防靜電技術在石油庫生產(chǎn)中的應用

藍曉民，曹繼偉，王國維

（1. 遼寧石油化工大學機械學院, 遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油內蒙古烏蘭察布銷售分公司，內蒙古 烏蘭察布 012000；3. 遼寧石油化工大學石油與天然氣工程學院，遼寧 撫順 113001）

防靜電技術在石油庫生產(chǎn)中的應用

藍曉民1，曹繼偉2，王國維3

（1. 遼寧石油化工大學機械學院, 遼寧 撫順 113001； 2. 中國石油內蒙古烏蘭察布銷售分公司，內蒙古 烏蘭察布 012000；3. 遼寧石油化工大學石油與天然氣工程學院，遼寧 撫順 113001）

石油石化工業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著不可替代的作用，隨之而來的石油石化企業(yè)也已成為國家安全監(jiān)督的重點行業(yè)。作為安全生產(chǎn)中重要手段的防靜電技術，就成為石油石化企業(yè)安全生產(chǎn)的重要保證之一。石油庫中常用的防靜電技術，一般包括靜電接地、跨接技術、靜電中和技術、工藝控制技術三個方面。闡述和總結了石油庫防靜電技術的原理、技術路線等問題。

石油庫；防靜電；技術

石油庫作為石油物流鏈中的一個中心環(huán)節(jié)，它既是協(xié)調原油生產(chǎn)、加工、成品油供應及運輸?shù)募~帶，也是國家原油及成品油儲備和供應的基地。石油產(chǎn)品在儲運過程中由于本身的特性易產(chǎn)生靜電荷，當靜電荷在積累到一定程度時，就會發(fā)生放電現(xiàn)象，從而產(chǎn)生電火花。石油庫作業(yè)現(xiàn)場的空氣中長期積累了大量的油蒸氣，當遇到電火花時，火災和爆炸事故的發(fā)生就難以避免。

對于油庫而言，防靜電技術主要有靜電接地、跨接、靜電中和、工藝控制等。

1 靜電產(chǎn)生及危害

1.1 靜電的產(chǎn)生

靜電是由物體間的相互摩擦或感應而產(chǎn)生的。當兩種不同性質的物體相互摩擦或緊密接觸后迅速剝離時，由于它們對電子的吸引力不同，因此，在兩種物體間就會發(fā)生電子轉移現(xiàn)象。其中一個物體失去部分電子而帶正電，另一物體獲得部分電子而帶負電。如果這二個物體與大地絕緣，則電荷無法導出而停留在物體的內部或表面呈相對靜止狀態(tài)，這種電荷就稱靜電。

1.2 靜電放電引燃條件

帶電體上的靜電荷總是要釋放的。電荷釋放有兩個途徑：自然逸散和不同形式的放電。靜電放電是電能轉換成熱能的過程，它能將可燃物引燃，成為引起燃燒或爆炸的火源之一。

靜電積聚是靜電放電的前提，而被積聚的靜電只有同時具備以下條件時才能構成放電危害，即

（1）積聚起來的電荷能形成具有足以引起火花放電的靜電電壓；

（2）有適宜的放電間隙；

（3）放電達到能夠點燃可燃性氣體的最小能量；

（4）放電在爆炸性混合物的爆炸濃度范圍內發(fā)生[1]。

由于石油產(chǎn)品具有較高的電阻率，故產(chǎn)生靜電電荷積聚和靜電放電的幾率很高。至于放電能否引燃可燃性油蒸氣，主要取決于其放電能量是否大于油蒸氣的最小引燃能量和油蒸氣的濃度是否在爆炸范圍之內。

1.3 靜電的危害

油庫儲存著大量的石油產(chǎn)品，作業(yè)場所時刻彌漫著爆炸性混合氣體。靜電的存在，是引發(fā)油庫爆炸、火災的一種潛在危險。因此，靜電事故的預防是油庫一項極其重要的工作。

2 油庫儲運環(huán)節(jié)靜電的產(chǎn)生和積聚

2.1 油罐靜電

油品在管道內輸轉時，雖然已有靜電產(chǎn)生，但由于管道內充滿油品而缺乏足夠的空氣，所以不具備爆炸起火的條件。但如果將已帶有電荷的油品送入油罐，則電荷不能迅速泄掉而積聚，這樣油面會有一個較高電位。此時若油罐氣相空間有濃度適宜的爆炸性氣體混合物，就會十分危險。所以，可以認為油品中的靜電荷主要來自于管道輸送系統(tǒng)，而靜電荷積聚和引起火災的危險則主要來自可形成爆炸性混合氣體的油罐或鐵路、公路油罐車上。

2.2 輸油管道靜電

油品在管道內流動時與管壁摩擦，油品中便產(chǎn)生了靜電荷。由于油品的電導率小，絕緣性能好，因而能夠良好地保持靜電能。管道管徑越大，產(chǎn)生的靜電荷越多；油品的流速越快，產(chǎn)生的靜電荷也越多。

2.3 過濾器靜電

過濾器是油庫中必不可少的工藝設備。油品流過過濾器時產(chǎn)生的靜電荷比油品流過泵、管道時還要多，這是因為油品通過時與過濾器濾芯摩擦產(chǎn)生靜電。

2.4 鐵路、公路油罐車的靜電

目前，發(fā)生在我國的較大的石油儲運靜電事故，公路油罐車及鐵路油罐車居首，其次是油罐事故。因此對油罐車的靜電規(guī)律更應重視。

對于油罐車內的靜電大小分布分析如下：

（1）電導率較大的油品，車內電荷密度一般趨向均勻，同時在電荷同性相斥及液體表面張力的作用下，油品中的電荷有流向油面的趨勢，所以油面電荷較多。

（2）采用鶴管裝油，其管口末端形狀對電荷密度及電位都有明顯差異。實驗表明以平口形式為佳。

（3）在裝車過程中，油面處的電位是隨著液面的上升而變化的，最高電位出現(xiàn)在油罐容積的l／2至3/4處。

2.5 油輪靜電

油輪上引起靜電的因素較多，油在管道內流動、油從管口噴出、洗艙時水和水蒸氣的高速噴射、用壓縮空氣清除管道存油、用尼龍繩系船等都能產(chǎn)生靜電。

（1）油艙未裝滿油，由于風浪油輪搖晃，使油品在艙內與船壁發(fā)生沖擊帶電。

（2）油輪常用空氣或惰性氣體清掃管道，將管道內殘油驅向油艙。這時，艙內的油受到劇烈攪動而帶電。

（3）泵送裝油。當油品經(jīng)管道注入油艙的同時也注入了電荷。

（4）連接在絕緣軟管上的噴嘴、絕緣繩系著的采樣筒、吊在艙內未接地的洗艙機、穿著絕緣鞋的人體等都是被絕緣的導體。當這些絕緣導體接觸帶電的油、霧滴時都會積聚電荷變成高電位帶電體。

（5）油輪洗艙過程中可長時間存在空間電荷，當油氣混合濃度達到爆炸范圍之內時是極其危險的。這是因為：其一，帶電水霧可能向船體構件直接放電引爆。其二，帶電水霧中的絕緣導體可能向船體構件放電引爆。

（6）油輪上備用的各種絕緣軟管與船甲板摩擦而使絕緣管產(chǎn)生靜電。

3 消除靜電危害的途徑和方法

3.1 消除靜電危害的途徑

（1）防止或減少靜電的產(chǎn)生；

（2）設法導走或中和產(chǎn)生的電荷，使其不能積聚；

（3）防止足夠能量的靜電放電；（4）防止爆炸性混合氣體的形成。

在這些消除靜電危害的途徑中，最重要的二個是：一創(chuàng)造條件加速靜電泄漏或中和；二控制油品儲輸工藝過程限制靜電產(chǎn)生[2]。

3.2 常用消除靜電危害的方法

3.2.1 靜電接地、跨接

消除靜電危害最簡單、最常用的方法是將油品儲運設備通過金屬導線接地，從而與大地形成等電位，并使電阻值達到最小。

跨接是將不同金屬設備用金屬導線相連接，以形成等電位?？缃优c接地的目的在于人為使設備間、設備與大地間形成一個等電位體，不致因靜電電位形成火花放電而引發(fā)災害。

油罐接地與跨接：金屬油罐靜電接地按油罐周長計算每30 m獨立接地一次，且接地點不少于兩處；接地體與罐壁距離應大于3 m。每罐獨立與接地干線連接不少于兩處，不得串接；當與防感應雷共用接地裝置時，接地電阻不大于10 Ω。

浮頂油罐除外壁接地外，尚需將浮頂與罐體、活動扶梯與罐頂進行跨接，跨接點不少于兩處。使用截面積不少于25 mm2的銅軟絞線作電氣連接。

油罐應設置上罐靜電消除扶手。

管道接地與跨接：輸油管道的所有金屬構件（包括護套的金屬包覆層）均應接地。管道兩端和中間每隔200～300 m做一次接地處理。兩平行管道及兩交叉管道間距不足0.1 m時，應每隔20 m進行一次等電位連接處理。

地上或埋地敷設的輸油管道的始端、末端和分支處應設防靜電接地。

靜電連接線宜采用截面不小于 6 mm2的軟銅線。裝卸油設施間設置的跨接接地裝置，應考慮安裝有檢測跨接線及監(jiān)視接地裝置狀態(tài)功能的靜電接地儀器。

在爆炸危險區(qū)域內的輸油、輸氣管道的法蘭接頭、膠管兩端、閥門等連接處應用金屬線跨接。不少于4根螺栓連接的法蘭，在非腐蝕環(huán)境，可不跨接。

其它接地與跨接：汽車油罐車裝卸時應與鶴管、輸油管道作可靠的電位連接并接地。油輪作業(yè)時應與碼頭靜電接地裝置有兩處以上的電位連接。清洗油罐時，油罐應與機械通風設備、臨時管道作可靠電位連接并接地。

3.2.2 靜電中和法

消除油品內流動電荷的設備可采用消靜電器。通過安裝在管道末端的消靜電器，不斷地向管道中注入與油品電荷極性相反的電荷從而使油品電荷中和。雖然接地是防靜電的有效措施。但接地只能將金屬外殼壁上的靜電導走。由于油品屬低電導率液體，油品內電荷的泄漏需要一定時間，這樣大量電荷必然進入油罐造成積聚或瞬間放電，因此需要控制進入油罐的靜電荷量，采用消靜電器是較理想的措施。

3.2.3 工藝控制法

工藝控制法是指為限制和避免靜電的產(chǎn)生和積聚，從油品儲運工藝上采取相應的措施，它也是消除靜電危害的方法之一。采取的措施一般有：

（1）控制油品流速

管道中油品流動會產(chǎn)生靜電，靜電量與油品流速的平方成正比，所以控制油品流速是減少其靜電電荷的一個有效方法。

（2）控制裝油方式

裝油時，避免發(fā)生噴濺現(xiàn)象，即裝車鶴管應伸入距離油罐罐底不大于0.2 m處，并且采取密閉裝油工藝，以減少靜電量的產(chǎn)生[3]。

（3）油品靜置時間

帶電油品進入油罐后，由于油品的絕緣性能良好，靜電荷消散很慢。只有經(jīng)過一定的靜置時間才能基本消散完。也就是說，當需要直接進行測量液位或油溫時，應該等罐內靜電荷基本消散方可作業(yè)。

《石油庫靜電安全規(guī)程》對油品的靜置時間有明確規(guī)定，靜置時間是依據(jù)油品的電導率和油罐容積來確定的。

（4）消除產(chǎn)生靜電的附加源

所謂消除產(chǎn)生靜電的附加源，主要指下述三種情況。其一，石油產(chǎn)品含水或不同油品相混通入壓縮空氣時，靜電發(fā)生的可能性將增大。因此，石油產(chǎn)品在輸轉、儲存及運輸中要避免油與水、空氣混合以及不同油品相混合。其二，油罐或管道內混有雜質時，會產(chǎn)生較多的靜電。因此，要注意清除油罐和管道內雜質。其三，要用導靜電繩進行油品采樣作業(yè)，使用時采樣繩末端要與罐體做可靠接地[4]。

（5）油品計量作業(yè)要求

儲罐測量口必須裝有銅（鋁）導尺槽。當進行測油高、油溫，采樣作業(yè)時，鋼卷尺、測溫盒繩、采樣器繩進入油罐時必須緊貼板下落和上提。其上提速度不大于0.5 m/s，下落速度不大于l m/s[5]。

4 人身靜電的預防

（1）人體在行走、穿脫衣服或從坐椅上起立時都會產(chǎn)生靜電，其能量足以引燃（爆）爆炸性氣體混合物。所以操作人員進入含爆炸性氣體混合物場所必須嚴格按規(guī)定穿著特制的導電衣物，如防靜電工作服、防靜電鞋等。

（2）操作人員要有效地消除人體靜電的條件是穿著防靜電鞋的人必須站在導電性地面上，為此必須實現(xiàn)工作地面導電化[6]。

5 結 論

油庫是石油儲運的重要一環(huán)，各企業(yè)要重視防靜電技術在油庫生產(chǎn)方面的應用，確保石油、石化企業(yè)安全、平穩(wěn)、快速發(fā)展。

［1］ 李進．油品儲運中的靜電與防止[J]. 甘肅科技縱橫，2003(4)：46．

［2］ 王玉賀．石油儲運中的靜電與防止[J]. 油氣儲運，1993(3)：55-57．

［3］ 中國石油天然氣集團公司職業(yè)技能鑒定指導中心．油品儲運調和操作工[M].北京：中國石油大學出版社，2012-03.

［4］ 許行. 油庫設計與管理[M].北京：中國石化出版社，2009-03.

［5］ 樊寶德．油庫安全技術問答[M].北京：中國石化出版社，2005-02.．

［6］郭光臣．油庫設計與管理[M].北京：中國石油大學出版社，2006-12.

Application of Antistatic Technology in Operation of Oil Depots

LAN Xiao-min1,CAO Ji-wei2,WANG Guo-wei3

（1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun Liaoning 113001, China；2. petroChina Inner Mongolia Wulanchabu Sales Company, Inner Mongolia Wulanchabu 012000, China; 3. College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，F(xiàn)ushun Liaoning 113001，China)

Petroleum and petrochemical industry plays an irreplaceable role in the development of national economy, so safety supervision of the petroleum and petrochemical enterprises is very important. As an important means in safety production, anti-electrostatic technology has become one of important guarantees of safe production in petrochemical enterprises. Common antistatic technologies for oil bases include static grounding, cross connect technology, electrostatic neutralization technology and process control technology. In this paper, principles and technical routes of the anti electrostatic technologies were described and summarized.

: Oil depot; Anti static; Technology

TE 821

： A

： 1671-0460（2015）03-0561-03

2014-08-12

藍曉民（1960-），男，遼寧撫順人，教授，1982年畢業(yè)于撫順石油學院機械系，研究方向：計算機輔助設計、化工機械。E-mail：lanxiaomin@163.com。