淺析輸油場站靜電危害及防治方法

馮艷梅 楊正綱 張金銀 肖華 朱立寧

摘 要：本文針對靜電對原油輸油站日常安全運輸與儲存構成危害的問題，從靜電來源入手，分析儲運設備、原油流動狀態(tài)、雷云天以及工作人員等方面產(chǎn)生靜電機理的基礎上，研究了輸油站常見靜電現(xiàn)象及防治靜電危害所用的方法，完善各環(huán)節(jié)防靜電措施，降低靜電的危害，確保輸油站安全正常運行。

關鍵詞：輸油場站;原油儲運;靜電危害;防靜電

引言

現(xiàn)階段，我國經(jīng)濟、社會的發(fā)展速度十分之快，對各種能源的需求量也與日俱增。油氣資源作為現(xiàn)代經(jīng)濟、社會發(fā)展的重要能源資源，為我國現(xiàn)代化建設提供了重要的物質(zhì)保障，然而靜電問題一直困擾著石油行業(yè)的安全運輸和儲存。輸油站承擔著輸油工藝切換、油流加壓、加溫、過濾以及收發(fā)球等諸多功能，是輸油站的功能核心。但在油品的輸送過程中，由于攪拌、過濾、搖晃、飛濺以及流動等接觸和分離的相對運動，都會產(chǎn)生靜電。同時雷云靠近場站時的靜電感應作用、以及操作人員人體靜電等因素都存在誘發(fā)輸油站靜電災害的可能。因此，輸油場站產(chǎn)生靜電給安全生產(chǎn)帶來很大挑戰(zhàn)。

1 靜電產(chǎn)生途徑

靜電產(chǎn)生的途徑多種多樣，就輸油場站來講，其靜電產(chǎn)生的途徑主要有儲運設備、原油流動狀態(tài)、雷云靜電感應和人體靜電四個方面。

1.1原油儲運中產(chǎn)生的靜電

原油在管線內(nèi)的流動形成了液體與金屬管壁接觸、分離的條件。當原油在通過管線、過濾器、泵等設備時，接觸、分離現(xiàn)象連續(xù)發(fā)生，使被輸送的原油帶靜電。

（1）原油在輸送過程中，因磨擦會產(chǎn)生大量靜電。靜電電荷隨流速增加而增大，同時管道內(nèi)壁粗糙度大，管路中閥件多，彎頭多都會產(chǎn)生更多的靜電荷，使得管道內(nèi)靜電電流增加值遠遠超過泵內(nèi)靜電電流增加值。

（2）原油流經(jīng)過濾器時會產(chǎn)生靜電。原油經(jīng)過泵式系統(tǒng)產(chǎn)生大量電荷，在過濾器處達到高峰。原油經(jīng)過自流系統(tǒng)到過濾器也會產(chǎn)生一定量的電荷。

（3）原油灌裝過程中更易產(chǎn)生靜電。噴濺罐裝時，會因油料從鶴管內(nèi)高速噴出而導致液體迅速分離，從而產(chǎn)生較多的靜電電荷。同時，油品沖擊到罐壁，也會造成噴濺飛沫而產(chǎn)生靜電。此時裝油流速過快，會產(chǎn)生很高靜電，容易放電。而低位液下裝車則產(chǎn)生較小靜電。裝油鶴管管徑大，流量大也會造成油面電位高，應引起注意。

（4）油罐收油時會產(chǎn)生靜電。當罐底的水雜質(zhì)、原油被攪動，相互磨擦會積聚靜電，在一定條件下，會產(chǎn)生火花放電。另外，原油在經(jīng)過噴嘴或劇烈的攪拌，油水和雜質(zhì)擴散，水滴和雜質(zhì)的沉降會使油面電位升高，形成高位靜電。

1.2原油自帶靜電

一般來講，油品的組成成分基本為碳氫化合物，其在通常條件下導電率比較低。雖然其導電率較低，但是其自身可能帶有相當一部分靜電荷，并且這些凈電荷在一定條件下很容易泄露。一旦泄漏，就可能發(fā)生靜電火花而導致嚴重后果。

1.3 雷云靜電感應

2007年5月24日16時16分，距中石化管道儲運分公司嵐山輸油站罐區(qū)? 500m的鎮(zhèn)海國儲備油庫G-47號10萬方儲油罐遭雷擊， 造成浮頂與罐壁間的二次密封局部起火，火焰高4 m以上。同年7月7日，白沙灣輸油站G-3號10萬方儲油罐一二次密封間被雷擊爆炸著火，共有7處著火點，幾乎連成大半圈，一二次密封和局部泡沫堰板爆開，二次密封板破壞。4個呼吸閥被爆開斷裂，密封膠皮完全燃燼，罐區(qū)火情監(jiān)控系統(tǒng)同時遭雷擊損壞。

當一片帶電雷云靠近輸油站時，會在場站金屬的設備設施頂部感應出大量與雷云相反的電荷，當雷云與其他部位放電后，聚集在設備頂部的大量電荷失去約束，如果此時設備接地不良或者失去接地，則會在設備上形成危險的靜電荷聚集，條件具備時會向其他金屬設備發(fā)生火花放電。

1.4 人體靜電

生產(chǎn)區(qū)很多流程操作需要輸油站運行人員現(xiàn)場操作。人體是電的良導體，大量事故都是由于人體的靜電放電所引起的。人在與地面絕緣的情況下，在絕緣表面上行走，觸摸帶電物體，身著不導電衣服摩擦等行為都能使人體聚集可觀的靜電。當帶有靜電的運行人員進行生產(chǎn)流程操作時，手觸碰金屬設備的瞬間會發(fā)生靜電火花放電，人體靜電是生產(chǎn)區(qū)不可小視的危險源。故輸油站在進站門口和設備旁都設有靜電消除裝置。

2 輸油場站靜電危害機理

由于輸油場站設備眾多，管線連接面、密封面、排污孔等數(shù)量較多，設備故障或者事故情況下，油品泄漏的可能性較大，工藝區(qū)油品泄漏后易形成可引燃或引爆的油氣區(qū)。根據(jù)統(tǒng)計表明，10%～20%的瓦斯意外燃爆事故是由于靜電放電引起的，因此對于瓦斯等可燃氣體的靜電安全及其評估應給與足夠的重視。

3 輸油場站靜電防治方法

3.1控制原油的流速

原油在輸送過程中，因摩擦和攪拌將產(chǎn)生大量的靜電電荷。當油品流量較小時，在泵內(nèi)和管道內(nèi)所產(chǎn)生的液流電流接近相等;但流量逐漸增加時，液流電流雖均有上升， 但管道內(nèi)的電流增加幅度遠遠超過泵內(nèi)的液流電流。國內(nèi)外經(jīng)過實驗提出的油品管內(nèi)流速控制的計算公式：v2D≤0.64

3.2避免原油中混入水分和空氣

如果原油中混入水分和空氣，這會在很大程度上加大原油產(chǎn)生靜電的可能性。同時，我們也要避免原油和空氣混合，這時可以運用在儲油罐的灌頂沖入惰性氣體的方法來達到原油與空氣隔絕的效果，從而降低發(fā)生靜電現(xiàn)象的可能性。

3.3流經(jīng)過濾器的油料有足夠的漏電時間

油品流經(jīng)過濾器時，會與過濾器劇烈的摩擦而使帶電量增加10-100倍，且不同材質(zhì)的過濾芯產(chǎn)生靜電的大小不相同。通常規(guī)定，經(jīng)過過濾器的油品要有30s以上的漏電時間。因此，在管線上設置過濾器時，根據(jù)管線內(nèi)油流速度、品質(zhì)、品種不同應設置不同結(jié)構、不同材料及精度的過濾器， 并及時清理濾芯; 作好過濾器及管線接地;在接地管線中使油品繼續(xù)流經(jīng)接地管道30s以上后才允許進入油罐。

3.4在油料中添加抗靜電添加劑

油品電阻率過高或過低都不會帶上較多的電荷，當電阻率在1010-1012Ω·m范圍內(nèi)油品產(chǎn)生的靜電是危險的。添加抗靜電劑主要目的就是改變油品的電阻率，使油品不易積聚太多的電荷。

3.5設施設備接地與跨接

靜電接地能減少電荷向地殼泄漏的電阻，加快油品中電荷的泄漏。另一方面，靜電接地后，工藝設備與大地的電位差為零（成為等電位體），避免了發(fā)生火花放電的可能。油料儲運工藝中的工藝設備及其附件都應進行接地或跨接（儲油設施設備上的附件法蘭、浮頂罐的罐體與浮頂、擋雨板與罐頂、活動浮梯與罐頂都要跨接）。油庫設施設備靜電接地通常采用焊接的方法，按照技術要求將靜電接地系統(tǒng)與設施設備的外壁相連。防靜電接地裝置的接地電阻不宜大于10Ω。

3.6預防人體靜電

預防人體靜電的危害必須加強對作業(yè)區(qū)的管理。要求進入油庫危險爆炸場所的工作人員應穿防靜電工作服;進入危險爆炸場所入口處應設人體排靜電裝置。

4結(jié)束語

在輸油場站安全管理過程中，放靜電危害是一項十分重要的內(nèi)容。為防止靜電危害對生產(chǎn)帶來的損失，必須建立正確的、全面的靜電危害認識，并采取有效的、合適的防靜電措施，做到防患于未然，這樣才能確保輸油站的安全運行。