五、靜電及其預(yù)防
1. 靜電原理
兩種物質(zhì)相互摩擦，互相緊密接觸再分離，發(fā)生電感應(yīng)或電解作用，均會(huì)引起電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生靜電。靜電產(chǎn)生的結(jié)果，就使丟失電子的物質(zhì)帶正電，而獲得電子的物質(zhì)帶負(fù)電。當(dāng)具備一定條件時(shí)，帶不同種靜電電荷的物質(zhì)之間就會(huì)發(fā)生放電現(xiàn)象，謂之靜電火花。靜電的產(chǎn)生不僅不易覺察，而且測(cè)試和控制措施都不是絕對(duì)有把握的，以致找不到原因的火災(zāi)發(fā)生后，很難根據(jù)殘痕分析來判定是否由靜電引起的。
液化石油氣生產(chǎn)場(chǎng)所，通常有以下情況易產(chǎn)生靜電火花。
① 液化石油氣從小孔噴出，噴出介質(zhì)和噴嘴均會(huì)帶靜電，介質(zhì)中的懸浮雜質(zhì)顆粒的空間電荷尤為明顯，當(dāng)它碰到絕緣物或無接地導(dǎo)體時(shí)，則該導(dǎo)體就接受空間電荷而帶電，電位隨之不斷升高。另外，當(dāng)介質(zhì)噴入密封容器內(nèi)，則容器內(nèi)由于空間電荷浮游，也會(huì)促使電荷密度上升，導(dǎo)致放電。此時(shí)，若容器接地不良，也會(huì)帶電(反極性電)，問題不在于容器帶正電或負(fù)電，而在于電位的高低。
② 設(shè)備互相撞擊及與地面摩擦，甚至帶釘鞋與地面摩擦?xí)r都有可能產(chǎn)生靜電火花。
③ 管道及設(shè)備接地不良，又在液化石油氣高速流動(dòng)的情況下，由于摩擦產(chǎn)生的靜電不易及時(shí)導(dǎo)出，則靜電積聚可能產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千伏的危險(xiǎn)電壓。管道帶電現(xiàn)象，尤以高分子材料的管道表面電位升高最為顯著。
④ 用泵向容器內(nèi)灌注液化石油氣時(shí)，流動(dòng)中帶電的液體將電荷帶入容器內(nèi)而引起電荷積聚。
⑤ 用傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)的泵和壓縮機(jī)，在運(yùn)行中的皮帶會(huì)帶電，其電位往往會(huì)高達(dá)20kV以上。
⑥ 穿著衣物(尤其是化纖衣料、織物)、人身摩擦均會(huì)引起靜電產(chǎn)生，但植物棉織品有吸濕性，不必?fù)?dān)心帶電。人體帶電實(shí)例，如表4-32所示。
表4-32 人體帶電實(shí)例
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摩擦方式 | 人體電位/V |
在尼龍地毯上穿新皮鞋快步走 | -2700 |
穿新皮鞋慢步走 | -2400 |
穿心的合成底鞋慢步走 | -2900 |
在油地氈、合成樹脂花磚或大理石上行走，穿化纖上衣坐在人造革面沙發(fā)上 | 1000～1500 |
坐著微微顫動(dòng)時(shí) | 10000 |
從沙發(fā)上站起時(shí) | 10000 |
與噴出的帶電蒸汽接觸時(shí) | 5000 |
脫去化纖上衣時(shí) | 5000 |
靜電火花能否成為點(diǎn)源，取決于物體之間的電位和放電過程中放出的能量。一般計(jì)算導(dǎo)體處于絕緣狀態(tài)時(shí)的電位和釋放靜電能量的公式為：
式中V—一物體的靜電電位，V；
Q—一物體積聚的電荷，C；
C—一帶電體的電容，F；
W—一導(dǎo)體內(nèi)積聚的靜電能量，J。
由于導(dǎo)體要放電，就將其積累的靜電能量全部釋放出來。若該能量超過可燃?xì)怏w的最小著火能量，可燃?xì)怏w和空氣混合物就可能被點(diǎn)燃。通常，積聚電荷(Q)是很難測(cè)出的，電位(V)可用靜電電壓表測(cè)定，靜電電容(C)可用下式做近似計(jì)算。
導(dǎo)體在空間處于“孤立”狀態(tài)(視作孤立球狀導(dǎo)體)時(shí)，
C=4πεε0r??? (4-9)
導(dǎo)體與大地或接地物體接近(視作兩板相對(duì)平行)時(shí)，
式中C——靜電電容，F(xiàn)；
ε0——真空介電常數(shù)，ε0=8.85×10-12(F/m)；
ε——空間物質(zhì)相對(duì)介電常數(shù)，對(duì)空氣ε≈1；
r——球狀導(dǎo)體半徑，m；
A——對(duì)向面積，m2；
L—一兩板間距，m。
各種燃?xì)怏w的最小著火能量如表4-33所示。由此可見，可燃?xì)怏w最小著火能量是很小的，積聚起來的靜電能量很容易達(dá)到該值，應(yīng)引起足夠的重視。通常認(rèn)為帶電體
表4-33可燃?xì)怏w的最小著火能量的靜電電位低于300V時(shí)是安全的。人體遭靜電電擊，偶有強(qiáng)烈的打擊感(V＞6kV，W＞2mJ時(shí))，但不可能達(dá)到致命的地步。
表4-33 可燃?xì)怏w的最小著火能量
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級(jí)別 | 可燃?xì)怏w種類 | 濃度(在空氣中)/% | 最小著火能量/mJ | 級(jí)別 | 可燃?xì)怏w種類 | 濃度(在空氣中)/% | 最小著火能量/mJ |
10-6
J級(jí) | 二硫化碳 | 6.52 | 0.015 | 10-4
J級(jí) | 丙烷 | 4.02 | 0.31 |
氫 | 29.5 | 0.019 | 乙醛 | 7.72 | 0.376 |
乙炔 | 7.73 | 0.02 | 正丁烷 | 3.42 | 0.38 |
乙烯基乙炔 | 4.02 | 0.082 | 丁酮 | 3.67 | 0.53 |
乙烯 | 6.52 | 0.096 | 四氫呋喃 | 3.67 | 0.54 |
苯 | 2.71 | 0.55 |
乙酸乙烯酯 | 4.44 | 0.70 |
氨 | 21.8 | 0.77 |
10-4
J級(jí) | 環(huán)氧乙烷 | 7.72 | 0.105 |
10-3
J級(jí) | 丙酮 | 4.97 | 1.15 |
丙炔 | 4.97 | 0.152 | 三乙氨 | 2.10 | 1.15 |
1,3-丁二烯 | 3.67 | 0.17 | 異辛烷 | 1.65 | 1.35 |
1,2-環(huán)氧丙烷 | 4.97 | 0.19 | 甲苯 | 2.27 | 2.5 |
吡咯 | 3.83 | 3.4 |
甲基氰 | 7.02 | 6.0 |
甲醇 | 12.24 | 0.215 |
呋喃 | 4.44 | 0.225 |
甲烷 | 8.5 | 0.28 |
丙烯 | 4.44 | 0.282 |
乙烷 | 6.0 | 0.31 |
2. 防靜電措施
從靜電產(chǎn)生的原理可知，引起靜電著火或爆炸必須具備以下條件
① 有靜電源；
② 靜電得以積聚，并達(dá)到足以引起放電的電位值；
③ 可燃混合物的存在，以及導(dǎo)體釋放靜電能量大于其周圍可燃混合物的最小著火能量。
針對(duì)摯些石油氣生產(chǎn)場(chǎng)所的工藝設(shè)施、設(shè)備及其操作過程，應(yīng)該有意識(shí)地采取相應(yīng)的措施，大致歸納如下：
① 設(shè)備接地良好，接地電阻值小于100Ω，與防雷設(shè)施共用時(shí)，則取小于10Ω；
② 嚴(yán)禁使用高絕緣材料，使用塑料、膠管時(shí)，應(yīng)加上金屬屏蔽網(wǎng)；
③ 廠房內(nèi)防爆電動(dòng)機(jī)使用傳動(dòng)皮帶時(shí)，其導(dǎo)靜電性能應(yīng)良好；
④ 裝卸作業(yè)應(yīng)克服小孔漏泄，控制介質(zhì)流速和壓差不應(yīng)太高；
⑤ 建、構(gòu)筑物使用不發(fā)火花地面、地面不應(yīng)鋪絕緣材料，地面漏泄電阻應(yīng)小于1000Ω：
⑥ 生產(chǎn)場(chǎng)所應(yīng)保持良好通風(fēng)及室內(nèi)空氣濕度(宜在50%左右)；
⑦ 文明操作，避免容器及設(shè)備撞擊；
⑧ 嚴(yán)格遵守規(guī)章制度，控制人員流動(dòng)，衣著及勞動(dòng)保護(hù)用品要符合防靜電要求。
六、防雷及其措施
1. 雷電的危害
雷電是一種自然現(xiàn)象。眾所周知，水蒸氣和強(qiáng)烈氣流形成了雷云，隨著電荷的積累，雷云的電位逐漸升高。當(dāng)帶不同電荷的雷云互相接近到一定距離，或雷云與地面凸起物接近到一定程度時(shí)，便發(fā)生激烈的放電，出現(xiàn)強(qiáng)烈的閃光。由于放電時(shí)溫度高達(dá)2000℃，空氣受熱急劇膨脹，發(fā)生爆炸的轟鳴聲。這就是閃電和雷鳴。雷云和大地之間的放電稱為直擊雷。此外，還分有感應(yīng)雷、雷電侵入波和球形雷等幾種雷電現(xiàn)象。
雷電有很大的破壞力，有多方面的破壞作用。雷擊房屋、線路及電力設(shè)備等物體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生雷電過電壓，將這些物體燒毀，引起火災(zāi)和電力設(shè)備觸漏電事故。雷電所波及的范圍內(nèi)，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞設(shè)備和危及人身安全。因此，對(duì)具有易燃、易爆特點(diǎn)的液化石油氣儲(chǔ)配站來講，采取相應(yīng)的防雷措施尤為重要。
2. 防雷電裝置
防雷擊的基本方法是將雷電電流通過適當(dāng)?shù)耐ǖ酪氲叵?，避回累針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷器都是經(jīng)常采用的防雷裝置。一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地系統(tǒng)。
① 接閃器是利用其高出被保護(hù)物的突出高度，把雷電引向自身，并通過引下線和接地系統(tǒng)，使雷電流入大地，使被保護(hù)物體免受雷擊。避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、避雷帶以及建筑物的金屬面都可作為接閃器。
② 避雷器并聯(lián)在被保護(hù)設(shè)備或設(shè)施上，正常時(shí)處于不通狀態(tài)，當(dāng)有雷電時(shí)，擊穿放電，切斷過電壓，發(fā)揮保護(hù)作用。過電壓終止后迅速恢復(fù)不通狀態(tài)，保護(hù)正常工作。避雷器有保護(hù)間隙、管形避雷器和閥形避雷器之分，主要用于保護(hù)電力設(shè)備，也用作防止高電壓侵入室內(nèi)的安全設(shè)施。
③ 引下線是雷電電流進(jìn)入大地前的通道，應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕和穩(wěn)定的要求。
引下線的截面積一般不應(yīng)小于48mm2。
引下線應(yīng)沿建筑物的外墻敷設(shè)，并應(yīng)避開建筑物的出入口和行人容易接觸的地點(diǎn)。引下線應(yīng)盡量短而直。
④ 接地系統(tǒng)的作用是排放雷電電流，其性能主要取于它的流散電阻。流散電阻越小，雷電電流排放越快。由于引下線電阻很小，往往忽略不計(jì)，接地電阻一般可認(rèn)為等于流散電阻。接地系統(tǒng)通過沖擊電流時(shí)的接地電阻稱為沖擊接地電阻。
3. 雷電的破壞
雷電是自然界的空間放電現(xiàn)象，其本質(zhì)與生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的靜電是一致的。雷擊放電電壓可高達(dá)數(shù)千千伏，其破壞力是巨大的。它的破壞作用大致可分三個(gè)如下方面。
① 對(duì)電氣設(shè)施、設(shè)備的破壞，如造成絕緣損壞、短路而失火；造成高壓竄入低壓或設(shè)備漏電而引起觸電事故；巨大的雷電電流直接順著導(dǎo)體流入地下，導(dǎo)致觸電傷亡，甚至雷電直接破壞電網(wǎng)、電路而造成停電事故。
② 雷電電流通過導(dǎo)體瞬間轉(zhuǎn)換成熱能引起可燃物質(zhì)燃燒。
③ 雷擊瞬間在被擊物縫隙處氣體突然膨脹造成機(jī)械破壞。
消防防火安全措施方案
