輸油站靜電來源分析及防靜電措施

羅積軍

【摘要】靜電問題一直威脅著輸油站安全運(yùn)行，油品運(yùn)輸與儲(chǔ)存涉及加溫、加壓處理，其與運(yùn)行設(shè)備、管道摩擦接觸中產(chǎn)生的靜電火花累積到一定的量，易發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。本文首先說明了輸油站靜電的危害性，然后分析了輸油站靜電來源，最后探討了輸油站防靜電措施。

【關(guān)鍵詞】輸油站；靜電；防靜電；跨接；雷擊

一、 輸油站靜電的危害性分析

由于輸油站設(shè)備眾多，管線連接面、密封面、排污孔等數(shù)量較多，當(dāng)存在設(shè)備故障或者事故的情況下，油品泄漏的可能性較大，尤其是工藝區(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(jì)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?xì)怏w的靜電安全及其評(píng)估應(yīng)給予足夠的重視。

（一）靜電放電產(chǎn)生火花

靜電放電（ESD）是指帶電體周圍的場強(qiáng)超過周圍介質(zhì)的絕緣擊穿場強(qiáng)時(shí)，因介質(zhì)電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現(xiàn)象。靜電放電分電暈放電、火花放電、刷形放電、沿面放電四種類型，由于輸油站裝置區(qū)均為金屬設(shè)備，且設(shè)備多棱角，因此在輸油站裝置區(qū)易發(fā)生危險(xiǎn)性較大的火花放電?；鸹ǚ烹姲l(fā)生在兩個(gè)帶電導(dǎo)體的間隙中，通常是金屬，是一種典型的強(qiáng)烈電容性放電，火花產(chǎn)生引燃的能力主要取決于它的能量W。當(dāng)放電能量大于可燃蒸汽最低點(diǎn)火能（MIE）時(shí)則引發(fā)靜電災(zāi)害事故。

或者

式中，W表示放電能量，單位為J；C表示放電物體間的電容，單位為F；V表示放電物體間的電壓，單位為V；Q表示靜電放電電量，單位為C。

（二）靜電災(zāi)害隱患

靜電放電形成火源，進(jìn)而形成事故需要四個(gè)方面的因素：必須存在電荷分離的有效形式；必須存在積聚分離電荷的條件，并保持一定的電位差；靜電放電釋放的能量足夠大；靜電放電必須發(fā)生在可引燃的混合物。就輸油站來講，存在含空氣的油氣空管段和容器，也存在油品泄漏形成動(dòng)態(tài)高濃度油氣區(qū)的可能，在防靜電措施失效后也存在靜電火花放電的可能，所以輸油站客觀存在靜電災(zāi)害發(fā)生的隱患。

二、輸油站靜電來源分析

（一）儲(chǔ)運(yùn)過程中產(chǎn)生的靜電

在輸送過程中，油品作為導(dǎo)電率較低的碳?xì)浠衔?，與管道內(nèi)壁、閥件和彎頭處產(chǎn)生磨擦、碰撞、搖晃時(shí)，容易發(fā)生電荷分離，使管道失去電子帶正電荷，原油帶負(fù)電荷，從而產(chǎn)生靜電；油品流經(jīng)過濾器與泵式系統(tǒng)，沿途發(fā)生灌裝噴濺、沖擊罐壁時(shí)，因流體分離流速過快，也會(huì)產(chǎn)生靜電。

（二）油品自帶靜電

當(dāng)油品電導(dǎo)率在 10-12～10-11 s/m 時(shí)，其自身會(huì)產(chǎn)生并攜帶大量靜電荷，危險(xiǎn)性很高；當(dāng)油品電導(dǎo)率超過10-9 s/m，其電導(dǎo)率較高，靜電荷容易泄漏，由于自身所帶靜電荷很少，油品靜電危險(xiǎn)性隨之降低。特別是高電阻油品，摻入水分后，在管道或儲(chǔ)罐中具有攜帶較高靜電的可能。

（三）雷云感應(yīng)

靜電感應(yīng)容易引來雷電襲擊，在雷雨天氣，輸油站管道金屬設(shè)施頂部會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生大量相反電荷。隨著雷云放電，頂部大量電荷失去約束，如果此時(shí)沒接地或接地不良，會(huì)形成非常危險(xiǎn)的聚集電荷，將沿著金屬管道向四周金屬設(shè)施放電產(chǎn)生火花，危險(xiǎn)性極大。

（四）人體產(chǎn)生靜電

一般人體帶電為2～4kV，常見的纖維毛衣脫下時(shí)，產(chǎn)生的靜電超過10kV。輸油站工作人員在現(xiàn)場活動(dòng)中，與外在各種介質(zhì)間摩擦接觸，可產(chǎn)生1～10kV的靜電，產(chǎn)生火花的能量可達(dá)20mJ；此外，人通過帶電微粒吸附、感應(yīng)也可能帶電，因此，對工作人員防護(hù)靜電十分必要。

三、 輸油站防靜電措施

（一）管道設(shè)備防護(hù)

控制油品流速、流態(tài)的急變是減少靜電荷產(chǎn)生的一個(gè)有效措施。油品的流速與管徑應(yīng)滿足以下關(guān)系：v2d<0.64（其中，v 為平均流速，m/s；d 為管道直徑，m）。采用該公式可計(jì)算管道所允許的最大流速，盡量避免在管道不平、彎角或徑變處，超過流速臨界而造成靜電危害。

在輸油站管道設(shè)備處，設(shè)置靜電接地和靜電跨接（見下圖），防止靜電電位差，而產(chǎn)生放電。

（二）防范雷擊

1、 在雷電雨天情況下，輸油站管道、儀器儀表外殼會(huì)聚集電荷，因此應(yīng)當(dāng)確保這些設(shè)備材質(zhì)質(zhì)量較高。在陰極保護(hù)下，當(dāng)防雷、電氣保護(hù)、防雜散電流、電磁屏蔽等的接地系統(tǒng)有電氣連接時(shí)，不必靜電接地。

2、改善儲(chǔ)油罐結(jié)構(gòu)，安裝雷電預(yù)警系統(tǒng)和避雷針：①儲(chǔ)油罐內(nèi)壁嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定粉刷涂料，可以有效消除靜電放電的產(chǎn)生；②灌頂采取噴淋技術(shù)，可在延緩硫腐蝕的同時(shí)，降低儲(chǔ)罐溫度；③設(shè)置接地跨接，加速靜電泄漏，使靜電難以大量聚集；④加強(qiáng)對儲(chǔ)罐體的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)缺陷及時(shí)維修。

3、設(shè)置地下油罐，可直接有效地避免雷擊產(chǎn)生的靜電危害，油罐灌頂覆蓋土厚度大于 0.5 m，罐坑周圍應(yīng)填厚度為 25 cm 的粗砂，下罐后，再回填 15 cm

的細(xì)砂夯實(shí)。該類油罐既可以避免地面上油罐因溫度的升高，產(chǎn)生原油損耗，又可以避免雷電的襲擊，大大降低了雷電的危害。

（三）避免油品與水、空氣混入

在不同閃點(diǎn)油品相混或者油品中混入水的情況下，與空氣接觸時(shí)，會(huì)大大增加靜電產(chǎn)生的可能性，相關(guān)研究試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)油品含水率為 5%時(shí)，會(huì)產(chǎn)生

15～60 倍的靜電效應(yīng)，因此要減小油品與水的接觸。儲(chǔ)罐通風(fēng)會(huì)瞬間增加靜電發(fā)生概率，為了盡量避免油品與空氣結(jié)合，可以采取在灌頂充填惰性氣體防止油品與空氣中的可燃?xì)怏w的接觸摻混，從而降低靜電帶來的危害。

（四）導(dǎo)走產(chǎn)生的靜電

1、輸油生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施靜電接地和靜電跨接

（1）靜電接地與跨接是消除靜電危害最有效的措施。

（2）靜電接地是指設(shè)備容器及管線通過金屬導(dǎo)線和接地體與大地聯(lián)通而形成等電位，并有最小電阻值。

（3）跨接是指將金屬設(shè)備以及各管線之間用金屬導(dǎo)線相連接，形成等電位體。

（4）靜電接地與跨接的目的一是把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，避免因靜電積聚而引發(fā)放電著火；二是人為地使設(shè)施設(shè)備形成等電體，避免因靜電電位差而造成火花放電。

2、油罐的接地與跨接

對于金屬拱頂油罐，外壁良好接地即可。對于浮頂罐或內(nèi)浮頂罐，除外壁良好接地外，需將浮頂與罐體、擋雨板與罐頂、活動(dòng)浮梯與罐頂進(jìn)行跨接?？缃邮褂媒孛娌恍∮?5mm2銅絞線。為保證接地安全可靠，油罐接地點(diǎn)應(yīng)不少于兩點(diǎn)，并應(yīng)沿罐周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不宜大于 30 m。

3、管線的接地與跨接

（1）輸油生產(chǎn)設(shè)施的防靜電接地，直徑大于或等于2. 5 m或容積等于50 m3時(shí)，其接地點(diǎn)應(yīng)設(shè)2處以上。上述設(shè)備的金屬浮體必須與罐體相連，與地絕緣的部件應(yīng)接地。

（2）輸送原油的金屬體（ 除埋地管線外） 管道應(yīng)做防靜電接地。接地的部位如下： 管道在轉(zhuǎn)彎、變徑和分岔處； 管道在進(jìn)戶處；直管段每隔100～200 m接地一次，埋地管道應(yīng)在進(jìn)戶處接地一次；室內(nèi)金屬管道和附件通過工藝設(shè)備做防靜電接地，附件可不另做跨接。

（五）預(yù)防人體靜電

輸油站工作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，穿戴防靜電的服裝、鞋、襪及帽，必要時(shí)應(yīng)該使用腕帶直接靜電接地；同時(shí)，還應(yīng)在防火崗位的出入口配備靜電消除裝置，主要是利用該裝置使空氣電離產(chǎn)生正、負(fù)離子對，消除和中和帶電體上的靜電。

結(jié)語

綜上，熟悉靜電有關(guān)知識(shí)，認(rèn)清其產(chǎn)生原因和對儲(chǔ)運(yùn)生產(chǎn)與經(jīng)營的危害，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對不同情況采取合理有效的措施，切實(shí)做好防止靜電工作，以消除靜電引發(fā)的火災(zāi)和爆炸因素，才能確保輸油安全。

參考文獻(xiàn)：

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