油品碼頭電氣防爆措施研究

楊小龍(中交一航局安裝工程有限公司，天津 300457)

0 引言

油品碼頭作業(yè)風(fēng)險性較高，裝卸的對象為原油、成品油以及化學(xué)品等，無論是運輸還是存儲過程中均存在非常高的易燃易爆風(fēng)險，安全隱患高，是作業(yè)生產(chǎn)管理的重點和難點。尤其是對于電氣設(shè)備的使用，可能造成高溫、火花等，進而導(dǎo)致產(chǎn)生安全隱患。要想保證油碼頭作業(yè)安全，就必須采取有效的防爆措施。

1 油品碼頭爆炸原因

油品碼頭的作業(yè)具有很大的特殊性，容易出現(xiàn)爆炸事故，而且在油品的裝卸過程中容易出現(xiàn)泄漏問題，在遇到一定條件后便會發(fā)生爆炸[1]，還會造成巨大的資源浪費。導(dǎo)致爆炸的因素如下：(1)可燃物，例如可燃性氣體以及液體；(2)助燃物，空氣中含有氧氣，泄漏的油品在氧氣充足的條件很容易產(chǎn)生火災(zāi)爆炸；(3)引燃源，例如：高溫、電弧、電火花、靜電等。要有效地預(yù)防油品碼頭爆炸事故的發(fā)生，就必須要從引發(fā)爆炸的條件出發(fā)，積極采取措施來遏制爆炸隱患。而電氣防爆研究，則是將側(cè)重點放在預(yù)防電氣設(shè)備成為引燃源。

2 油品碼頭電氣防爆措施

2.1 嚴謹選擇防爆電氣設(shè)備

2.1.1 防爆電氣分類

對于防爆電氣設(shè)備的選擇，首先要充分了解設(shè)備的特征，并根據(jù)運行條件進行對比，以選擇相應(yīng)的設(shè)備。根據(jù)我國相關(guān)的標(biāo)準規(guī)定，此類設(shè)備主要分為以下幾種類型：Ⅰ類主要適用于煤礦瓦斯環(huán)境；Ⅱ類主要應(yīng)用在廠用氣體環(huán)境；Ⅲ類應(yīng)用在其他的粉塵環(huán)境。Ⅱ類設(shè)備又分為A、B、C級別，后者對于前者環(huán)境具有適用性。

另外，按照最高表面溫度進行劃分，按照由高到低的順序依次是T1、T2、T3、T4、T5以及T6共6個溫度組別[2]。從防爆原理角度來進行分析，目前常用的防爆電氣類型包括隔爆型、充砂型、增安型、正壓型以及本質(zhì)安全型等，且不同類型的電氣設(shè)備所適用的作業(yè)環(huán)境不同。對于油品碼頭來講，為達到良好的電氣防爆效果，應(yīng)優(yōu)先選擇隔爆型與本質(zhì)安全型兩種。

2.1.2 防爆電氣選擇

面對不同類型的防爆電氣設(shè)備，在選擇時要堅持適應(yīng)性以及合理性原則，在控制成本的前提下，確認最佳搭配組合，降低電氣因素導(dǎo)致的油品碼頭爆炸事故發(fā)生的概率。在防爆電氣設(shè)備上面，會標(biāo)注明顯標(biāo)識，這個可以作為一項重要的篩選依據(jù)，便于對設(shè)備的防爆類型、級別、組成等信息進行了解。由于油品碼頭作業(yè)具有非常高的易燃易爆風(fēng)險，因此對于相關(guān)防爆電氣設(shè)備的選擇也要根據(jù)規(guī)定進行嚴格的危險劃分，并結(jié)合油品的性質(zhì)特點，分析判斷現(xiàn)場可能會存在的爆炸性混合物物質(zhì)，且確認該類物質(zhì)的對應(yīng)級別以及組別。綜合分析現(xiàn)場條件與設(shè)備運行特征，確定最合適的電氣設(shè)備。其中，部分區(qū)域可能會出現(xiàn)兩種及以上混合爆炸性物質(zhì)，防爆電氣設(shè)備的選擇條件需要更加嚴格，應(yīng)對現(xiàn)場混合物內(nèi)的各種物質(zhì)級別以及組別進行分析，且對其進行排列，確認風(fēng)險性最高的級別與組別，然后根據(jù)此來選擇合適的防爆電氣設(shè)備，達到最佳電氣防爆效果[3]。

2.1.3 電氣選型案例

基于某個油品碼頭進行分析，此碼頭主要業(yè)務(wù)是卸載成品油及原油，比較集中的是卸載作業(yè)。根據(jù)規(guī)范要求，對于油品卸載，要以卸油口為中心，劃出周圍3m范圍。對于延伸至水面空間，則劃分成2區(qū)，其范圍包括了部分的作業(yè)區(qū)域。為提高電氣防爆效果，最終確定將碼頭作業(yè)平臺均歸入到2區(qū)范圍內(nèi)[4]。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)可知，碼頭所卸載的介質(zhì)為ⅡA類原油，屬于T3組別，為最低級別，同時爆炸區(qū)域為2區(qū)，這樣就可將電氣設(shè)備級別設(shè)定在Ⅱ類，組別則是T3～T6均可，基本上所有的防暴形式均可以達到專業(yè)的防爆要求。通過分析該油品碼頭的實際作業(yè)環(huán)境以及防爆電器設(shè)備類型需求，最終確定選擇本安型儀表類設(shè)備，如：Exia ⅡBT6；其他設(shè)備則為隔爆型，如：Exd ⅡB4以及Exd ⅡT6等。

2.2 科學(xué)進行設(shè)備安裝與維護

防爆電氣設(shè)備與常規(guī)電氣設(shè)備在結(jié)構(gòu)以及工藝上均有著一定的差異，要想將防爆特性突出出來，不僅要對制造工藝進行嚴格把關(guān)，還要對其后期的安裝及維護工作進行嚴格規(guī)范處理，以確保防爆設(shè)備運行能夠提升安全性及可靠性。這是一個連貫的過程，無論是設(shè)備選型，還是安裝維護，一旦出現(xiàn)問題，就會對設(shè)備的整體運行產(chǎn)生影響，進而無法達到預(yù)期的防爆效果，油品碼頭依然存在著電氣爆炸隱患。例如進入防爆區(qū)的工作人員，必須要先觸摸消除靜電的設(shè)備，避免出現(xiàn)自身攜帶靜電的情況，以免進入防爆區(qū)域后由于靜電而產(chǎn)生爆炸隱患。另外，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)規(guī)定穿防靜電工作服裝，并佩戴相關(guān)的防爆通訊設(shè)備和維修設(shè)備，以便于及時解決爆炸隱患。另外，要注意對區(qū)域內(nèi)的可燃氣體濃度進行實時監(jiān)測，一旦確認濃度超出最高限值必須要及時采取相應(yīng)措施防爆，且要避免繼續(xù)在該環(huán)境下作業(yè)。所有安裝與維護工作均要嚴格按照相關(guān)規(guī)范進行，并安排專人監(jiān)管，做好工作記錄，尤其是動火維修作業(yè)更是要強調(diào)防爆安全，消除存在的隱患。

2.3 有效預(yù)防設(shè)備靜電危害

油品碼頭電氣防爆的另一個要素便是預(yù)防設(shè)備的靜電，采取有效措施來對靜電進行有效消除。通過靜電荷的集中放電，可以產(chǎn)生較大的能量，然后對環(huán)境中存在的爆炸性混合氣體進行引燃，產(chǎn)生爆炸風(fēng)險。對于油品碼頭靜電預(yù)防方面也有明確的規(guī)定，針對接地裝置以及檢測等提出了相應(yīng)的要求，在實際操作中可以通過裝設(shè)船岸跨接電纜的方式來消除以及預(yù)防靜電。

(1)可以為靜電提供電路。在將油品介質(zhì)裝入到貨油艙時，油艙與船殼將會產(chǎn)生靜電，且極性與油品所帶的靜電電荷極性相反。存在部分人員認為，船體結(jié)構(gòu)所帶電荷可以通過港區(qū)水到達地面，相比設(shè)置一條小直徑的接地電纜能夠很好的消除靜電[5]。從專業(yè)角度上來講，通過設(shè)置船岸跨接電纜能夠更好地實現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)與碼頭相近一側(cè)表面電荷通過岸上消散至大地，達到船岸連接區(qū)域等電位的目的。在實際作業(yè)中，油船的其他部位與岸邊相接觸的面積并不多，大部分情況下不會出現(xiàn)金屬連接的情況，這樣來講設(shè)置等電位連接對于消除靜電防爆具有重要意義。

(2)為雜散電流提供電路。船岸管路以及軟管系統(tǒng)均有可能會存在著大量的雜散電流，如果不能有效處理，也有一定可能會成為引燃源。在其中通過的雜散電流，一方面是因為利用強制電流法或犧牲陽極法對油碼頭或船體進行陰極防護產(chǎn)生的；另一方面則是因為船岸間電位差以及電源問題導(dǎo)致的電流泄漏。船岸之間往往會存在電位差，且多為變數(shù)，即便是相同的油船靠泊在同一個泊位，在不同時間段電位差的數(shù)值也不相同，但是一般數(shù)值都比較小，為0.4～1.5 V。雖然電位差不高，以及跨接電纜阻值也僅有0.000 8 Ω左右，但是在連接的瞬間也會產(chǎn)生上千安的電流，需要將其納入到電氣防爆風(fēng)險管理中。通過設(shè)置船岸跨接電纜能夠為此類雜散電流提供電路，消除瞬時電流帶來的隱患。

另外，還可以安裝絕緣法蘭，一方面是能夠中斷船岸之間輸油管線上存在的雜散電流；另一方面也可以為設(shè)備以及管道等存在的靜電提供對地泄漏的通道。為了能夠達到中斷雜散電流的目的，在安裝絕緣法蘭時，要注意杜絕其與外部金屬接觸產(chǎn)生短路，要求面向海的一側(cè)輸油管線中的所有金屬均不得與碼頭上的金屬構(gòu)件產(chǎn)生接觸；面向岸邊的一側(cè)輸油管線所有金屬均不得與船體產(chǎn)生接觸。同時，還要注意絕緣法蘭面向海洋一側(cè)的所有金屬應(yīng)與船體電氣保持良好的連續(xù)性，而面向岸邊一側(cè)的金屬均需要與碼頭固定接地裝置保持良好的電氣連續(xù)性，只有這樣才能夠有效地消除靜電。很多油品碼頭已經(jīng)對裝載臂安裝了絕緣法蘭，這樣在裝卸油品時可以保證更高的安全性，不僅可以消除靜電，同時又能夠組織雜散電流，起到了良好的防爆效果。絕緣法蘭如圖1所示。

圖1 絕緣法蘭

3 油品碼頭控制系統(tǒng)

油品碼頭作為危險防爆2區(qū)裝置，各類型設(shè)備的安裝設(shè)置一般均比較分散，在針對電氣防爆措施進行分析時，應(yīng)注意通過可靠的控制系統(tǒng)來監(jiān)控以及采集各項工藝參數(shù)，掌握設(shè)備運行狀態(tài)，通過控制、聯(lián)鎖、報警以及急停等子系統(tǒng)，來為碼頭安全作業(yè)提供保障。

4 結(jié)語

油品碼頭防火防爆是安全生產(chǎn)的重要前提，一直都是重點研究的內(nèi)容。而針對電氣防爆措施的研究，主要目的是消除電氣系統(tǒng)帶來的隱患，避免因為電氣因素而產(chǎn)生引燃源。在實際操作中，需要根據(jù)防爆基本要求，確定電氣防爆的主要方向，然后通過設(shè)備選型、安裝維護以及靜電預(yù)防等措施來將安全風(fēng)險降至最低，爭取在最大程度上做到科學(xué)有效的防爆處理。