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静电事故案例 2009 2 20 静电 对静电的认识 静电的产生 1 固体物质大面积的摩擦 2 固体物质的粉碎 研磨过程 粉体物料的筛分 过滤 输送 干燥过程 悬浮粉尘的高速运动 3 在混合器中搅拌各种高电阻率物质 4 高电阻率液体在管道中高速流动 液体喷出管口 液体注入容器 5 液化气体 压缩气体或高压蒸气在管道中流动或由管口喷出时 6 穿化纤布料衣服 穿高绝缘鞋的人员在操作 行走 起立等 防止静电危害十条规定 1 严格按规定的流速输送易燃易爆介质 不准用压缩空气调合搅拌 2 易燃 易爆流体在输送停止后 须按规定静止一定时间方可进行检尺 测温 采样等作业 3 对易燃 易爆流体贮罐进行测温 采样 不准使用两种或两种以上材质的器具 4 不准从罐部收油 油槽车应采用鹤管液下装车 严禁在装置或罐区装油品 防止静电危害十条规定 5 严禁穿易产生静电的服装进入易燃易爆区 尤其是不得在该区内穿 脱衣服或用化纤织物擦拭设备 6 容易产生化纤和粉体静电的环境 其温度必须控制在规定界限以内 7 易燃易爆区 易产生化纤和粉体静电的装置 必须做好设备防静电接地 混凝土地面 橡胶地板等导电性要符合规定 防止静电危害十条规定 8 化纤和粉体物料的输送和包装 必须采取消除静电或泄出静电措施 易产生静电的装置必须设静电消除器 9 防静电措施和设备要指定专人定期进行检查并建卡登记存档 10 新产品 设备 工艺和原料的投用 必须对静电情况做出评价 并采取相应的除静电措施 2007年10月26日 某危险化学品生产企业发生一起静电引起的危险品火灾事故 一名员工对搅拌缸的油漆进行调色 在投加溶剂油时 右手用小铁勺 无接地 将溶剂过滤沿缸壁边投加到大缸内 过滤网突然起火 因溶剂挥发性大 员工穿着的防静电服瞬间被点燃 1 1静电事故 事故模拟图 1 2事故原因 1 员工操作使用的过滤网金属圈没有静电接地 在添加溶剂时 过滤网金属圈形成浮游金属产生静电与金属小勺放电产生火花 将周边可燃的溶剂蒸汽点燃 2 员工使用的防静电服材质含有化纤成份 一旦有火源 非常容易引火燃烧并迅速漫延 受伤人员短时间无法摆脱 1 3事故后果 受伤的员工 过滤网 事故导致该员工左手臂 左躯干上身侧29 度烧伤 损失工作日250日 经济损失26万元 2006年8月2日 永和区某危险化学品生产企业发生一起地下溶剂罐在车间的管道出口静电起火的事故 自动喷淋系统立即自动启动 起火后一分钟即被完全扑灭 2 1静电事故 当时车间约有20吨易燃品 若火势延伸 后果不堪设想 2 2事故原因 1 工人未正确使用静电夹 2 地下溶剂罐输送泵功率过大 导致出口处流速过大 达200KG 分 安全要求为100KG 分以下 3 溶剂为甲苯 极易聚集静电 4 工人未使甲苯沿缸壁流入 静电未能及时释放 3 1塑料桶装苯起火 工人用一个塑料桶去装苯 苯是易燃物质 塑料桶又带了静电 装卸时静电起火 4 1投料口爆炸 4 2事故经过 事故经过 一个带搅拌的反应釜 人孔中装有不锈钢漏斗 操作时 人站在上凡力水木地板上 在室温下预先投入丙酮 再通过漏斗将山梨糖粉投入反应釜中 当把山梨糖粉投入漏斗时 投料口发生了爆炸 4 3原因分析 1 山梨糖粉桶 内衬为铝箔 电容量约为50pf 在山梨糖粉与铝箔之间产生了电荷分离 一部分电荷分布在铝箔上和与地面 上凡力水地板接地电阻为107 108 不导电的操作工 穿橡皮底鞋 对地电阻 108 身上 相反的电荷分布在糖粉上 在投料时 铝箔与操作工带的电荷通过接地的料斗放电产生火花 能点燃丙酮空气混合物的最低能量为1 15mJ 模拟实验证明 在上述条件下倾倒完一桶 约125公斤 山梨糖粉末 产生的静电电荷约为3000V 放电所释放的能量为W 1 2CU2 1 2 50 150 10 12F 3000V 2 0 9mJ 4 3原因分析 2 按照计算所得放电的能量不足以引爆 但是 所给的C与U的值有很大的误差 对丙酮的最低引爆能量是从文献上查得的 在实际情况下有可能低一些 因此 这是一起由静电放电产生火花引起丙酮爆炸的事故 4 4预防措施 1 桶内的铝箔要接地 并与接地的料斗相连接 2 地板与鞋必须是导电的 3 分批加入山梨糖 最多50公斤 并在两批中间间隔半分钟 5 1当第二桶倾入时爆炸 5 2事故经过 当被溶剂 含约20 二异丁烯 湿润的产品 由一金属容器经一金属漏斗及一长3 5米的金属投料管 投入一耙式干燥器 耙在缓缓转动 金属容器 干燥器及其上面的金属漏斗 金属投料管均接地 当第二桶被倾入漏斗时 突然发生爆炸 火焰从投料口向外喷射而出 5 3原因分析 在化学品与桶 加料斗和加料管之间分离时产生静电放电现象 在桶 加料斗和加料管上的电荷 由于这些设备都是导体并接地的 所以这些电荷都流向大地 而化学品是高度绝缘 它上面的电荷不能被释放 当缓缓旋转的耙接近带大量电荷的化学品表面时 发生刷状放电 如果是甲醇润湿的物料则不会发生爆炸现象 因为甲醇的导电性足够高 可以保证释放化学品表面产生的电荷 第一桶投入时没有发生爆炸是因为首先必须加入溶剂润湿的化学品 形成爆炸性气氛 电荷的量也随加入的化学品的量增加而增加 5 4预防措施 如化学品没有根本性的变化 这种刷式放电就不可能避免 如使用导电溶剂或不用溶剂 必须惰化 因为可能的引爆源在化学的表面而不是在加料 二氧化碳 比空气重 可以使用 甚至用一根开口管道直接送二氧化碳就能立即在化学品表面产生惰性条件 但这必须用连续的分析来证实 6 1除尘器分离杀虫剂粉与空气时 6 2事故经过 一旋风除尘器 因法兰垫导电性不够 在生产线的大修过程中 该处使用了非导体垫圈 故内锥体与法兰之间不能通电 用除尘器分离杀虫剂与空气时 在法兰固定螺丝与内锥之间有点火花产生 6 3原因分析 粉尘颗粒与绝缘的内筒碰壁 产生电荷分离 分离过后 电荷在金属筒上积累 带相反电荷的粉尘与接地的容器接触 电荷放出 内锥体的大致电容量为30 40pF 正常空气的介电常数为3 10V m 内锥体中 均匀相中产生1cm长的点火花 相当于W 1 2CU2 1 2C Ed 2 1 2 40 10 12F 3 104 1 2V2 18mJ 而可燃粉尘的最低燃点通常大于10mJ 因此在内筒边缘与接地设备的最近的部分法兰 螺丝之间放电产生了火花 6 4预防措施 内筒与旋风分离器的外壳连接 通过接地导线或导电垫圈 7 1粉尘爆炸 某树脂厂发生一起爆炸 发生原因为丙二酚塑胶粉体入料时磨擦包装袋 产生高伏特静电位 于反应槽內引起之粉尘爆炸 7 2发生原因 丙二酚粉尘系易燃物质 粉尘散布于空间 浓度达19 7g m3 即具备粉尘爆炸可燃物条件 內装丙二酚之包装袋于静止状态时 其静电位即高达7 10KV 经由高速摩擦包装袋 已超出其安全作业标准10KV 即产生静电火花 引起粉尘爆炸 粉体入料时发生爆炸之现场 包装袋外观 拉开下方绳索 即可下料 为了防范类似情形发生 该公司已完成工程改善 达到本质安全的目标 例如在漏斗增加铁网 以减低入料速度 与入料口 反应器及作业空间內以水蒸汽加湿 来消除静电 7 3預防及改善方法 水蒸汽加湿入料口附近空气 以消除塑胶粉体带电量 8 1充装起火 当时一家化学品分配站站内正在向一个容积为300加仑的可移动的钢罐体 充装易燃的醋酸乙酯 大火开始发生在充装区域 一个操作人员将充装嘴放置在罐体顶部的开口处 并在充装嘴上悬挂了一个钢质重物以保持其卡在位置上 随着对罐体的不断充装 这位操作人员听见了 嘭 的爆裂声并看见了罐体被火焰所吞没 充装嘴掉在地上 喷着醋酸乙酯 8 2示图 接地 接地 接地 泵 醋酸乙酯 称重称 蒸气 充装嘴 火花区域 8 3原因分析 在罐体的充装口附近形成过爆炸性蒸气和空气的混合物 罐体 称重称和泵都是接地的 但是充装嘴 软管组件 和金属重物 没有做等电位连接和接地 它们被合成橡胶充装软管隔绝起来 静电可能积聚在了这些部件上 并对不锈钢罐体放电 产生了火花 而点燃了在充装过程中积聚在充装口附近的气体 8 4你知道吗 当液体通过管道 阀门和其它设备时 会产生静电 正确的等电位连接和接地保证了静电不会积聚并引起火花 静电火花可以点燃许多易燃蒸气和空气的混合物 等电位连接就是电气连接可导电物体 以使这些物体间电势相等 而防止火花 接地就是将可导电物体与地连接 以释放积聚的静电和其它来源的电荷 钢罐体 钢罐体 钢罐体 等电位连接 接地 等电位连接及接地 8 5你能做什么 针对易燃材料处理 要确保可导电的管道和设备的等电位连接和接地 设计正确 它包括容器 泵 管道 阀门 喷嘴 仪表探头 充装管和充装嘴 桶和可移动的容器 以及其它的可导电的设备 当在向容器充装易燃液体时 要尽量减小液体自由下落的高度 因为这种方式会在液体中制造出静电 阀门 法兰防静电接地 油桶防静电接地 金属取样器接地 固定设备接地 振动设备接地 人体静电接地 风管 保温层罩连接 静电的产生 静电现象静电的产生物质夺取自由电子 需要能量 如果物质间进行摩擦 产生电子转移 但两个物质表面接触后 只要把他们迅速拉开 也足以产生静电 静电产生的基本 重要的因素应当认为是 物质相互密切接触和迅速剥离 产生静电的内因物质逸出功 电子脱离物质表面所需要作的功 不同 物质电阻率不同 产生静电的外因紧密接触 25 10 8cm 与迅速分离 附着带电 感应起电 极化起电 流动带电 喷出带电 飞沫带电 静电的积累 电阻率与泄漏半衰期的关系 石油化工静电的产生 输油管线中静电的产生流动带电 管线材质影响 如高分子塑料管与钢管比较 前者带静电高8倍 管线内表面光洁度和使用时间等条件也对带静电倾向影响很大 管线长度与带电量成正比 如管线设有过滤分离器 过滤网等 带电量有时会增加10 200倍 因此泵或过滤器等出口侧的管线采取加大管径和增设缓冲罐等措施 都是必要的 泵转速的影响 油温的影响 石油的导电率随油温的升高而增大 但也有相反的理论 混入微粒子 空气和水的影响 当石油类中混入铁锈等微粒子以胶状分散时会增大带电量 当空气和其他气体泡混入石油类中时 在流动开始瞬间 试验证明与正常流动比产生约100倍的静电 水的混入因情况不同而不同 一般也会增加静电 混合和搅拌引起的静电当贮罐内存在水和杂质时 会产生大量静电 喷出引起的静电若发生喷溅和泡沫会引起大量静电 应引起重视 沉降引起的静电影响贮罐内静电产生量的几个因素底部装油与喷溅装油 油流出口与油面的距离 不同油品混合发生爆炸 罐底沉降水被搅起 蒸汽清洗油罐会产生很高的静电电位 时间因素 最大静电电位产生有延迟 铁路槽车静电主要来自泵和过滤器 一般过滤器设置在离装油口100米外 使有充足的时间逸散电荷 汽车油罐车静电主要来自泵管道和过滤器 在注油过程中 油面电位随油面升高而升高 到达一定值后又开始下降 油轮静电事故的产生 用水冲洗油油舱 测试表明冲洗很短时间 油仓中心电位高达40kV 油舱装油不满 油或压舱水摇晃带电 静电危害的条件静电的产生放电间隙的存在爆炸危险物质达到爆炸极限 石油产品的爆炸极限 在空气中的浓度体积 静电的安全防护 消除静电的危害主要有两个途径 一是创造条件加速工艺过程中所产生静电的泄漏或中和 限制静电积累 使其不超过安全限度 二是控制工艺过程 限制静电产生 第一类方法 泄漏法 中和法 接地 增湿 加入抗静电剂 涂导电涂层 感应中和器 发射性中和器 材料选择 工艺设计 操作 设备结构 第二类方法 防止形成危险性混合物 以不可燃介质代替可燃介质 如用不可燃混合剂进行化学脱脂 降低爆炸性混合物浓度 通风 抽气等工艺控制控制流速增强静电电荷的衰减 工艺过程总是包含静电的产生和逸散两个区域 因此可以采取不同的预防静电危害措施 利用材质搭配控制静电产生 如钢铁和晴纶摩擦 钢铁带负电荷 钢铁与聚氯乙烯摩擦 钢铁带正电荷 一种方法是系统中分别选择不同材质容器 管道等 使一处的某种电荷在另一处消除 另一方法是材料混合 使物料流动时不会产生明显静电 如含有40 尼龙和60 达科隆的混合纤维同镀铬表面摩擦时不会产生静电积累 接地增湿增湿主要是增加静电沿介质表面的泄漏 而不是增加通过空气的泄漏 对于表面容易形成水膜的介质 如纸张 橡胶等非常有效 化学防静电防静电剂具有较好的导电性和较强的吸湿性 在高绝缘材料中非常有效 由无机盐表面活性剂发展到高分子 有机半导体 高聚物等化学防静电剂 用于聚酯薄膜 涤纶片基的防静电剂 烷基二苯醚磺酸甲盐 DPE 使聚酯薄膜表面电子由1015欧降至107欧 用于塑料的防静电剂 酰胺基季胺硝酸盐用于聚氯乙烯 SN 用于纤维的防静电剂 种类较多 用于石油的防静电剂 甲基乙烯脂 顺丁烯二酸酐的共聚物 静电消除器将气体分子电离产生消除静电所需的离子 自感应式 外接电源式 工频高压 高频高压 直流高压 离子流 放射线式 组合式 防止人体带静电 人体静电 有关资料表明 人体电容在150 300pF之间 若操作人员不按规定着装 人体静电可达5000V 其储存能量达1 85 3 75mJ 即使20 的能量转化为热能 也足以引燃较多的可燃蒸气与空气混合物 最小点火能量mJ 防爆人体静电消除器 防爆人体静电消除器是利用静电泄放的原理来消除静电的 防爆人体静电释放器接有静电接地装置 防爆人体静电消除器一般放在工作区门口 或者是人员必经之处 静电防护区的人员经过时 触摸一下防爆人体静电消除器上的金属导电球 人体静电即会通过防爆人体静电消除器上的接地装置导入大地 防爆人体静电消除器非接触式手提静电场测试仪 人体身上的静电试验 经过试验过人体带静电5万伏时没有不适的感觉 带上8万伏高压静电时依然面带微笑 10万伏 最高试验过12万伏 时也没有生命危险 在干燥的季节若穿上化纤衣服和绝缘鞋在绝缘的地面行走等活动 人体身上的静电可达几千伏甚至几万伏 由于人是良导体 体内净电荷会向体表流散并最终分布在表皮和毛发上 日常生活中我们常有这样的经历 用塑料梳子梳头时感到毛发被梳子吸引 也会听到轻微的放电声 脱衣后 手靠近椅子或门把手等金属体 会遭到电击 人体表面电阻率微小 同其他物体分离过程中电荷迅速反流 中和 因而不能起电 人体静电主要由衣服 鞋等起电后传导给人体并积聚起来的 人体静电电位和静电感度的关系 人在地毯上行走 当脚抬起时 鞋底与地毯分离 鞋底电荷流向人体 起充电作用 同时 人体电荷通过落地脚向地毯泄漏 行走时 人就不断处于充放电过程中 如果鞋底电阻率够大 则电荷会在人体积聚 各种活动产生的体静电压值 活动方式相对湿度人体电位 穿绝缘鞋 在干燥环境中脱衣服在化纤地毯上行走在塑料地板上行走从人造革软椅上站起从塑料桌面上挪动塑料盒 6000010 20 3500010 20 1200039 200010 20 18000 除了上式起电方式以外 还有其他方式 如 1 感应式起电 人靠近带电体 受电场作用 产生感应电荷 例如荧光屏前的人面部会感应负电荷 虽然此时人体静电荷可能为零 这种感应电压有时很高 例如在雷云下行走 感应电压可达5万伏 2 吸附起电 人处于余割漂浮带电灰尘或雾滴的环境中 这些微小带电体在人体表感应出异号电荷并受库仑力票向人体 最终把电荷传给人 舞台上用干冰喷雾 如果地面绝缘性好 常能看到演员因带高压静电而头发竖起 人体带电有多种原因 但有三条相同规律 1 人活动速率越大 起电率越高 饱和电量越大 静电电位就越高 这是由于接触频率高 分离速度快 电荷反流少的原因 相同条件下 人穿塑料鞋在化纤地毯上走 快行可起电3000伏以上 而慢行仅有几百伏 2 人体泄漏电阻越大 则饱和电量和电位就越高 干燥地面活动的人电位高于湿地面的人 3 服装表