化工企業(yè)防雷安全監(jiān)管現(xiàn)狀及對策

劉 洋，王思娜，鄭宗賢

福建省寧德市防雷中心，福建寧德 352100

作為一種自然現(xiàn)象，雷電實(shí)質(zhì)是大氣放電。我國地域遼闊，地形復(fù)雜多樣，雷電的總體分布特征為夏季多發(fā)、春秋常有、冬季較少、陸地多于海洋、山區(qū)多于平原、南方多于北方。寧德市化工企業(yè)數(shù)量近幾年來逐漸增加，特別是一些新建中小型化工企業(yè)在防雷安全管理方面疏漏較多。在防雷監(jiān)管檢測的同時(shí)，需要及時(shí)總結(jié)化工企業(yè)防雷經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)行防雷技術(shù)規(guī)范，提出相應(yīng)改進(jìn)的措施，有利于提升寧德市化工企業(yè)防雷安全管理水平[1]。

1 寧德市雷電特征

根據(jù)寧德市2000—2020年地面雷電觀測資料，本市年平均雷電日數(shù)為52.6 d，其中2014年年均雷電日數(shù)最多為70 d，2003年年均雷電日數(shù)最少，僅有40 d。20年間，年均雷電日數(shù)超過60 d的占24.7%，超過50 d但又在60 d以下的占39.6%，在50 d以下的占35.7%，特別是在2010—2020年間，雷電發(fā)生概率頻繁，年均雷電日數(shù)穩(wěn)定在54 d附近。年雷電日數(shù)分布雙峰特征明顯，峰值分別在2004年和2014年。從雷電季節(jié)分布特征來看，6—8月雷電頻發(fā)，占年均雷電日數(shù)的63%。3—5月雷電日數(shù)占年均雷電日數(shù)的24%。9—11月雷電日數(shù)占年均雷電日數(shù)的占11%，12月至翌年2月雷電日數(shù)占年均雷電日數(shù)的占2%。6—8月間又以8月雷電出現(xiàn)次數(shù)最多，近20年間8月出現(xiàn)雷電平均日數(shù)占夏季平均雷電總?cè)諗?shù)的43.9%。從雷電日時(shí)段分布角度來看，每日平均每小時(shí)出現(xiàn)雷電7.5次；逐時(shí)平均雷電出現(xiàn)最多雷電次數(shù)為21.7次，出現(xiàn)在15:00~16:00；最少為1次，出現(xiàn)在07:00~08:00。雷電每日出現(xiàn)次數(shù)最多超過10次的時(shí)段在13:00~22:00，這說明寧德市午后至上半夜是雷電多發(fā)時(shí)段[2]。

2 化工企業(yè)的特點(diǎn)

2.1 化工企業(yè)各區(qū)域特點(diǎn)

罐區(qū)和泵區(qū)是化工企業(yè)的重要組成部分，常用作存放生產(chǎn)所用的各類原材料和生產(chǎn)出的成品。該區(qū)域的罐體之間和罐體與泵區(qū)之間通過管道相接通，泵區(qū)與罐區(qū)之間距離較近，便于將存貯在罐中的物質(zhì)用機(jī)械真空泵等運(yùn)輸至生產(chǎn)場所或抽離罐體再進(jìn)行運(yùn)輸。生產(chǎn)裝置區(qū)是化工企業(yè)的核心組成部分，該區(qū)域內(nèi)的設(shè)備裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，精密度高，根據(jù)企業(yè)經(jīng)營項(xiàng)目的不同有不同的工藝流程，流程所需的生產(chǎn)裝置種類也各不相同。在生產(chǎn)裝置內(nèi)會發(fā)生各種化學(xué)或物理反應(yīng)，在此過程中，涉及易燃易爆物質(zhì)的安全生產(chǎn)問題，因?yàn)楫a(chǎn)生的廢氣、廢液或成品氣體液體大概率會導(dǎo)致燃燒爆炸的可能。煙囪和火炬是化工企業(yè)的明顯標(biāo)志，煙囪用于排放生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的熱量，火炬則用于排放燃燒各類易燃物體，通過壓縮機(jī)和氣柜等設(shè)備，使得火炬的氣壓自始至終要比正?？諝猸h(huán)境下的壓力大。管架是安置輸送管道或戶外電纜橋架的，電纜橋架是用來連通配電設(shè)施和用電設(shè)施并運(yùn)輸電能的。生產(chǎn)控制室主要功能為控制整個(gè)生產(chǎn)過程，室內(nèi)安裝有大量微電子設(shè)備，這些設(shè)備組合起來可以控制流程中任何一個(gè)環(huán)節(jié)。比如，啟動流水線、停車、監(jiān)視生產(chǎn)狀況、激活危險(xiǎn)警報(bào)，以及對罐區(qū)內(nèi)各個(gè)罐體的液位和溫度進(jìn)行監(jiān)視。污水處理廠在企業(yè)生產(chǎn)過程中起著重要作用，處理生產(chǎn)中的多余廢水，這些廢水不能未經(jīng)處理直接排放，而是要經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)才能排放。消防泵房是放置消防設(shè)施的地方。變配電所是為了適應(yīng)化工企業(yè)大功率生產(chǎn)作業(yè)而自主設(shè)立的，從公共變電站引出兩條高壓線，進(jìn)入變電所，經(jīng)變電所變壓后，輸送至各個(gè)區(qū)的分配電室，由分配電室出線至各用電設(shè)備。裝卸車設(shè)施由裝卸平臺、儲罐、管道和計(jì)量等設(shè)施組成[3]。

2.2 化工企業(yè)的環(huán)境特點(diǎn)

企業(yè)內(nèi)生產(chǎn)所需的反應(yīng)塔、儲存罐、儀表、管道、框架、電纜等一般都是金屬材質(zhì)，而金屬材質(zhì)傳導(dǎo)電流的能力較強(qiáng)，電導(dǎo)率可達(dá)10 S/cm以上。企業(yè)內(nèi)所使用的生產(chǎn)設(shè)備，如加熱爐、空壓機(jī)泵房、管容器等長時(shí)間在溫度較高的高壓環(huán)境下持續(xù)使用，而且生產(chǎn)加工出的化工產(chǎn)品如石油及其半成品等材料具有易燃易爆的特性，稍有不慎便會發(fā)生安全事故。電子設(shè)施在現(xiàn)代化的化工企業(yè)中隨處可見，而且隨著流程自動化程度的提高，電子產(chǎn)品的應(yīng)用率也在上升，諸如DCS、UPS、PLC等電子產(chǎn)品已成為化工企業(yè)中重要設(shè)備，從而降低了人工成本，提高了產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)率。但是，由于電子設(shè)備中存在大量集成電路，而這些集成電路對靜電壓的耐受程度低，所以對防雷標(biāo)準(zhǔn)的要求較高，特別是大規(guī)模集成塊，最易受到雷電過電壓的侵襲?；ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)是一個(gè)持續(xù)進(jìn)行的過程，從原材料輸送至生產(chǎn)裝置開始，流水線一旦啟動，后續(xù)需要不斷投入原材料，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊密相扣，任何環(huán)節(jié)的一臺設(shè)備出現(xiàn)故障，都會造成停產(chǎn)甚至發(fā)生重大安全事故。可見，化工企業(yè)對雷電災(zāi)害的化解能力較弱，安全防御重點(diǎn)在于防雷。

3 雷電對化工企業(yè)的危害

3.1 雷電過電壓的傳播

直擊雷產(chǎn)生的電壓是傳導(dǎo)過電壓，此時(shí)雷電放電先導(dǎo)通道沒有擊中地面，而是擊中企業(yè)內(nèi)的輸電線路或高桿塔和其他建筑物時(shí)，大量雷電流經(jīng)過被擊中物體，在被擊中物體的阻抗接地電阻上產(chǎn)生電壓降，被擊點(diǎn)出現(xiàn)很高的電位。由于雷雨距離地表物體的垂直高度達(dá)到一定值，帶電體移近絕緣導(dǎo)體，導(dǎo)體因感應(yīng)而帶電，在地面物體上聚集了大量電荷，聚集在物體上的電荷和雷云中的電荷在放電后產(chǎn)生過電壓。雷電過電壓集中在運(yùn)輸管道或儀表設(shè)備，那么會導(dǎo)致儀表失靈、傳感器輸出的模擬信號無法順利轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)信號、變送器內(nèi)部的電子線路板損毀。此外，雷電流進(jìn)入儀表支架會產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)磁場，會對分散控制系統(tǒng)等造成極大的危害。

3.2 雷電危害效應(yīng)分析

雷電過電壓產(chǎn)生的危害效應(yīng)主要有機(jī)械效應(yīng)、熱效應(yīng)和電磁效應(yīng)。機(jī)械效應(yīng)是雷電流經(jīng)過導(dǎo)體時(shí)產(chǎn)生失控的強(qiáng)大電動力，常使導(dǎo)體炸裂、劈開。熱效應(yīng)是雷電產(chǎn)生強(qiáng)大電流，瞬間通過物體時(shí)產(chǎn)生高溫，引起燃燒、熔化、汽化，燒毀設(shè)備，引起火災(zāi)。電磁效應(yīng)是雷電放電時(shí)在導(dǎo)體上產(chǎn)生靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，產(chǎn)生火花而引起火災(zāi)或爆炸，或雷電流導(dǎo)入大地造成跨步電壓引起人畜傷亡；雷電沿著架牽線路或金屬管道侵入室內(nèi)，危及人身安全和損壞設(shè)備。

直擊雷能直接作用于建筑物、地面物體表面和外設(shè)防雷裝置，并產(chǎn)生電效應(yīng)、熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)。直擊雷對化工企業(yè)內(nèi)危害表現(xiàn)：毀壞建筑物或構(gòu)筑物和外部設(shè)備，尤其是罐區(qū)、戶外生產(chǎn)裝置集中區(qū)域、裝卸站設(shè)施等地方，雷電通道產(chǎn)生的高溫環(huán)境和以上區(qū)域中的危險(xiǎn)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，極易直接引起火災(zāi)或爆炸。靜電感應(yīng)是雷云底部存在大量未被抵消的電荷，當(dāng)雷云處于某地區(qū)上空時(shí)，由于靜止電荷激發(fā)的電場的作用，雷云下面的金屬導(dǎo)體會感應(yīng)出和雷云底部電荷性質(zhì)相反的電荷，雷云放電時(shí)底部的電荷被中和掉，但此時(shí)地面導(dǎo)體表面的電荷仍存在并且失去控制變?yōu)樽杂呻姾?，這些自由電荷若未被及時(shí)泄放入地，則會產(chǎn)生較高點(diǎn)位，能夠與該物體相鄰的導(dǎo)電體產(chǎn)生火花放電，若此時(shí)有易燃物質(zhì)存在于此空間中，則火花極易引起爆炸。雷電閃擊是釋放時(shí)長極短的脈沖波，霎時(shí)雷電流會驟升至上百千安培，然后又劇烈下降至零，雷電流抖動幅度極大，近環(huán)路上的感應(yīng)電壓因此也極大，此感應(yīng)電壓會因?qū)w溫度較高或環(huán)路不通暢產(chǎn)生火花放電，同樣此時(shí)周圍存在易燃物就會發(fā)生火災(zāi)或爆炸。雷電波入侵是一種高電壓脈沖波，雷電擊中輸送管道可引發(fā)這種現(xiàn)象，也有因雷電感應(yīng)產(chǎn)生的入侵，當(dāng)雷電波沿管線侵入建筑物，高電壓會對沿線設(shè)備或人員造成反擊?；て髽I(yè)內(nèi)往往管道交橫，電纜橋架分散布置較多，而且多為架空方式，這些管道線路通往建筑物，若雷電直接擊中這些管道線路或在這上面感應(yīng)出過電壓，電壓便會在肉眼不可見的情況下侵入室內(nèi)損壞設(shè)備，這時(shí)會有人員試圖接觸這些管線查明原因，極易因觸電而身亡。

4 化工企業(yè)防雷隱患分析

4.1 防雷設(shè)計(jì)規(guī)范引用不當(dāng)

化工企業(yè)的室外裝置和民用建筑使用的設(shè)備有較大的不同，因此化工企業(yè)的防雷設(shè)計(jì)和分類不能盲從《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》，而是要根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》等適用于易燃易爆場所的規(guī)定進(jìn)行防雷、防靜電的設(shè)計(jì)。化工企業(yè)內(nèi)部分為生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、辦公區(qū)，防雷等級的分類根據(jù)以下原則：第一，依據(jù)所存儲運(yùn)輸?shù)臍怏w的外部環(huán)境，按照爆炸性混合物的出現(xiàn)頻率和持續(xù)存在時(shí)長進(jìn)行分區(qū)。第二，根據(jù)易燃易爆氣體、液體的逸出量，混合物的濃度、氣體液體的沸點(diǎn)和閃點(diǎn)、爆炸下限及通風(fēng)量等來確定爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的范圍。第三，根據(jù)爆炸性粉塵環(huán)境，對粉塵爆炸危險(xiǎn)介質(zhì)和危險(xiǎn)程度及本身性質(zhì)不同進(jìn)行分類。有些企業(yè)在建筑設(shè)計(jì)時(shí)只關(guān)注建筑物的火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境分區(qū)，而忽視了建筑物的用途和年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)在劃分中的重要作用。有些企業(yè)的防雷表述中出現(xiàn)“爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境為二類防雷建筑，其余均為三類防雷建筑”的語句，這顯然與建筑物防雷的分類原則相悖，有些企業(yè)在設(shè)計(jì)防雷工程時(shí)不細(xì)究所處地理位置的雷暴活動特征，只是一味地照搬，最終防雷效果差，不經(jīng)過雷擊風(fēng)險(xiǎn)評估就直接在表述中說明防雷類別實(shí)屬不當(dāng)。

4.2 防雷設(shè)計(jì)審核不嚴(yán)格

化工企業(yè)防雷裝置圖紙?jiān)O(shè)計(jì)必須經(jīng)有關(guān)部門審查通過后才能施工，施工后檢驗(yàn)合格后方能投產(chǎn)使用。在準(zhǔn)備審核資料時(shí)，企業(yè)需要提供設(shè)計(jì)單位防雷裝置設(shè)計(jì)資質(zhì)證書和防雷設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)人員的從業(yè)資格證書，但由于防雷社會管理部門的疏忽，對證書審查不嚴(yán)，導(dǎo)致未取得防雷設(shè)計(jì)相關(guān)資質(zhì)證的單位和未取得從業(yè)資格證書的人員參與防雷圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，而且最終設(shè)計(jì)的圖紙防雷措施不全面、簡單化，不能針對對象企業(yè)特點(diǎn)設(shè)置防雷電波入侵和防雷電感應(yīng)措施，從而導(dǎo)致化工企業(yè)防雷安全生產(chǎn)在源頭上就存在安全隱患。

4.3 防雷技術(shù)服務(wù)存在的問題

首先，存在檢測覆蓋面不全的問題。第二類防雷建筑物的檢測頻次為每6個(gè)月1次，第三類防雷建筑物檢測頻次為1年1次，大部分化工企業(yè)能嚴(yán)格遵守規(guī)定配合防雷裝置檢測，但少數(shù)企業(yè)不按規(guī)定頻率甚至拒絕檢測。其次，存在檢測項(xiàng)目不完整的現(xiàn)象。在定期檢測中，防直擊雷裝置、雷擊感應(yīng)防護(hù)裝置、雷電波侵入防護(hù)裝置、靜電防護(hù)裝置和綜合布線均為檢測對象，但在實(shí)踐中存在項(xiàng)目漏檢的情形。再次，一些地方防雷檢測中對化工企業(yè)防雷類別不作區(qū)別處理，統(tǒng)一要求。由于對化工企業(yè)使用原材料和生產(chǎn)產(chǎn)品特性的不夠了解，為了操作方便，會在定期檢測中不區(qū)分企業(yè)具體的防雷類別，統(tǒng)一以三類防雷級別或二類防雷級別加以處理，這是不符合規(guī)定的。最后，防雷檢測人員業(yè)務(wù)素質(zhì)參差不齊。化工類產(chǎn)品種類較多，在生產(chǎn)過程中使用的原材料和半成品更多。一些檢測技術(shù)人員尚未完全掌握專業(yè)的防雷理論知識，對化工材料的物理化學(xué)特性不夠了解，導(dǎo)致出現(xiàn)防雷檢測技術(shù)服務(wù)質(zhì)量不高的情況。

5 防雷安全監(jiān)管的對策

5.1 正確劃分防雷類別

對于化工企業(yè)來說，爆炸性混合物的出現(xiàn)頻率高和持續(xù)性存在的場所為0區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，爆炸性氣體混合物有概率出現(xiàn)的場所為1區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域，爆炸性氣體混合物正常情況下無出現(xiàn)可能的區(qū)域?yàn)?區(qū)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域。化工企業(yè)內(nèi)的建筑物和構(gòu)筑物有變配電室、餐廳、辦公樓、監(jiān)控室燈，此類建筑物可以按照《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行等級識別和分類，根據(jù)這些場所的使用頻率、用途，遭受雷擊的概率和后果，為第三類防雷建筑物。比如，某石油化工企業(yè)的原油庫區(qū)的原油泵房若遭受雷擊，導(dǎo)致全廠停電停產(chǎn)，重要的區(qū)域則為第一類防雷建筑物。而卸油泵房遭受雷擊，可能導(dǎo)致操作中斷，但其遭受雷擊可能性比原油泵房低，所以宜將其劃為第二類防雷建筑物。變配電室是保障廠區(qū)內(nèi)供電正常的重要建筑，若停電后果不堪設(shè)想，則應(yīng)為第一類防雷建筑物，若停電后造成損失較小的配電室被劃為第二類防雷建筑物?？刂剖曳诸惙椒ㄈ缟鲜鏊裕k公區(qū)和用餐區(qū)是一般性工業(yè)建筑，為第三類防雷建筑物。

5.2 強(qiáng)化企業(yè)防雷意識和技能

氣象部門可定期為化工企業(yè)生產(chǎn)、維修等重點(diǎn)崗位工作人員宣講雷電基礎(chǔ)知識，主要從國內(nèi)外雷電防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀、化工企業(yè)雷電災(zāi)害防御與應(yīng)急處置措施、防雷減災(zāi)法律法規(guī)等方面進(jìn)行講解，并結(jié)合寧德市防雷工作實(shí)際，介紹化工企業(yè)加強(qiáng)防雷安全管理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目的在于進(jìn)一步增強(qiáng)企業(yè)防雷安全意識和應(yīng)急處置能力?；て髽I(yè)應(yīng)制定防雷應(yīng)急演練預(yù)案，模擬雷擊發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的情況。比如，在計(jì)量系統(tǒng)被破壞時(shí)，一名員工因在儀控系統(tǒng)旁工作而遭受雷擊產(chǎn)生強(qiáng)電弧電擊而昏迷，在輸供氣設(shè)備和管道受到影響的情況下，組織企業(yè)各部門、各班組及員工的協(xié)同救災(zāi)，提高員工在事故處理過程中的應(yīng)變能力和應(yīng)急處理能力。同時(shí)在演練的過程中可檢驗(yàn)企業(yè)已有防雷擊事故應(yīng)急預(yù)案，以便日后加以完善。

5.3 強(qiáng)化防雷管理工作

及時(shí)調(diào)整防雷執(zhí)法和氣象行政許可人員隊(duì)伍，擴(kuò)大社會管理巡查覆蓋面，優(yōu)化執(zhí)法支持環(huán)境，使執(zhí)法監(jiān)管人員能夠公正執(zhí)法。工作人員在防雷執(zhí)法時(shí)要深入企業(yè)，實(shí)地勘察，對企業(yè)防雷裝置檢測、防雷安全管理臺賬等情況進(jìn)行檢查，現(xiàn)場勘查油罐區(qū)卸油口接地等情況。對于存在防雷安全隱患和薄弱環(huán)節(jié)的企業(yè)，執(zhí)法人員要指導(dǎo)企業(yè)現(xiàn)場整改，對無法立即整改的企業(yè)，執(zhí)法人員應(yīng)向企業(yè)提出改進(jìn)措施并下發(fā)整改通知書，要求企業(yè)限期整改，消除防雷安全隱患。氣象部門要依法履行雷電災(zāi)害防御工作的組織管理職責(zé)，認(rèn)真做好防雷裝置的設(shè)計(jì)、施工單位和防雷裝置檢測單位專業(yè)資質(zhì)管理工作，依法規(guī)范對化工企業(yè)防雷裝置的設(shè)計(jì)、施工、檢測等工作，加強(qiáng)竣工企業(yè)防雷裝置設(shè)計(jì)審核和竣工驗(yàn)收工作，以及對跟蹤檢測和定期檢測的監(jiān)督管理工作。

5.4 提高防雷檢測人員技術(shù)水平

防雷檢測各環(huán)節(jié)緊緊相扣，各環(huán)節(jié)技術(shù)服務(wù)人員需要具備高度的協(xié)作能力，全面掌握防雷法規(guī)、技術(shù)規(guī)范，系統(tǒng)了解不同化工企業(yè)的生產(chǎn)工藝流程。檢測人員要做到檢測一家企業(yè)便要熟悉企業(yè)生產(chǎn)、儲存、使用、運(yùn)輸?shù)牟煌瘜W(xué)原材料及其成品和半成品的存放位置和路徑。定期開展防雷從業(yè)人員檢測業(yè)務(wù)培訓(xùn)，培訓(xùn)內(nèi)容要注重貼近實(shí)際檢測工作，科學(xué)模擬檢測場景進(jìn)行檢測演練，優(yōu)化授課方式，加大現(xiàn)場實(shí)操力度和增加專家答疑時(shí)間，重點(diǎn)解決學(xué)員在實(shí)際工作中遇到的問題。