過(guò)利兵

摘要：由于靜電在工業(yè)生產(chǎn)的過(guò)程中會(huì)不斷集聚，最后造成放電。文章將從靜電火災(zāi)爆炸出發(fā)，分析工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的靜電火災(zāi)危險(xiǎn)，并為預(yù)防這一火災(zāi)危險(xiǎn)提供建設(shè)性的意見。

關(guān)鍵詞：靜電火災(zāi);產(chǎn)生機(jī)理;防護(hù)路徑

靜電是一種十分普遍的電荷現(xiàn)象，它普遍存在于人們的日常生活中。比如，冬季人們雙手相握時(shí)感受到的輕微電擊和更換晴綸材質(zhì)外衣時(shí)所發(fā)出的火花，這都是靜電現(xiàn)象。當(dāng)前，在科技發(fā)展過(guò)程中靜電與人們的生活息息相關(guān)，在復(fù)印、紡紗和除塵等工業(yè)行業(yè)中，靜電發(fā)揮著重要的作用。雖然靜電對(duì)人們的生活有重要的影響，但是因靜電所引發(fā)的火災(zāi)和爆炸給人們帶來(lái)了極大的危害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因靜電而帶來(lái)的火災(zāi)數(shù)量已經(jīng)超過(guò)了火災(zāi)總數(shù)的三成，尤其是在工業(yè)塑料行業(yè)和石油工業(yè)領(lǐng)域尤為嚴(yán)重。

1? 靜電火災(zāi)的危險(xiǎn)性分析

1.1? 靜電放電的概念定義

高電壓和靜電場(chǎng)是發(fā)生靜電時(shí)所產(chǎn)生的主要現(xiàn)象。氣體的電解質(zhì)數(shù)量比固體和液體較少，因此當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)電解質(zhì)的絕緣時(shí)，氣體放電，出現(xiàn)靜電現(xiàn)象。

1.2? 靜電放電的類型分析

靜電放電分為空中放電和表面放電，空中放電又分為電暈放電、火花放電和刷形放電。除了電荷數(shù)量外，它們?cè)诒举|(zhì)上是相同的。通常情況下，距離較遠(yuǎn)的電極之間出現(xiàn)電暈放電，電暈放電反應(yīng)所造成的危險(xiǎn)相對(duì)較小。刷形放電時(shí)，電通路在電流擊穿空氣時(shí)形成，放電能量相對(duì)較大，所造成危險(xiǎn)事故的可能性也更大?；鸹ǚ烹姸喟l(fā)生在金屬物體之上，放電時(shí)也會(huì)出現(xiàn)多條電路，導(dǎo)致燃燒的發(fā)生。從放電類型來(lái)看，靜電放電類型中的火花放電能量較大，更容易引起靜電火災(zāi)[1]。

1.3? 靜電火災(zāi)的種類分析

（1）加油站、過(guò)濾器等設(shè)備極容易出現(xiàn)靜電現(xiàn)象，因此需要提前做好接地裝置的設(shè)置，一旦出現(xiàn)靜電，裝置能夠迅速將所產(chǎn)生的電能導(dǎo)入地下。在接地裝置的設(shè)置過(guò)程中，接地裝置絕對(duì)不能與設(shè)備所冒出的液體蒸氣相靠近，二者之間必須保持一段距離。并且，接地裝置中的電阻必須要小于10Ω，才能保證接地裝置的效果。除此之外，為了防止接地體出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，敷設(shè)在地下的接地裝置部分可以采用銅或鍍鋅的材料來(lái)制作，以對(duì)抗腐蝕性強(qiáng)的土壤，而不應(yīng)采用涂防腐油漆的方式，否則將會(huì)出現(xiàn)土壤污染。

（2）為了防止出現(xiàn)因靜電放電而產(chǎn)生燃燒爆炸的安全問(wèn)題，可以利用金屬導(dǎo)體來(lái)連接管道和容器，以消除電位差;或是在連接處纏繞金屬尋線來(lái)消除非導(dǎo)體管道的電位差。

（3）為了防止靜電現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)工作人員可以將導(dǎo)電性較好的填料和防靜電劑加入到生產(chǎn)物質(zhì)和材料之中，或是在其表面涂抹靜電劑，可以有效降低電阻，提高導(dǎo)電能力，防止火災(zāi)危險(xiǎn)。

（4）限制易燃液體、氣體的流速和降低摩擦部位的摩擦強(qiáng)度是抑制和預(yù)防靜電現(xiàn)象產(chǎn)生，從而防止火災(zāi)的可靠方法。比如，降低在管道中流動(dòng)的液體的流速以達(dá)到預(yù)防靜電的效果;或者是在傳動(dòng)裝置中，利用三角皮帶來(lái)傳動(dòng)材料，以減少物質(zhì)之間的摩擦面積，降低摩擦強(qiáng)度，減輕靜電產(chǎn)生的影響。

（5）對(duì)于盛有高壓水蒸氣或者可燃?xì)怏w的容器來(lái)說(shuō)，其密封性是必須嚴(yán)格檢查的關(guān)鍵點(diǎn)，要保證容器絕對(duì)密封，謹(jǐn)防出現(xiàn)氣體噴射的情況。為防止易燃液體在灌注的過(guò)程中出現(xiàn)因泄漏而引起的爆炸事故，相關(guān)工作人員必須時(shí)刻謹(jǐn)記“輕取輕放”的原則，利用導(dǎo)管沿容器壁伸至底部，使液體慢慢注入到相應(yīng)的容器之中。并且，在對(duì)液體進(jìn)行采樣、過(guò)濾、攪拌等進(jìn)一步加工之前，還要將液體靜置一段時(shí)間，否則容易存在因靜電發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。除此之外，在此過(guò)程中相關(guān)工作人員還要注意金屬器具的操作使用，必須要使用已接地的金屬器具。最后，要注意清潔劑的選用，決不能使用易燃液體。

（6）由于某些生產(chǎn)場(chǎng)所具有較多的易燃易爆物品，因此，安全隱患較多，那么對(duì)于設(shè)備容器和管道的檢查則要更加嚴(yán)格，謹(jǐn)防出現(xiàn)漏氣漏油的現(xiàn)象。與此同時(shí)，還要加強(qiáng)通風(fēng)、勤做清潔，使場(chǎng)所內(nèi)部的粉塵濃度、可燃蒸氣濃度能夠有效降低。而相關(guān)工作人員在進(jìn)入相關(guān)生產(chǎn)場(chǎng)所時(shí)，也要注意攜帶物品的安全性，不能攜帶容易產(chǎn)生靜電的、易燃易爆的危險(xiǎn)品。

（7）空氣的相對(duì)濕度與空氣導(dǎo)電性相關(guān)，空氣的濕度越低，導(dǎo)電性則越低。因此，為了防止電荷聚焦產(chǎn)生靜電，相關(guān)工作人員可以使用旋轉(zhuǎn)式風(fēng)扇噴霧器，由屋外向屋內(nèi)噴射水霧，達(dá)到提高空氣濕度的效果。

（8）相關(guān)工作人員在進(jìn)入易燃易爆等危險(xiǎn)性較高的工作場(chǎng)所之前，要提前導(dǎo)除自身所帶的靜電，可以采用觸摸接地金屬器件的方法。除此之外，相關(guān)工作人員還應(yīng)當(dāng)檢查自身的穿著，避免穿化纖材質(zhì)的衣服和導(dǎo)電性能較差的膠底鞋，最大程度減少因人體自身的靜電而導(dǎo)致該場(chǎng)所發(fā)生火災(zāi)的可能性，也最大程度降低人在靠近高壓電體時(shí)被電擊受傷的可能性。

（9）通過(guò)分散靜電荷可以達(dá)到防止靜電的效果。因此，工作人員可以安裝放電針，使存在大量靜電的場(chǎng)所內(nèi)的空氣游離，以此來(lái)防止靜電火災(zāi)。但是，由于放電針的電壓遠(yuǎn)超于人體安全電壓，所以在放電針安裝之前，一定要做好安全防護(hù)，以防出現(xiàn)意外。

（10）為防止電荷放電而對(duì)人體造成傷害，可以采用金屬屏蔽法和惰性保護(hù)法來(lái)預(yù)防靜電的發(fā)生。金屬屏蔽法是利用金屬導(dǎo)體來(lái)屏蔽電體，從而降低電荷;而惰性氣體保護(hù)法則是通過(guò)將惰性氣體輸入到管道和儲(chǔ)罐中，來(lái)防止運(yùn)輸時(shí)管道出現(xiàn)靜電爆炸的情況，兩者都起到了預(yù)防靜電火花的良好效果。

2? 靜電火災(zāi)的產(chǎn)生機(jī)理分析

2.1? 靜電火災(zāi)的產(chǎn)生原因

摩擦起電和感應(yīng)起電是靜電起電的主要形式。不同物體之間接觸摩擦，然后分離，是靜電摩擦起電的主要過(guò)程。尤其是在物體分離的過(guò)程中會(huì)形成電荷，從而出現(xiàn)帶電現(xiàn)象，這一現(xiàn)象在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是產(chǎn)品在傳動(dòng)皮帶上滑動(dòng)時(shí)十分常見。當(dāng)帶電現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，電荷還會(huì)不斷堆積，在一定條件下出現(xiàn)火花。如果此時(shí)生產(chǎn)工廠內(nèi)部存在像粉塵一類的易燃物質(zhì)，就可能出現(xiàn)爆炸和燃燒的情況。靜電帶電體使非帶電體感應(yīng)起電，比如，雷雨天氣時(shí)，由于石油罐內(nèi)部的電荷不平衡從而引起電流，進(jìn)而形成火花引爆可燃物體。

靜電火花只有在一定的條件下才會(huì)引起靜電火災(zāi)。首先，要有產(chǎn)生和積累靜電的條件，只有在能夠產(chǎn)生并積累靜電荷的環(huán)境條件下，自身帶電的物體與其他物體相接觸才能出現(xiàn)靜電起電的情況，并且也只有當(dāng)靜電積累到一定程度時(shí)，靜電才能夠?qū)⒖諝饨橘|(zhì)擊穿出現(xiàn)放電的現(xiàn)象。其次，靜電放電容量要足夠大，只有能量高于可燃物最低點(diǎn)火能量時(shí)，可燃物才會(huì)出現(xiàn)燃燒現(xiàn)象，靜電才會(huì)使可燃物成為引火源。最后，周圍應(yīng)當(dāng)存在可燃?xì)怏w、液體或者是粉塵一類的可燃物，才會(huì)導(dǎo)致靜電火災(zāi)[2]。

2.2? 靜電引起火災(zāi)的條件分析

火災(zāi)爆炸并不是隨意形成的，由靜電引起的火災(zāi)爆炸只有滿足以下幾個(gè)條件后才會(huì)出現(xiàn)。一是要具備產(chǎn)生靜電電荷的條件;二是電壓要足夠高，達(dá)到產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn);三是要有合適的間隙，為火花放電提供環(huán)境;四是周圍環(huán)境內(nèi)有易燃易爆混合物;最后是放電火花能量足夠大，引燃易燃易爆物品。只有在滿足這五個(gè)條件時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)火災(zāi)爆炸事故。為了防止出現(xiàn)靜電火災(zāi)，我們需要從預(yù)防的角度出發(fā)，盡可能對(duì)靜電聚集進(jìn)行控制，從根源上降低發(fā)生火災(zāi)的可能性。當(dāng)然，部分場(chǎng)所內(nèi)的靜電是無(wú)法完全消除的，但是我們也應(yīng)當(dāng)盡可能減少易爆性混合物的堆積，做好預(yù)防和控制。

只有爆炸性混合物的最小點(diǎn)火能低于靜電火花最大能量時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)因靜電火花釋放能量而導(dǎo)致的火災(zāi)爆炸事故。

引爆多數(shù)混合爆炸性材料是靜電火花能量集中釋放所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果。雖然放電方式會(huì)因電荷的集中程度不同而使爆炸的嚴(yán)重程度有所差異，但是想要準(zhǔn)確地把握電荷集中程度仍然是十分困難的。因此，當(dāng)前我們只能通過(guò)加強(qiáng)對(duì)容易造成靜電聚集的場(chǎng)所和有爆炸性混合物的危險(xiǎn)場(chǎng)所進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注、重點(diǎn)預(yù)防，才能更好地預(yù)防靜電火災(zāi)爆炸災(zāi)難的出現(xiàn)。

2.3? 靜電火災(zāi)的重點(diǎn)隱患及危險(xiǎn)場(chǎng)所

只有在可燃物、爆炸物混合系本身成為靜電的聚集來(lái)源，或者是爆炸混合系與靜電的產(chǎn)生并無(wú)直接聯(lián)系的情況下，才可能同時(shí)滿足造成靜電聚集和環(huán)境有爆炸性混合物的情況。比如，沖刷、運(yùn)輸可燃物體;助燃?xì)怏w、可燃?xì)怏w混合，超過(guò)爆炸極限;與空氣混合的易燃?xì)怏w的工作溫度遠(yuǎn)超閃點(diǎn)溫度;可燃性粉塵與空氣混合達(dá)到爆炸極限;出現(xiàn)霧化反應(yīng)的可燃液體與空氣混合，這是導(dǎo)致靜電爆炸的主要因素。

靜電火花放電主要在以下幾個(gè)危險(xiǎn)場(chǎng)所產(chǎn)生：一是易燃液體的輸送。流動(dòng)液體中的電荷通常不會(huì)顯示出較高的靜電電位。因?yàn)殡姾墒芤后w電容較大的影響，輸送管線出口是易燃液體與空氣接觸的空間部位帶電。二是易燃液體的裝卸和儲(chǔ)存。靜電會(huì)隨著易燃液體自液面流入貯管、槽車內(nèi)壁，再由接地裝置導(dǎo)走。這導(dǎo)致液面作業(yè)容易出現(xiàn)火災(zāi)隱患，因此要加強(qiáng)防控，以防在裝置不完好的情況下出現(xiàn)火災(zāi)。三是易燃?xì)怏w的流送?？諝饣烊胍兹?xì)怏w，如果不能及時(shí)處理，可能會(huì)在管道的放電過(guò)程中出現(xiàn)靜電反應(yīng)。因此，為了防止出現(xiàn)泄漏面造成靜電火災(zāi)爆炸事故的發(fā)生，需要提前對(duì)閥門、泄漏面等部位做好勢(shì)體連接工作和高壓噴射工作。

3? 靜電火災(zāi)的防護(hù)路徑分析

3.1? 加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)管，確保符合管理要求

3.1.1? 管道儲(chǔ)罐設(shè)備監(jiān)管

為了保證靜電能夠迅速導(dǎo)入地下，一定要裝好接地裝置。在裝置的具體安裝過(guò)程中，裝置電阻應(yīng)當(dāng)小于10Ω，以保證液體蒸氣與接地裝置保持一定的距離。設(shè)在地下部分的裝置表面不需要涂防腐油漆，以防止造成土壤污染，如果土壤的腐蝕性較強(qiáng)，可以采用銅和鍍鋅的接地體來(lái)制作接地裝置。

3.1.2? 消除部件點(diǎn)位差異

可以采用金屬導(dǎo)體在設(shè)備之間和設(shè)備與管道之間容易產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象的部位進(jìn)行連接，以盡量消除電位差，阻止因靜電放電而引起設(shè)備燃燒。如果要消除非導(dǎo)體管道的電位差，則在管道內(nèi)壁纏繞金屬尋線。

3.1.3? 摻入適當(dāng)防靜電劑

為降低導(dǎo)電性較差的物質(zhì)的電阻，可以在其表面涂抹防靜電劑或是摻入導(dǎo)電性較好的材料，以此消除靜電火災(zāi)危險(xiǎn)。

3.2? 規(guī)范管理流程，科學(xué)消防作業(yè)模式

3.2.1? 減少摩擦，預(yù)防靜電

抑制靜電反應(yīng)產(chǎn)生，還可以采用減少摩擦部位面積和降低摩擦強(qiáng)度的方法。比如，在傳動(dòng)裝置中為避免因?yàn)槠矫嫫Σ凛^大而產(chǎn)生靜電反應(yīng)，可以采用三角皮帶或者直接利用軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方法來(lái)減少靜電的產(chǎn)生。除此之外，降低可燃?xì)怏w和易燃液體的管道流速，也能達(dá)到這一效果。

3.2.2? 加強(qiáng)密封，避免爆炸

為防止出現(xiàn)噴射現(xiàn)象，對(duì)于可燃?xì)怏w容器的密封性和盛有高壓水蒸氣容器的密封性一定要著重強(qiáng)調(diào)、嚴(yán)格檢查。并且在液體的傾倒過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采用導(dǎo)管引導(dǎo)液體從容器的底部流出的方法，等液體靜止一段時(shí)間后再進(jìn)一步對(duì)液體進(jìn)行過(guò)濾、測(cè)量等加工，否則直接傾倒可能會(huì)引起液體泄漏，進(jìn)而導(dǎo)致爆炸事故的產(chǎn)生。與此同時(shí)，在液體的取用過(guò)程中，也應(yīng)當(dāng)做到輕拿輕放，其操作過(guò)程中也必須使用已接地的金屬容器。最后，嚴(yán)禁采用易燃液體做清潔劑。

3.2.3? 優(yōu)化消防作業(yè)流程

為防止靜電的產(chǎn)生與積聚，可以增大空氣的濕度，通過(guò)采用向空氣中噴射水霧的方法，使空氣的導(dǎo)電性能得到加強(qiáng)。但值得注意的是，噴射水霧時(shí)應(yīng)當(dāng)結(jié)合場(chǎng)所的具體情況，如果場(chǎng)所內(nèi)存在大量的易燃易爆蒸汽，那么噴射方向應(yīng)當(dāng)由外向內(nèi)噴射。

3.3? 深化場(chǎng)所管控，定期開展安全檢查

3.3.1? 嚴(yán)格管控重點(diǎn)場(chǎng)所

嚴(yán)防設(shè)備、容器和管道漏油、漏氣。對(duì)于危險(xiǎn)場(chǎng)所，必須做好粉塵的打掃，并加強(qiáng)通風(fēng)，以降低可燃?xì)怏w和液體的濃度。并且，進(jìn)入該場(chǎng)所時(shí)，嚴(yán)禁攜帶易燃易爆危險(xiǎn)品。

3.3.2? 設(shè)置接地金屬器件

對(duì)于工作人員來(lái)說(shuō)，如果工作場(chǎng)所是在危險(xiǎn)性較高的區(qū)域，那么應(yīng)當(dāng)提前導(dǎo)除人體所帶的靜電。除此之外，工作人員在工作時(shí)不能穿導(dǎo)電性能較低的膠底鞋和化纖衣物，以防止被高壓電擊中。

3.3.3? 設(shè)置靜電消除裝置

設(shè)置安裝電針作為靜電荷消除器，以防止中和靜電荷的積聚。在電針的安裝過(guò)程中，還應(yīng)當(dāng)注意電壓較高的情況。為防止出現(xiàn)靜電傷人的現(xiàn)象，一定要提前做好完善的安全措施。

3.3.4? 采取金屬屏蔽法

為防止出現(xiàn)靜電荷擊傷人體，可以采用金屬屏蔽法，用金屬導(dǎo)體將帶電體進(jìn)行屏蔽和隔離。此外，還可以將二氧化碳、氮?dú)獾榷栊詺怏w注入到正在運(yùn)輸?shù)囊兹家妆后w和氣體中，以防止出靜電火花爆燃事故。

3.4? 改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少靜電電荷產(chǎn)生

減少靜電電荷的產(chǎn)生，應(yīng)當(dāng)從源頭上進(jìn)行控制。從靜電起電的具體過(guò)程來(lái)看，帶電材料的摩擦和感應(yīng)是決定性因素，因此我們需要深入考慮這方面的因素[4]。

3.4.1? 正確選擇材料

摩擦材料不同，電荷正負(fù)極性不同，因此為了減少摩擦帶電，按靜電序列選擇絕緣體在9Ω以下的固體材料，以抵消在摩擦過(guò)程中所產(chǎn)生的正負(fù)電荷。

3.4.2? 改進(jìn)生產(chǎn)工藝

濕法生產(chǎn)是降低物體摩擦速度和液體流動(dòng)速度的有效方法，通過(guò)提高空氣的相對(duì)濕度和預(yù)防液體飛濺措施，可以有效減少靜電荷的產(chǎn)生。

3.5? 減少可燃物質(zhì)，降低現(xiàn)場(chǎng)安全隱患

3.5.1? 用非可燃物取代易燃物

由于閃點(diǎn)較低的有機(jī)溶劑和易燃液體被普遍使用于石油化工生產(chǎn)領(lǐng)域之中，這些在常溫常壓下也會(huì)形成爆炸性混合物的氣體和液體帶來(lái)了巨大的潛在危機(jī)。因此，可以使用非可燃性洗滌劑（如苛性鉀、磷酸三鈉、碳酸鈉）水溶液進(jìn)行代替，以降低風(fēng)險(xiǎn)。

3.5.2? 減少氧氣含量

填充氮?dú)鉁p少氧氣含量;利用氦氣填充金屬粉塵，降低粉塵與空氣結(jié)合形成爆炸性混合物的可能性。因?yàn)槎栊詺怏w的填充可以降低氧氣的含量，從而降低火災(zāi)危險(xiǎn)的可能性。當(dāng)然，強(qiáng)制通風(fēng)也能夠降低混合物的濃度。

4? 結(jié)語(yǔ)

事實(shí)上，靜電對(duì)于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有極大的積極作用，比如，靜電驅(qū)蟲、靜電噴漆等工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要手段。但是，靜電的存在也會(huì)帶來(lái)一定程度上的危害，極有可能存在因靜電放電而造成火災(zāi)事故的現(xiàn)象。隨著工業(yè)社會(huì)的不斷發(fā)展，靜電火災(zāi)的危險(xiǎn)性不斷上升，為了降低危險(xiǎn)，提高消防工作的質(zhì)量，本文從靜電火災(zāi)的產(chǎn)生機(jī)理出發(fā)，對(duì)如何做好防護(hù)工作進(jìn)行了全面的思考，以提供參考。

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[5]張小芹，程高平.一起靜電引發(fā)的重大火災(zāi)事故調(diào)查及思考[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2020，39（11）：1615-1617.

The mechanism of

electrostatic fire and protection methods

Guo Libing

Fire and Rescue Section of Haian City

Abstract：As static electricity collects in the process of industrial production， it will eventually cause discharge. In this paper， we will analyze the electrostatic fire hazard in industrial production process from electrostatic fire explosion and provide constructive suggestions to prevent this fire hazard.

Keywords：electrostatic fire; generation mechanism; protection methods