人体静电引燃火药和易爆危险气体事故分析及对策

人体静电引燃火药和易爆危险气体人体静电引燃火药和易爆危险气体 事故分析及对策事故分析及对策 在煤气 天然气的管道输送 石油化工和火药生产过程中的原料 中间产品和 成品 绝大多数都属于危险化学品名录中的易燃气体和液化气体 如天然气 汽油 航空煤油 液化石油气 乙烯 丙烯 丁烯 氢气等 在整个生产过程 中 不但有工艺管线和设备的维修用火 电气设备的工作火花及事故火花的出 现 还有静电火花的产生 这些火花每时每刻都在威胁着企业的安全生产 其 中尤其是人体静电火花及人体接触的延伸物 使用的各类金属工具释放出来的 静电火花危险性更大 引危险性燃爆炸气体 一 事故案例一 事故案例 1984 年 10 月 18 日 12 时 45 分 某化工厂混制工房雷管车 间混制引火头工房当天混制秒延期雷管用引火药 铅丹 90 硅 10 筛药工蒙某将秤量好的铅丹和硅 装入塑料盒内 手持橡胶板在盒内混药 药混好后 用 140 孔 吋的筛子在防护 板内过筛 每筛约 150g 当筛到第 3 筛时 突然起火 并发出 低沉的爆炸声 蒙被冲击波击倒在地 因蒙双手戴胶皮手套并 有防护板隔离操作 因而未受伤 此次事故烧毁 147 平方米工 房 直接经济损失 3 5 万元 经过调查分析和进行模拟试验 认为静电导致着火的可能性较大 18 日工房内相对湿度为 50 铅丹又刚从烘干室内取出 湿度较高 筛药工内穿涤纶 衣裤 脚穿橡胶鞋 地面 作业台上均铺橡胶板 走动时易积 聚电荷 另据筛药工回忆 以前筛药时曾多次发现药粉有 站立 现象 1988 年 2 月 25 日 4 时 06 分 某火药生产企业 春节后组 织非电延期雷管的延期体生产 下午上班后 负责验药的 调药 小组 先压制出生产施工试验样品 派人送往厂试验站 随后 组长与一名女工同往制药车间提取生产需用的 1 号点火药 14 时左右 组长和一名女工各提 1 箱药 每箱 7 盒 约 3kg 同 时进入生产工房 女工将其中一箱提入装药室 药盒放入壁窗 内 组长将另一箱提入了延期体暂存间内 该延期体暂存间设 在生产工房前部的非作业区 用于暂存每日生产的延期体 但 因日产量不大 有时生产的延期体不经暂存就直接送去组装 故暂存间实际利用率很低 该暂存间又相继放入了延期药铅粉 电发火体及废模具 竹梯等杂物 环境相当混乱 组长在暂存 间内把药盒从药箱中取出放到木货架上 当已取了 3 盒时 听 到走廊内电话铃声 于是就暂停取放而去接电话 当他接完电 话边喊人边向生产工房去时 见女工手提空药箱从生产工房走 出 并转身进入暂存间 时间不长暂存间内即发生了燃爆 组 长摔到在地 紧接着又是几声巨响 组长急忙由生产工房爬出 左耳受震 右脚骨折 待抢救人员赶到现场时 见女工全身着 火趴倒在暂存间对面西房门下的走廊内 全身烧伤 95 度 烧伤 76 5 度烧伤 18 5 右耳和鼻腔脑脊液外溢 重度 呼吸道烧伤 颅骨骨折 严重休克 住院抢救治疗 25 天 终因 伤势过重 于 1988 年 3 月 21 日死亡 爆燃时 混存于延期体 暂存间内的延期药 约 20kg 点火药 约 4kg 铅粉 约 3kg 电发火件 约 300 发 延期体 约 2000 发 以及木 货架 工作台 竹梯等全部烧毁 门窗烧坏 窗玻璃破碎后飞 落在 35 米以内的空地上 在暂存间造成药剂爆燃的原因分析 1 号点火药主要成分 为四氧化三铅和硼粉 试验数据表明 其干剂的摩擦感度和静 电火花感度很高 运送 贮存和使用中处理不当很容易发生燃 爆 女工从里内外身衣服穿穿的是化纤服装 的确良衬衣 人 造毛绵裤 人身静电积累严重 拿取药盒时产生静电火花 引 燃点火药可能性很大 1978 年 2 月 17 日 8 时 30 分 吉林前郭炼油厂液化石油气 充气间 2 名同志正在给钢瓶充气 其中一名女工带了一条尼 龙头巾 右手摘头巾时产生静电火花 引爆了事内的液化气体 发生爆炸事故 1993 年 2 月 20 日中午 呼和浩特炼油厂油品化验分析室 的一名女化验工 提着一个装有化验后收集的汽油小塑料桶 在送往废油回收点的途中 先是感觉到提桶的手像针刺一样痛 随后就有烧痛感 低头一看 桶内的汽油起火 1994 年 1 月 13 日 20 时 40 分 呼和浩特炼油厂气体分馏 装置液化石油气泵房 输送液化石油气泵 6102a 机械密封在运 转时损坏 压力很高的液化石油气从泵端面的 10 毫米冷却水管 喷出 产生约 50kv 以上静电液化气雾 在处理液化气泄漏过程 中的操作员人体上被感应上等电位的静电 其中一名操作员穿 的是自己买的带有 1 2 1011 欧姆电阻胶底鞋 同时还穿有 2 5 1013 欧姆电阻尼龙袜子这样的鞋袜都是高电阻绝缘体的材 质 感应上静电的人体对地形成孤立的带电体 当他赤手关阀 时手对阀门的金属手轮放电 引爆了放电间隙的液化气体和喷 出的液化气团 将现场正在处理泄漏故障的 5 名操作员烧伤 为什么会时而不断的发生人体静电引燃火灾爆炸事故呢 其原因有四 其一 人体静电火花是伴随人体行走而波及生产区域的每 一个角落 使流动性很大事故火源及火种 较难控制的危险火 源 其二 人体所带的静电压虽然很高 但放电的能量却很低 常常在数十毫焦耳左右 对生命构不成直接威胁 因此 没有 引起人们的警觉 极易被忽视 其三 安全主管部门对人体静电灾害宣传教育不到位 现 场的安全督查和监管不严 防静电的安全技术措施与实际要求 还有差距 其四 由于操作人员对人体静电认识不足 缺乏静电安全 知识 致使一些从业人员不严格执行防静电安全规程和有关制 度 不按规定穿着防静电工作服河道静电的鞋 致使在危险化 学品生产中屡屡发生人体静电火灾爆炸事故 二 人体静电带电起因二 人体静电带电起因 1 人体感应带电 电工人体靠近某一个带电体时 人体就 会感应上静电 已经感应带有静电的人体靠近不带电的其他人 其他人也会被感应上静电 据有关资料表明 当压力为 1 2 兆 帕水蒸气冲法兰盘的垫片缝隙中喷出时 若有人冲临近经过 就会感应上 30 千伏以上静电 2 脚与鞋 袜摩擦产生的静电 脚与鞋底 袜子摩擦接触 也是人体产生静电起因的之一 人体静电电位积聚的大小 与 鞋袜的材质有直接关系 表 1 鞋袜与人体带电的关系 千伏 鞋 袜尼龙袜 100 尼龙 毛袜 100 毛 橡胶底运动鞋 19 021 0 皮鞋 新 8 57 0 导静电鞋 107 5 55 0 导静电鞋 106 4 03 0 3 使用的工具及物品摩擦产生的静电 用毛刷或化纤制品擦洗轻油罐车时极易 发生静电火灾爆炸事故 纤维材料摩擦产生的静电电位值健 表 2 表 2 纤维材料摩擦产生的静电电位 伏 纤维摩擦面料绵 纶羊 毛蚕 丝纯 棉涤 纶 绵 纶 2500 3000 60 60 3000 羊 毛 150 30 300 300 3000 蚕 丝 200 1000 20 20 3000 纯 棉 0000 180 涤 纶 2700 6000 1000 1000 1900 穿塑料凉鞋站在红橡胶地板上用干抹布抽掸桌椅时人体静 电电位见 表 3 表 3 穿塑料凉鞋站在红橡胶地板上用干抹布抽掸桌椅时人体静电电位 温湿度 对地电阻 人体电容 pf 活动方式人体电位 v 双脚单脚双脚单脚 641012180120 掸红胶板台面 2500 4500 641012180120 掸清洁器面桌 3100 4400 641012180120 掸人造革椅面 3000 4000 4 脱衬衣时也能使人体传导上很高的静电电位 电位的大 小与衬衣的材质 及衬衣的部位有关见 表 4 表 4 衬衣的材质 及衬衣的部位静电电位 衬衣静电位 千伏 衣料 电位 襟肩腋袖裙背 聚酯 15 040 035 03045 045 0 聚丙烯 35 055 055 045 060 055 0 尼龙 6 22 043 033 032 553 542 0 纯棉 2 03 02 52 03 52 2 注 温度 20 相对湿度为 30 人体在带有静电微粒的空间 包括摩擦带电 活动时 如 果人体与大地绝缘 特别是穿有电阻值大于 109 欧姆以上胶底 鞋时 人体就成为孤立的带电体 当人体某一部位带有静电时 既会造成全身带电而达到静电平衡 人体的电阻值一般为 400 500 欧姆 是静电的良导体 而导体是等电位的 当带有 静电电位人体的手触摸接地导体时 静电则能通过手的电阻值 比较小的部位对接地导体进行放电 人体静电电位超过 3 千伏 放电时 有明显痛感 超过 5 千伏放电时 手掌和小臂感到电 击 疼痛 并从手指尖部位发生静电放电火花 三 人体静电放电能量 人体静电放电能量虽然很小 对人的生命构不成直接威胁 但它可以点燃可燃性粉尘 火药和易燃气体造成火灾爆炸事故 为了防止此类事故 必须把人体静电放电能量控制在火药 可 燃气体的最小点燃能量以下 1 黑色火药最小静电点燃 也称谓静电点火能 能量 黑色火药最小静电点火能 是指在生产工艺条件下 黑色 火药处在最佳点燃状态时 能够点燃黑色火药所必须的外界静 电放电能量 由于测试条件不同 黑色火药所处的燃爆状态不同 测得 的最小点火能量差异很大 国外大多数采用美国矿物局的数据 即 75mj 50 发火率 但此数据的可靠性并不高 我国科技 工作者对黑色火药的最小静电点火能量进行大量地研究和实验 测得黑色火药 50 发火能 e50 分别为见 表 5 表 5 黑色火药发火能 e50 试 验 研 究 单 位黑色火药发火能 e50 某研究所45 和 26 4 mj 某工厂13mj 某研究室4 06mj 表 6 爆炸性气体蒸气性能表 与空气混合 物质名称闪点 爆炸下限 爆炸上限最小点燃能 mj 乙烷 气体 3 015 50 24 乙烯 气体 2 736 00 096 乙炔 气体 1 51000 017 丙烷 气体 2 19 50 25 丙烯 气体 1 911 70 28 丁烷 气体 1 58 50 25 1 3 丁二烯 气体 1 112 50 13 氢气 气体 4 075 60 019 苯 11 11 28 00 20 人体静电放电能量相当于人体静电聚积的能量 w 焦耳 1 w c v2 1 2 w 人体静电放电能量 焦耳 j 1j 103 mj c 人体电容 法拉第 f 1f 1012 pf v 人体静电电位 伏 v 表 7 不同鞋底厚度的人体电容参考测定值 鞋底厚度 mm 155894612 81 10 5 人体的电容 pf 751101301908502300 如果人在极薄的塑料薄膜或油漆面上活动 人体电容能达到 500 1000pf 假设人体所带的静电能量全部释放出来 要求它不能引燃 可燃气体 估算控制的安全的静电电位值 即静电放电能量的 安全极限值 设定人体电容为 100pf 可燃气体最小引燃能量控制为 0 2mj v 2w c 2 2 20 10 3 100 10 12 4 106 2000 伏 计算得知静电安全电位值应为 2000 伏 对于最小静电引燃能量为 0 019 毫焦耳的氢气来说 如果 超过 620 伏就很危险了 四 防止人体静电人体火灾爆炸对策四 防止人体静电人体火灾爆炸对策 防止发生静电火灾的具体措施是多方面的 除了要消除设 备 管线上的跑 冒 滴 漏消除环境中的危险介质浓度 在 工艺上控制介质的流速和增加介质缓冲停留时间 减少静电荷 的积聚和产生 增加设备接地极的数量 降低接地电阻值 加 大空气中的湿度和往高电阻的流体介质中加抗静电添加剂 加 静电消散通路 此外 对人体静电防灾应考虑以下对策 1 对在易燃易爆场所的操作工人及有关人员应进行普及静 电安全