員必須進(jìn)行人體靜電泄放。

4結(jié)語(yǔ)

加油站、油庫(kù)等易燃易爆場(chǎng)所在加油、卸油過(guò)程中均存在火花放電和刷形放電引燃風(fēng)險(xiǎn)。為抑制油品靜電積聚，降低靜電引燃風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)內(nèi)外控制加油站油品靜電需考慮：①抗靜電添加劑，提高油品電導(dǎo)率；②良好跨接和接地，使積聚的靜電快速泄漏；③控制加油流速和卸油流速，降低靜電的產(chǎn)生速率；④防止湍流和沖擊——變徑、彎頭、過(guò)濾器等盡量遠(yuǎn)離出口，抑制靜電產(chǎn)生；⑤防止水雜影響——卸油管口做成彎的，伸入油罐底部；⑥可使用油氣回收，防止加油槍口出現(xiàn)可燃性揮發(fā)油氣，控制可燃物等方面措施，保證油品輸運(yùn)作業(yè)安全。