冶金企业防静电设计

第39卷第3期 2011年6月 现代冶金 9 011 冶金企业防静电设计 翟晓华，陈少燕 (江苏省冶金设计院有限公司，江苏南京 210007) 摘要：介绍了冶金企业中防静电的重要性，静电产生的原因和容易产生静电的场所，以及防静电设计的依据和技术 措施，最后以某工厂的氧气输送工程为例给出了相应的工程实例。 关键词：防静电设计；钢铁冶金企业；电气设计 中图分类号：04411 引 言 一般来讲，钢铁冶金企业的静电防护分为易燃 易爆场所的静电防护和电子计算机机房的静电防护 两大类。关于电子计算机机房的静电防护，可参见 017493电子计算机机房设计规范。本文仅 介绍易燃易爆场所的防静电设计。 1静电的形成及危害 静电是固、液、气态物质在摩擦、破裂、喷射和骤 然分解时的一种物理化学过程的反应。简言之，静电 是由于电介质相互摩擦或电介质与金属摩擦而生成 的。钢铁冶金企业中，具有不少制造、输送和贮存低 导电性物质、压缩空气和液化气体的场所。这些场所 由于摩擦产生的静电会聚集在加工设备、管道、容器 和贮罐上，形成高电位，危及人身、设备安全，当物质 的电阻率容易产生危险的静 电电位和火花放电。 钢铁冶金企业中一些常见的容易产生静电的部 位和场所： (1)粉尘、液体或气体在管道中流动速度大于一 定值时，就形成危险的电位。 (2)液体由一个容器注入另一个容器时，可产生 火花放电。 (3)液化气体或压缩气体由管口喷出时，可产生 静电电压。 (4)严寒冬季和炎热夏天，空气干燥，以及其他 类似工作环境，在气流中有粉状物质和灰尘运动，静 电电压达300 V，可产生放电火花。 (5)在碾碎、过筛、过滤工作中，产生灰尘或将空 气污染，在搅拌、滚轧、辗光等加工过程中，由于强烈 摩擦，容易产生静电引起火花放电。 (6)利用皮带传动或由不导电橡胶制成的输送 装置工作时，也容易产生危险的静电电压。 (7)在铺有化纤地毯的建筑物中，以及穿有化纤 服装的人身上，容易产生和积聚静电电压。 钢铁冶金企业中，静电可被看作是一把“双刃 剑”。一方面，利用静电应用技术如静电除尘、静电分 选等，可以用来提高生产效率，节能减排。另一方面， 静电可能产生较高的静电电压，对某些半导体器件 造成损害，更为严重的是，放电时的火花可能引发火 灾甚至爆炸，成为巨大的安全隐患，影响正常生产， 危及生命财产安全。因此，静电防护成为钢铁冶金企 业内预防事故和安全生产的重要技术措施之一。 2防静电设计 钢铁冶金企业中的静电所产生的危险电压，不 仅危及人身安全，而且它的放电火花，往往引起火灾 和爆炸事故，导致国民经济和财产的重大损失。因此 必须采取措施加以防范。 21设计依据 关于防静电的设计依据可参见以下规范中关于 防静电的相关条款： (1)钢铁冶金企业设计防火规范(0414一 收稿日期：20者简介：翟晓华(1982一)，男，助理工程师。电话E6358 现代 冶 金 第39卷 2007)： (2)压缩空气站设计规范)(003)； (3)氧气站设计规范)(1)； (4)氢气站设计规范(005)； (5)石油天然气工程设计防火规范(01832004)； (6)建筑物防雷设计规范005794(2版)。 22技术措施 防静电应首先防止产生静电，其次防止电荷聚 集。防止静电产生、聚集的技术措施主要有以下几 种： (1)采用导电材料。电阻率小于1O Q一般不会积聚静电。 (2)减少摩擦阻力。如采用大曲率半径管道，限 制产生静电液体在管道中的流速，一般不超过45 m，防止飞溅、冲击等。 (3)增加环境湿度。厂房内相对湿度保持在 7O以上，可增加静电沿绝缘体表面的泄漏量。 (4)接地。接地是消除导体上静电的一种有效办 法。简单可靠，费用低。接地就是设法将电荷引出， 经接地装置把静电荷引人大地的过程。根据有关规 范，防静电的接地保护措施实际上与防感应雷作用 的保护措施一样，防感应雷作用形式的接地也可用 于防静电。具体的接地方式可参见建筑物防雷设计 规范005794(2000年版)。 23常见需接地的装置与设备 (1)一切安装在户内、户外用来生产、加工、贮 存、运输各种易燃的液体、气体和粉末状易燃产品的 设备。 (2)输送油品管路、厂区及车间的氧气、乙炔等 管道以及各种闸门等必须连接成一个连续的导电 体，并进行接地。 (3)设备上和金属管道上的接地电阻采用法兰 盘连接时，受到法兰盘上填涂的绝缘而使电路中断， 或容器与顶盖之间有间隙时，在法兰上应设置金属 连接片导电。 (4)当向贮罐内灌入易燃液体时，如灌注速度超 过05 ms，除贮罐必须接地外，灌注用的漏斗 必须采用金属，并用一条已接地铜线把漏斗把手和 贮罐底部连接起来。 (5)盛有易燃液体贮罐的液体表面上，最好不采 用浮动式水准指示器，如果采用，应没有毛刺尖角， 且固定在金属弦杆上，与罐壁保持一定距离。 (6)向汽车油槽车灌油的竖管(鹤管)和向铁路 油槽车灌油的站台，都应设有接地装置。 (7)和油品管路相连并用来向铁路油槽车、汽车 油槽车和油桶灌油的带金属管头的所有橡皮软管， 都应用缠在软管外或放在管内的铁丝进行接地。 (8)装卸油时，汽车油槽车的软管在接到油罐上 的同时，必须用导线把槽车和油罐的接地端钮连接 起来。 (9)汽车油槽车在行驶时应带金属链条，导走汽 车轮胎与路面的摩擦产生的电荷导走。 (1O)在装卸油的码头上及油槽船上，都应备有 专用的接地螺栓，以便把注油软管和岸上的接地装 置连在一起。 3 工程实例 钢铁冶金企业中，由于生产生活的需要，存在大 量各种气体、液体储罐和运输管线，氧气管线和储罐 就是其中十分常见和重要的一种。 31工程概述 本工程中的氧气管道位于某工厂原有厂房内， 引自厂房原有氧气管道，通过角钢支架引出至新的 用气点，并在用气点前设直径10 m、壁厚16 属氧气储罐，再送到点阀箱，输送过程中设有变径 管和各种阀门。由于此段管道位于厂房内，故仅考虑 防静电即可。若露天布置，还应相应考虑防雷。 32设计方案 根据上文的介绍并结合此工程实际情况，防静 电设计过程如下： (1)根据钢铁冶金企业设计防火规范第 1047条和氧气站设计规范第607条，氧气储 罐和管道属于易燃、可燃物的生产装置、设备、储罐、 管线及其放散管，应设导除静电的接地装置。 (2)根据钢铁冶金企业设计防火规范第 1O48条，本工程所设氧气储罐的直径为10 m，故 应设1处接地。 (3)根据钢铁冶金企业设计防火规范第 104110412条和氧气站设计规范第 607条，本工程的接地电阻要求不大于1O Q。 (4)根据钢铁冶金企业设计防火规范第 1O49条和1O412条，本工程管线接地时，其两端 必须都接地，接地管线的法兰两侧用导线连接，法兰 第3期 翟晓华，等：冶金企业防静电设计 间总电阻应小于003 Q。每隔80O1000 接地，进车间的分支法兰处也应接地，接地电阻均 不应大于10 Q。 (5)根据钢铁冶金企业设计防火规范第 10413条，由于原有厂房和本工程设备管线并未 设置独立避雷针防雷接地系统，并且防静电接地要 求接地电阻较大。因此可以不设置专用的防静电接 地装置，与防雷接地、保护接地、工作接地等接地系 统共用接地装置，接地电阻值完全可以满足防静电 要求。 综上所述，本工程中的氧气管道及氧气储罐应 设防静电装置，采取接地作为防静电措施。防静电接 地可与原厂房的防雷、保护等接地系统共用接地装 置。但是由于本工程属于改造项目，甲方无法提供原 有厂房的接地系统图，因此利用厂房原有接地系统 不易实现。考虑实际情况，为切实保证安全，本工程 最终采用设防静电接地专用人工接地装置的方案。 根据建筑物防雷设计规范，接地干线采用热 镀锌扁钢(截面尺寸为40 接地极采用 热镀锌角钢0 深不小于 1 体做法可参见国家建筑标准设计图集 03接地装置安装。每隔不大于80 m，利用 热镀锌扁钢(截面尺寸为40 引下线， 可靠焊接至人工接地装置。管道两端、分支及拐弯处 必须接地，要求接地电阻均不应大于1O Q，否则增补 打接地极。 另外，为保证各个构件之间因为摩擦聚集静电， 管道与金属支架间采用热镀锌扁钢(截面尺寸为 25 靠焊接，管道的弯头、阀门、法兰 盘等连接处应用截面不小于25 软铜线跨接， 过渡电阻应小于003 Q。凡正常不带电的电气设备 的金属外壳需可靠接地。施工中需与土建专业密切 配合，接地极位置可视现场情况酌情处理。 最后尤其需要注意，当防静电接地采用与防雷 接地、保护接地、工作接地等接地系统共用接地装置 时，共用的仅是接地装置，而不包括引下线，接地引 下线则要单独设置而不可共用。防止发生雷击过电 流通过引下线而窜入易燃易爆物的生产装置、设备、 储罐或管线，引发危险。 4 结束语 钢铁冶金企业中存在大量可能产生静电的场 所，作为电气设计人员，要重视防静电设计工作。小 小的