王春俊(南昌市東湖區(qū)消防救援大隊(duì)，江西 南昌 330000)

0 引言

石油化工企業(yè)在生產(chǎn)儲(chǔ)存過程中，油品處于流動(dòng)和摩擦中，極易產(chǎn)生靜電，引起火災(zāi)爆炸事故。例如：2019年1月11日8時(shí)21分，江蘇某加油站，員工在清理2#罐內(nèi)殘余柴油時(shí)，罐內(nèi)突然發(fā)生閃爆。經(jīng)調(diào)查，該起事故原因是員工作業(yè)時(shí)未穿防靜電服裝，產(chǎn)生靜電導(dǎo)致爆炸。該事故深層次的原因主要是缺乏對(duì)靜電知識(shí)的了解，以致操作和管理不夠科學(xué)。

1 靜電的產(chǎn)生

1.1 輸油管道內(nèi)靜電的產(chǎn)生

油品在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)與管壁摩擦，可以產(chǎn)生靜電荷。油品因此帶電，其靜電量與流速有密切關(guān)系。因油品的電導(dǎo)率較小，絕緣性能好，所以它能夠長(zhǎng)時(shí)間保持靜電且不消散。產(chǎn)生的靜電荷將隨著油品的流動(dòng)進(jìn)入油罐或鐵路、公路油罐車內(nèi)。管道內(nèi)油品流速及其管徑對(duì)油品靜電起電的影響，如表1和表2所示。

表1 油品流速對(duì)靜電的影響

表2 輸油管徑對(duì)靜電的影響

1.2 油罐中的靜電

成品油在輸轉(zhuǎn)過程中，通過泵與管道送往各種油罐。油品在管道內(nèi)輸轉(zhuǎn)，會(huì)產(chǎn)生靜電。帶電荷的油品被裝入油罐，會(huì)因?yàn)殡姾刹荒芸焖傩沟舳e聚，使油品表面具有一個(gè)比較高的電位。因此，油罐內(nèi)大部分靜電荷產(chǎn)生于輸送系統(tǒng)，其余部分是在灌裝時(shí)產(chǎn)生的。油罐在裝油過程中，油品電位的最大值有時(shí)發(fā)生在停止裝油之后。從裝油結(jié)束的時(shí)刻到最大電位值出現(xiàn)的時(shí)刻，稱為延遲時(shí)間，其值通常為30s左右。裝油結(jié)束80s之后靜電位才開始明顯下降。

1.3 公路油罐車的靜電

國(guó)內(nèi)公路輕油罐車均為上部裝御，此種方法極容易產(chǎn)生電荷。公路油罐車裝油系統(tǒng)分為自流和泵送兩種方式。采取自流裝油系統(tǒng)的方式進(jìn)入過湖器的初始電荷量較小。但采取泵送裝油系統(tǒng)方式，靜電荷就會(huì)從泵入口處開始大量的產(chǎn)生，流經(jīng)過濾器處達(dá)到一個(gè)高峰，最后全部進(jìn)入罐車內(nèi)。上部裝御油，容易噴濺產(chǎn)生靜電荷，還會(huì)產(chǎn)生油霧，使油氣混合物達(dá)到爆炸濃度范圍。汽車油罐車一般采用 DN80的小鶴管裝油，4m3油罐車裝車時(shí)間約8min。裝車時(shí)應(yīng)把鶴管伸入罐底，防止噴濺式裝油，從而減少產(chǎn)生新的靜電。

1.4 過濾器起電規(guī)律

過濾器是石油工業(yè)中常見的工藝設(shè)備。油品流經(jīng)過濾器產(chǎn)生的靜電荷比油品流經(jīng)輸油管道時(shí)產(chǎn)生的靜電荷還要多。有專家曾對(duì)管道上安裝過濾器對(duì)油品靜電起電的影響作過專門研究，如表3所示。

表3 過濾器對(duì)靜電的影響

2 石油靜電火災(zāi)事故發(fā)生的基本條件

以汽油為例，因?yàn)槠驼羝淖钚↑c(diǎn)火能量為0.1～0.2mJ,所以靜電極易引起燃燒爆炸。靜電引起火災(zāi)事故，必須具備以下5 個(gè)基本條件：(1)符合產(chǎn)生靜電的條件；(2)產(chǎn)生并積聚電荷，能達(dá)到火花放電電壓；(3)能引起火花放電，并有足夠的放電間隙；(4)要有足夠引發(fā)火災(zāi)或爆炸的點(diǎn)火能量；(5)在間隙和周圍環(huán)境中，具有足夠濃度的爆炸混合物。

在同時(shí)滿足以上5個(gè)條件時(shí)，才能引起火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生。

3 防靜電火災(zāi)事故的預(yù)防措施

防靜電火災(zāi)事故的措施較多，如：減少靜電的產(chǎn)生；采取接地等有效措施導(dǎo)走或中和靜電荷使其不能積聚；防止爆炸性氣體混合物的形成等。因此對(duì)防止石油靜電火災(zāi)事故，不是完全消除靜電荷，而是控制各項(xiàng)指標(biāo)值不致引起火災(zāi)事故。

3.1 控制流速

實(shí)驗(yàn)表明，油品在輸油管道中流動(dòng)所產(chǎn)生的電流與油品流速的2次方成正比。由此可見，流速加快會(huì)增加靜電的產(chǎn)生，而控制油品流速是減少靜電產(chǎn)生的有效辦法，如表4所示。

表4 油品流速限制一覽表

3.2 注意靜置時(shí)間

因?yàn)橛推返慕^緣性能良好，帶電油品進(jìn)入油罐內(nèi)，靜電荷一時(shí)無法消散，需要經(jīng)過一定時(shí)間的靜置才能消散完。為避免產(chǎn)生靜電風(fēng)險(xiǎn)，員工進(jìn)行直接測(cè)量液位或油溫作業(yè)前，應(yīng)等罐內(nèi)靜電荷基本消散后。油品的靜置時(shí)間是依據(jù)油品的電導(dǎo)率和油罐容積來確定的。國(guó)家規(guī)定油罐車泄油前的靜置時(shí)間為15min。

3.3 油罐和管道的可靠接地與跨接

接地是指將油罐和管道與大地接通，形成相等電位，形成最小電阻值?？缃邮侵笇⒂凸藓凸艿乐g用金屬導(dǎo)線相連，形成相等電位，目的是通過人為方式，使油罐和管道與大地形成一個(gè)等電位體，不致于因?yàn)殪o電的電位差形成火花放電，而引起火災(zāi)事故。管道跨接還有一個(gè)作用，當(dāng)有雜散電流時(shí)，可以避免在斷路處發(fā)生電火花而造成火災(zāi)事故。靜電接地電阻值的規(guī)定如表5所示。

表5 靜電接地電阻值

3.4 投放抗靜電添加劑

抗靜電劑的真正作用不是“抗”靜電，而是當(dāng)加入微量抗靜電添加劑后，可以在不影響油品質(zhì)量的前提下，大幅提高油品電導(dǎo)率，使其電荷得不到有效積聚。我國(guó)對(duì)抗靜電劑的使用量一般為百萬(wàn)分之一(質(zhì))(1mg/L=1ppm)。多次使用證明，國(guó)產(chǎn)各牌號(hào)的噴氣燃料只要加1mg的抗靜電劑，就可使導(dǎo)電率維持在140～210電導(dǎo)單位以上。加劑時(shí)，一般情況先將抗靜電劑以數(shù)倍燃料油稀釋，再調(diào)配成母液，然后根據(jù)調(diào)和罐容積大小，進(jìn)行充分循環(huán)調(diào)和。停泵半小時(shí)后測(cè)定，當(dāng)各部位電導(dǎo)率值完全相同時(shí)(可調(diào)至(50～300)×10-12s/m)，說明油品即已調(diào)和均勻。

3.5 控制油面空間的混合氣體

在可能形成爆炸性氣體混合物的空間充以惰性氣體(如N2)，使該混合氣體達(dá)不到爆炸氣體的濃度范圍，充惰性氣體的方法是防止形成爆炸性氣體混合物。在充填惰性氣體之后，要保證氧氣所占體積小于7%，這樣的做的話，生產(chǎn)操作就不受許多條件的限制。

3.6 避免空氣、水和油品等混合

當(dāng)油中含不同油品或水相混并進(jìn)入壓縮空氣時(shí)，靜電的發(fā)生量將大幅增加。相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，油品中含水量在5%時(shí)，會(huì)使起電效應(yīng)增大10～50倍。并且油品通風(fēng)調(diào)和也是十分危險(xiǎn)的。某家煉廠一個(gè)5000m3油罐，罐內(nèi)原裝有40t噴氣燃料，之后裝柴油并通風(fēng)調(diào)和，在通風(fēng)僅1分多鐘時(shí)便發(fā)生了爆炸。因此，油品調(diào)和時(shí)必須采取相應(yīng)的安全措施。

3.7 消靜電管

消靜電管是直接消除油品內(nèi)流動(dòng)電荷的器件。它安裝在管道的末端，不斷地向管中注入與油品電荷極性相反的電荷而達(dá)到中和的目的。消靜電管一般長(zhǎng)1m左右，適用管道直徑為50～200mm，適用溫度為-50～50℃。因?yàn)橄o電管出口電荷密度較穩(wěn)定，所以消靜電器的安裝位置應(yīng)該離油品出口處越近越好，但最長(zhǎng)不應(yīng)超出10m，防靜電重新產(chǎn)生。消靜電器在使用過程中，產(chǎn)生的沉積物容易對(duì)絕緣層的絕緣程度造成破壞，消電效率也會(huì)隨著內(nèi)壁沉積物的增加而有所下降，最好每隔半年至一年清洗一次內(nèi)壁。為保證消靜電器的工作可靠，使出口電荷密度在30×10-12C/m3以下，管道內(nèi)油品流量應(yīng)不大于2.5m3/min，并保證管體接地可靠，接地電阻值不大于10Ω。

3.8 加強(qiáng)組織管理

控制和防止靜電災(zāi)害，必須加強(qiáng)組織管理工作：一是要使操作人員有一定的石油靜電知識(shí)；二是要有完整的管理制度和操作規(guī)程。(1)建立靜電安全管理體制：如建立靜電安全操作規(guī)范、靜電測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)；建立用于檢測(cè)、取樣及衣、鞋等器具標(biāo)準(zhǔn)；(2)測(cè)定現(xiàn)場(chǎng)安全狀況：如在現(xiàn)場(chǎng)安裝可燃?xì)怏w測(cè)爆和報(bào)警裝置；確定靜電危險(xiǎn)源場(chǎng)所，測(cè)定接地電阻值，設(shè)置靜電接地檢測(cè)報(bào)警儀；(3)加強(qiáng)防靜電的研究與教育：定期舉辦普及防靜電知識(shí)技術(shù)講座，增強(qiáng)防靜電意識(shí)；(4)加強(qiáng)人身靜電的預(yù)防：人體在正常活動(dòng)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生靜電。要嚴(yán)格規(guī)定相關(guān)人員在進(jìn)入具有高濃度爆炸氣體混合物場(chǎng)所作業(yè)時(shí)，必須穿著防靜電工作服、防靜電鞋等。