管道中液体流速过大会产生静电

管道中液体流速过大会产生静电管道中液体流速过大会产生静电 1 api2003 1991 防止静电 闪电和杂散电流引燃的措施 2 5 公路槽车 c 初流速应限制在 1m s 以下 e 灌装速度应控制在 7m s 和下式所得值二者较小值之下 v 0 5 d f 装载后测量或采样前 应至少保持 1min 时间 g 对于孔径小于 100 m 细于 100 目 的过滤器或筛网 其下游至少保持 30s 的静电释放时间 2 7 铁路槽车 2 7 4 对产生静电荷的控制 油品电导率小于 50ps m 时 v 0 8 d 其余同样遵守 2 5 之规定 3 海运作业 3 2 对静电荷产生的控制 初装速度限制在 1m s 以下 直至舱室内的输入口浸没在 油内 0 3 2m 方可加快装载速度 4 储罐 4 2 产生静电荷的控制 b 在装油管浸没在油中 0 6m 或两倍管径之前 速度限制 在 1m s 以下 d 避免大量空气或其它夹带气体随液体泵入储罐 2 nfpa77 1993 关于处理防静电措施的建议 4 3 储罐 4 3 2 防护措施 b 灌装管尽量接近罐底 把液体的湍流减小到最低限 度 原则上应使灌入的液流呈水平 以减轻对罐底水或沉积物 的冲击 c 在实际可能情况下 应该使从管口流入储罐的液体 的线流速保持在 1m s 同时管口应没入液面之下 d 应该尽量把罐底的水排掉 因为当液流或罐底存在 不能混合的液体 如水 时 静电密度或单位体积中带的静电 量将会增加 e 用泵向有蒸汽的储罐泵送液体时 应减少夹带的空 气和其它气体 因为穿过可燃性液体的气泡会在罐内产生静电 并在液体表面释放出自由电荷 4 7 汽车罐车和油船 4 7 2 油船和油轮 在储油船和船舱装卸油时油船和海岸之间也不用电缆连接 3 bs5958 1991 防静电技术规范 第一部分 总体考虑 8 液体中的静电 8 1 1 在管中流动的单一相液体 对于电导率很小 容易产生静电危险的液体 有一些经验 关系式可以计算出在管路很长的条件下液体产生的最大电流 其广泛采用的是 schon 方程 is kv2d2 k 常数 4 as2 m4 如果用电荷密度表示 上式可以推出下列近似式 5v 即 当 v 1 10m s 时 5 50 c m3 8 1 2 在管中流动的液体 液体 液体 固体混合物 混合液体经过管子泵送时 静电产生的过程原理与单一相 液体一样 由于混合液体互相接触面积增大 电荷产生的速度 可能会比单一相液体快 然而不易对电荷产生的速度进行计算 8 1 3 通过过滤网和过滤器流动的液体 细目的粒子过滤装置可产生大量的静电 离开过滤器的液 体电荷密度一般在 10 5000 c m3 之间 8 3 2 控制电荷生成 8 3 2 1 流速 当液体电导率较低 低于 50ps m 以下 时 且管路中还 有其它液相时 可以采用 1m s 的流速注入储存罐内 而在灌注作业的初始阶段是很可能存在有第 2 液相的 当 管路中没有其它液相时 目前尚不能确定出所有操作时所应当 采取的流速上限 根据目前的知识 在任何情况下流速都不应 超过 7m s 4 bs5958 1991 防静电技术规范 第二部分 对特殊工业生 产的具体建议 13 船只 油轮 和驳船 13 1 总的说明 13 2 接地作业方法 与油轮和驳船有关的装载 测量和取样等各种液体处理作 业 都会因为产生静电而引发火灾危险 要避免这些危险 应 遵循第 13 2 小节至第 13 6 小节中所给出的建议去做 13 2 2 船只与岸上之间的装卸管道通常都是导电的 按惯 例 管道上都安装了一个绝缘的凸缘或者是一小段不导电的软 管以防止由于船上和岸上之间可能存在的不同电位而引起的杂 散电流所带来的危险 13 2 4 必须确保在货舱附近工作的操作人员不会引发火灾 危险 如果可能出现易燃性混合物 要尽一切努力防止操作人 员身上带电 13 3 装载作业方法 13 3 2 若是注入的液体的电导率小于等于 50ps m 所使用 的底部注入方法或者是注入管要保证能将所有对液体舱底部的 不混合的液体或者是沉淀物的搅动降低到最小 13 3 3 如果液体舱底部可能存在不混合的液体或者沉淀物 在注入电导率小于等于 50ps m 的液体时 应避免液体中含有空 气或其它气体 13 3 4 若是注入的液体的电导率小于等于 50ps m 在注入 口被覆盖上以前 用于装载的管道中的液体的直线流速不能超 过 1m s 如果出现第二个不混溶相 例如悬浮在油中的水 则 要一直保持在 1m s 在不会出现第二不混溶相的情况下的最大 安全直线流速目前还没有确定出来 但是经验显示 当前管道系统设计的流速限制足以保证作 业的安全 目前还没有数据显示流速小于等于 7m s 时会产生危 险 13 4 过滤器 安装在货舱管道系统上游处的细目过滤器可能会产生大量 的电荷 应按照第 16 条的建议中给出的方法来处理过滤器产生 的电荷 注 16 3 对过滤器下游驻留时间的规定是 电导率 r 小于 2ps m 的液体 驻留时间应达到 3t t 50 r 对电导率 更低的液体 t 应为 100s 5 as1020 1970 南澳大利亚静电规范 6 1 3 影响静电产生的因素 6 1 3 1 电导率 6 1 3 2 污染物 大量液体输送时 与喷射或溅射过程不同 液体产生静电 的速率取决于它的电导率 但不存在任何可予计的准确关系 a 具有高分子量的污染物在未曾有效的增加导电率的 情况下 就会正常的增加静电的产生 这特别适用于溶解为胶 质的污染物 如橡胶和沥青 b 夹带水 在干净的未精制或已精制的石油产品中的 夹带水的存在将大大的增加产品的静电产生趋势 6 1 3 3 流体的输送速度和流动状态 6 1 4 特殊液体的静电产生趋势 当管径恒定时 静电起电会随速度而增加 如果 例如粗 糙的管表面或障碍物引起湍流时 也会增加静电的产生 已经发现乙醚 二硫化碳的净的静电静电产生速率特别高 而以下每种液体却分别逐个减小 某些笨的同系物 汽油 煤 油 其它石油烃 某些氯化氢类 脂 酮和醇 6 9 避免高流速 6 9 2 烃类 对于非导电烃如果流速 v m s 和管径 d m 能使 v2d 不超过 0 64 m3 s2 就会使它的带电限制到一个安全水平 6 20 切换装油 指把液体装入预先装有不同蒸汽压的液体的罐中或舱中的 过程 一般说 对于电导率大体相同的液体 静电产生将会显 著的增加 15 与液体有关的各种工艺过程 15 4 油船和驳船的装卸 油船和驳船必须按石油标准规范安全实施和 或美国石油 学会规范 rp2003 的有关要求进行 6 静电安全指南 日 1988 2 2 2 2 配管的输送与灌装 1 防止液体飞散 2 限制初期速度 在下列灌装的初期 要将灌装管内的流速限制在约 1m s 以内 a 用导管灌装时 其前端开口处要完全浸于液体中 b 由罐体侧面灌装时 液体要高出入口灌上部一个管 径的高度 c 用悬浮罐时 要使浮顶部分完全浮在液面上 d 配管内液体中混入水 空气等不溶性物质时 要将 不溶性物质完全由配管中排出 3 限制最大流速 a 关于导电率在 10 10s m 以下的可燃性液体最大流速 的限制值 可以由下式计算 最大值 7m s 以下 设 0 8ps m 表 2 1 为此种场合的计算例 2 表 2 1 最大流速的限制值 配管内径 mm l 2 9m 时的流速 m s l 7 2m 时的流速 m s 1 设备经常在一定的条件范围内使用 如果长期能安全 使用 可以根据经验决定最大流速 但是最大流速要限制在 10m s 以下 另外 导电率在 10 10s m 以上的液体 最大流速 也要限制在 10m s 以下 4 防止水分等的混入 可燃性液体中含有水分 空气时 会增加配管内的带电 并会引起罐内沉降带电和浮起带电 所以要以下列措施极力防 止它们的混入 a 输送液体之前 要尽量排出管内的水分 空气等 b 要尽量频繁的排出滞留于罐底的水 c 用液泵输送时 不要由负压部分吸入空气 5 微孔过滤器 a 微孔过滤器要尽量设置在配管的上流部位 通过其 后 下流 的配管来松弛带电电荷 此种场合微孔过滤器下流 部配管长度所需的最小值 由下式计算 z 3v k 此长度不能 实现时 要使液体在配管内滞留时间 z v 达到 30s 以上 7 国际油轮和油码头安全指南 第三版 ics 国际海运联盟 ocimf 石油公司国际海事论坛 iaph 国际港口协会 7 4 静电储集性货油的装卸 7 4 2 静电储集 洁净油 蒸馏物 一般来说都是静电储集体 因为这种油 的电导率低 在某些情况下需要采取 7 4 5 节所述的防静电措施 这种油包括 天然汽油 煤油 化工石油溶剂 动力汽油和航 空汽油 喷气式发动机燃油 石脑油 燃料油类 重柴油 洁 净柴油 润滑油 a 在往各个油舱装油的最初阶段 支油管中的货油流 速不得超过 1m s 在喷溅和表面紊乱现象停止后 可根据船型 岸管路和泵系等的设计把流速提高到最大许可值 同时要不断 对输油作业进行合理的控制 如果有输油流速方面的国家级规 则 则应遵循之 b 在装油期间和装完毕后 30 分钟内 不得往油舱内的 货油浸放任何金属沉浸件 空档测量器件或采样器 更不得将 它们遗留在舱内 一般来说 在任何时候均可使用完全不附带 金属零件的非导体器具 然而 用来牵连投放器件的绳索 必 须是天然纤维制成的而不是人造纤维材料 c 众所周知 用纸浆 纤维素或玻璃纤维制成的微孔 过滤器 能产生很高的静电容量 如果 在岸方管道系统中装 有这类微孔滤器 则应严格控制装载定额 使货油离开过滤器 口到进入油舱的时间不得少于 30 秒 7 4 5 装载静电储集性油类时的注意事项 7 4 6 静电储集性油类的卸货 7 4 7 往岸边油罐卸油的作业 由于液体中的空气和 或气泡能产生静电 所以 应该使 用扫舱泵和排泄器以尽量避免在油液中混入空气或油气 对于上述几节规定需要作一些补充 即往岸边油罐输入静 电储集性油类时 应把初始阶段的流速严格控制在 1m s 直到 罐内的油层高度已没过油罐入口而不致产生油液扰动时止 对 油罐的侧部入口 水平入口 来说 货油没过入口已达到合格 不在有液体扰动 程度 是指入口的顶端和货油表面的距离 已超过 0 6m 的情况而言 对于下弯型入口则指管道的较下端口 到货油表面的距离已超过入口管径的两倍的情况而言 对于下 弯型入口管 相对来说需要更大的距离才能避免液体扰动 对 于浮顶式油罐 则应保持初始阶段的流速 直到罐顶开始浮动 时止 这个规定也适用固定罐顶的内浮式油罐 8 gb12158 1990 防止静电事故通用导则 4 3 液态物料防护措施 4 3 1 控制烃类液体灌装时的流速 a 灌装铁路罐车时 液体在鹤管内的容许流速按下式计 算 vd 0 8 b 灌装汽车罐车时 液体在鹤管内的容许流速按下式计 算 vd 0 5 式中 v 流速 d 鹤管内径 4 3 3 对罐车等大型容器灌装烃类液体时 宜从底部进油 若不得已采用顶部进油时 则其注油管宜伸入罐内离罐底不大 于 200mm 在注油管未浸入液面前 其流速应限制在 1m s 以 内 4 3 4 炔类液体中应避免混入其它不相容的第二相杂质如水 等 并应尽量减少和排除槽底和管道中的积水 当管道内明显 存在第二物相时 其流速应限制在 1m s 以内 4 3 5 在贮存罐 罐车等大型容器内 可燃性液体的表面 不允许存在不接地的导电性漂浮物 4 3 6 当液体带电很高时 例如在精细过滤器的出口 可先 通过缓和器后再输出进行灌装 带电液体在缓和器内的停留时 间 一般可按缓和时间的 3 倍来设计 4 3 9 当不能以控制流速等方法来减少静电积聚时 可以在 管道的末端装设液体静电消除器 其结构见附录 d 参考件 4 3 10 当用软管输送易燃液体时 应使用导电软管或内附 金属丝 网的橡胶管 且在相接时注意静电的导通性 5 2 物体带电安全管理界限 5 2 4 轻质油品装油时 油面电位应低于 12kv 5 2 5 轻质油品安全静止电导率应大于 50ps m 9 gb13348 92 液体石油产品静电安全规程 4 预防静电危害的基本方法 4 1 静电接地 4 2 改善工艺操作条件 4 2 1 在生产工艺的操作上 应控制油品处于安全流速范围 内 减少油品的飞溅 同时防止油品中夹入水分和气体 参见 gb12158 4 2 2 尽量采用金属管道和部件 当采用非导体材料时 应 采取相应措施 4 2 3 液体石油产品通过精细过滤器会产生大量静电荷 从 过滤器出口到贮器应留有 30s 的缓和时间 4 3 采用静电消除器 4 3 1 为减少液体石油产品的静电 应采用液体静电消除器 4 3 2 静电消除器应桩设在尽量靠近管道出口处 4 4 采用抗静电添加剂 5 预防静电灾害的技术措施 5 1 油罐 5 2 汽车罐车 5 3 铁路罐车 5 4 油轮和舶船 5 4 3 装油初速度不大于 1m s 当入口管浸没后 可提高 速度 但 100mm 管径不大于 9m s 150mm 管径不大于 7m s 5 4 4 装油时不准将导体放入油舱内 装油完毕应静置 10min 后再使用导电性器具进行采样 测温 检尺等作业 若 油舱容积大于 5000m3 时 应静置 30min 后作业 10 gb16994 1997 油品码头安全技术基本要求 5 2 6 防静电 5 2 6 1 油码头应在适当位置设置消除人体静电装置 5 2 6 3 防静电设计方法 措施和管理应符合 gb13348 和 gb12158 的规定 5 2 7 防杂散电流 5 2 7 1 油码头采用输油臂装油类时 应在输油臂上装一个 绝缘法兰 用橡胶软管装卸油类时 应在每条软管管线上装设 一根不导电短管 绝缘法兰和不导电短管以下统一简称防杂散 电流段 5 2 7 2 防杂散电流段的阻值下限不得小于 25k 上限不得 大于 2500k 11 sh t3108 2000 炼油厂全厂性工艺及热力管道设计规 范 3 2 管径及流速的确定 3 2 3 工艺管道的设计流速应符合下列规定 1 为防止静电引起火灾或爆炸 当油品电导率小于 50ps m 时 油品管道的设计流速应符合下列规定 a 轻质油品油罐入口管道的流速应小于 4m s b 轻质油品的汽车油罐车装车管道流速 应符合式 3 2 1 1 的要求 且最大流速不得大于 7m s vd 0 5 3 2 1 1 式中 v 油品的流速 m s d 管道的直径 m c 轻质油品的铁路油罐车装车管道流速 应符合式 3 2 1 1 的要求 且最大流速不得大于 7m s vd 0 8 3 2 1 2 d 添加了抗静电添加剂的油品 当其电导率大于 50ps m 时 或在管道出口附近安装了静电消除器的情况下 可提高流速 但不得大于 10m s e 管道出口前有过滤网 网的目数大于 100 目 或过滤器 过滤精度高于 30 m 时 应使过滤器出口至管道出口的流动 时间大于 30s f 轻质油中的游离水或污染物含量较高时 流速应小于 1m s 4 对输送催化油浆等含有固体颗粒的液体管道 介质流 速不宜小于 0 9m s 12 sh3097 2000 石油化工静电接地设计规范 4 6 码头 4 6 4 在船位陆上入口处 应设置消除人体静电的接地装置 4 6 5 为防止杂散电流 应采取以下措施 1 输油臂或输油管上 使用绝缘法兰或一段不导电软 管 其阻值在 2 5 104 2 5 106 之间 2 船与岸的人行通道不能全金属连接 3 码头护舷设施与靠泊轮船之间应绝缘 4 岸上一侧的金属物只能与码头岸上的接地装置相连 13 中国石油化工集团公司职业安全卫生管理制度 1995 第二篇 安全技术管理 五 易燃 可燃液体静电安全管理规定 第五条 甲 乙类液体进入贮罐和槽车时 初流速不得大 于 1m s 当入口管浸没 200mm 后可提高流速 最高不得超过 6m s 甲 乙类液体含游离水 有机杂质以及两种以上油品混送 时的初流速亦不得超过 1m s 甲 乙类液体经过添加抗静电剂 或有专门静电消除器与 静电报警仪同时具备的 流速可为 6m s 当液体输送管线上装有过滤器时 甲 乙类液体输送自过 滤器至装料之间应有 30s 的缓和时间 第十二条 为防止人体带静电产生电击或放电 引起可燃 性物质着火 爆炸等事故的发生 必须消除人体静电 第二十六条装卸栈台 码头区的接地系统 4 栈台至装卸油船之间和管线之间不做电气连接 包括 跨接电缆 应在装油管线上设 105 108 的绝缘法兰或装设 绝缘管段 14 gb t15626 1995 散装液体化工产品港口装卸技术要求 4 2 流速要求 4 2 1 易燃液体装卸始末 管道内流速不超过 1m s 正常 作业流速不宜超过 3m s 4 2 2 其它液体产品可采用经济流速 液体在管道内流动产生的静电 液体与管壁形成双电荷层及冲流电流 a 管内流动液体形成双电荷层 b 管内壁突起带电情 况 固体管壁表面上吸附的电荷层很薄 只有几个分子大小 厚度 称为固定电荷层 而液体内的电荷层较厚 有许多个分 子甚至几毫米的厚度 称为扩散电荷层 液体流动使双电荷层分离 带着扩散层电荷流动 形成 微弱的电流 冲流电流 对于弱的紊流流动 冲流电流为 对于强的紊流流动 冲流电流为 3 1416 p 圆周率 p 式中 r 液体的相对介电常数 e 0 8 85 10 12f m e0 真空的介电常数 e 液体与管道的接触电势 与流体种类和管道材料有关 x d 管道内径 m 液体的密度 r