液体静电的火灾危害与防火设计

液体静电的火灾危害与防火设计液体静电的火灾危害与防火设计 低电导率的液化烃 可燃液体 如石脑油 汽油 煤油 柴 油 液化石油气 溶剂油等 的生产 储存 运输过程中都可能 因静电而导致燃烧爆炸 液体在贮运 生产过程中的相对运动 引起电荷的分离 积累和放电 而成为一种引火源 在实践中 如设计 操作不当 液体静电将形成一种潜在的火灾隐患 本 文简述液体静电火灾爆炸条件及控制 并对防火设计中常遇的 问题进行初步探讨 一 液体静电产生方式和放电形式一 液体静电产生方式和放电形式 液体与固体 液体与气体 液体与另一种不相溶的液体之 间 由于搅拌 沉降 流动 喷射 飞溅等接触与分离的相对 运动会形成双电层而产生静电 静电产生受物质种类 杂质 表面状态 接触特征 分离速度 带电历程等因素的影响 一 般来说 介质中混入杂质 表面粗糙 表面受氧化 分离速度 高将使静电增加 当液体的电阻率在 1011 1015 cm 时 如汽 油 苯等 其积累的静电荷不易消失 静电的危害性较大 由 于液化烃 可燃液体生产 贮运过程中工艺的多样性 不同运 动状态下液体静电荷的产生和积累的方式各异 其主要方式有 以下几种 1 单相液体在管道中流动 液体流经管道时发生电荷分离 一种极性离子吸附于分界 面上 并吸引极性相反离子 形成扩散层 当液体相对分界面 流动 就将扩散层带走 产生电荷分离 对于单相液体 带电 量与液体流动状态有关 湍流比层流的危险性更大 如果电导 率足够低 其流出管道电荷密度与液体线速度有关 流速越大 电荷密度越高 2 过滤器对液体静电产生的影响 细孔的过滤器会构成高静电发生源 过滤器的滤芯相当于 很多个平行的小管线 过滤越细密 电荷产生量越大 通过微 孔的过滤器产生的电流比通过管道产生的电流大几个数量级 3 液注的飞溅 当液体从管口流出注入贮存容器时 有两个过程将产生带 电的雾云 当液注分裂成液滴 则在管路内产生的电荷分散到 各液滴上 从而形成带电雾云 液注喷射到障碍物上 在接触 部位能产生额外的电荷 从而使形成的雾云带更多静电 4 搅拌 混合 取样 检温等的相对运动 容器内液体的相对运动产生静电 其产生的机理与液体流 经管道时相类似 静电量大小决定于液体电导率 液体与同它 相接触的固体的相对运动 静电的积累对生产 贮运时有很大的危害 静电能量虽然 不大 但其放电时电压很高 可能作为引火源导致燃烧爆炸 静电放电是消失静电能的主要途径之一 其放电形式主要有电 晕放电 刷形放电 火花放电等 在有可燃液体的作业场所 可能由液体静电引起火灾 在有蒸气爆炸性混合物的场所 可 能由液体静电引起爆炸 二 常见液体静电火灾隐患二 常见液体静电火灾隐患 1 油品顶部喷溅 油品顶部喷溅的危险性主要因为低电导率液体喷入易形成 带电的雾云 并由于液体在表面上飞溅和撞击将引起更大的静 电电荷 而且 由于电荷没有充分时间张弛 表层电荷密度较 高 同时 喷溅式卸油更易形成油雾及爆炸性混合物 危险性 大大增加 目前 部分汽车加油站的地下直埋罐卸油仍采用顶部喷溅 方式 江苏省加油站消防安全标准 第六条 防火防爆措施 中规定 禁止采用非密闭喷溅方式 小型石油库及加油站 设计规范 规定 直埋地下油罐的进油管应向下伸至罐内距罐 底 0 2 米处 由此可见 采用上装方式 是不符合消防安全要 求的 对于地上罐 其进油方式宜采用从底部注入 石油库防 火设计规范 中规定 油罐的进油管应从油罐下部接入 如需 从上部接入时 甲 乙 丙 a 类油品的进油管应延伸至油罐底 部 1978 年 1980 年大连某厂 5000 立方米柴油 4000 立方米 航煤罐因油品从上方注入且落差较大先后因静电发生两次爆炸 如需从油罐上方注油时 应避免液体在容器的喷溅 改变注油 管道口处的几何形状 宜采用斜管口或人字管口沿罐壁注油 从而减少注油时产生的静电 对于汽车罐车 铁路槽车等的卸 油系统也应采用底部注油方式 2 流速过大 在有些小型化工企业 其液体原料一般来源于桶装或槽车 装卸液体原料时流速不能有效控制 易导致静电荷的积累 降 低液体物料在管道中的流速 可限制静电的产生 对于低电导 率的油品 其在管道中流动产生的流动电流近似与油品流速的 二次方成正比 低电导率液体物料在输送过程中最大流速与管 径之间应满足以下关系 v2d 0 64 其中 v 为流动速率 m s d 为 管道直径 3 可能产生静电危险的设备和管道未采取接地措施 静电接地的作用是泄放可能聚集的电荷 使带电体上有一 条导入大地的通路 实现的办法是静电跨接 直接接地 间接 接地等手段 把设备 管道等与大地作可靠的电器连接 对于 易燃液体和液化烃的加工 贮存设备 输送装置 过滤器 混 合器等均应作接地 根据石油化工企业设计防火规范 其接地 电阻值应小于 100 但在实践中 存在很多未作可靠电器连接 的现象 如用普通橡胶管作为液体物料装卸用软管 笔者曾在 检查中发现某公司氮肥厂甲醇灌装线 某造漆厂 某轮胎公司 所用溶剂油装卸软管为普通橡胶管 加油站内未设用于汽车油 罐车卸油时的防静电接地 装卸用烃泵无静电接地等 在易燃 易爆场所设备 管道相互之间的连接处未作静电跨接 如某公 司汽车喷漆线的原 lpg 管道法兰无跨接等 三 液体静电控制防火设计三 液体静电控制防火设计 可燃液体静电危害较大 只有在生产 贮存 运输过程中 采取合理的方式 加强管理 才能有效地控制静电引起的火灾 事故 静电作为引火源导致燃烧爆炸 应满足以下几个条件 1 有 能够产生静电的条件 2 有能积累足够的电荷和产生火花放电 电压的条件 3 有能引起火花放电合适的间隙 4 产生的火花有 足够的引燃能量 5 在间隙和周围环境中有被引燃的可燃性气 体或蒸气与空气的混合物 要控制静电引起的燃烧爆炸 应采 取相应的预防措施 控制以上几个条件的形成 防止能够引起 危害的电荷 对于液体静电控制 在防火设计中应注意以下几 个方面 1 严格遵循安全操作规程 因违反安全操作规程而酿成火灾事故的案例比比皆是 对 于存在液化烃 可燃液体的场所 能否遵循操作规程显得尤为 重要 如易燃易爆液体在输送停止后 必须按规定静止一定时 间 方可进行取样 测温 计量等工作 刚停泵时检测和采样 都是不安全的 生产过程中 应控制好物料的投入顺序 在油 品的输送过程中 应防止液体悬浮有第二相的物质 如水 等 防 止油品管线相混 增加静电产生量 实验表明 当油中含水 5 会使起电效应增加 10 15 倍 进入易燃易爆区不得在该 区穿易产生静电服装 不得用化纤织物擦拭设备等 2 严格工艺条件控制 工艺控制即从工艺流程 设备结构 材料选择等方面采取 措施 限制静电的产生或控制静电的积累 使之达不到危险的 程度 如限制物料输送速度 在管道末端加缓冲器 以利用流 速减慢使静电消散 对设备和管道应选用适当的材料 使物料 与设备摩擦时不易产生静电 消除产生静电的附加源 如油品 的顶部喷溅 容器底部积水时油品注入时的搅拌等 管道出口 设置不宜离过滤器太近 确保油品流出时有一定的缓冲时间 石油产品的生产输送应避免水 空气和其他杂质之间混合 以 减少静电的产生量 3 采取可靠 有效的静电泄漏 静电中和等措施并定期检 测 采