防静电技术在石油库生产中的应用.pdf

第 4 4卷第 3期 2 0 1 5年 3月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o 1 ． 4 4．N 0 ． 3 M a r c h．2 0 1 5 防静电技术在石油库生产 中的应用 蓝晓民 ，曹继伟 ，王国维 。 I ．辽宁石油化工大学机械学院， 辽宁 抚顺 I 1 3 0 0 1 ； 2 ．中国石油 内蒙古乌兰察布销售分公司，内蒙古 乌兰察布 0 1 2 0 0 0 3 ． 辽宁石油化工大学石油与天然气工程学院，辽宁 抚顺1 1 3 0 0 1 摘 要石油石化工业在国民经济发展中起着不可替代的作用，随之而来的石油石化企业也已成为国家安 全监督的重点行业。作为安全生产中重要手段的防静电技术 ，就成为石油石化企业安全生产的重要保证之一。 石油库中常用的防静电技术，一般包括静电接地、跨接技术、静电中和技术 、工艺控制技术三个方面。阐述和 总结了石油库防静电技术的原理、技术路线等问题。 关键词石油库；防静电；技术 中图分类号T E 8 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 50 3 0 5 6 1 0 3 App l i c a t i o n o f An t i s t a t i c Te c hno l o g y i n Ope r a t i o n o f Oi l De po t s LAN Xi a o mi n 1 ， C AO J i we i 2 WANG Gu o we i 3 1 ． S c h o o l o f Me c h a n i c a l En g i n e e ri n g ， L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i ty , F u s h u n Li a o n i n g 1 1 3 0 0 1 ， Ch i n a ； 2 ． p e t r o Ch i n a I n n e r M o n g o l i a W u l a n c h a b u S a l e s Co mp a n y , I n n e r M o n g o l i a W u l a n c h a b u 0 1 2 0 0 0 ， Ch i n a ； 3 ． C o l l e g e o f P e t r o l e u m E n g i n e e r i n g ，L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y ，F u s h u n L i a o n i n g 1 1 3 0 0 1 ，C h i n a Ab s t r a c t P e t r o l e u m a n d p e t r o c h e mi c a l i n d u s t r y p l a y s a n i r r e p l a c e a b l e r o l e i n t h e d e v e l o p m e n t o f n a t i o n a l e c o n o my , s o s a f e ty s u p e r v i s i o n o f t h e p e t r o l e u m a n d p e t r o c h e mi c a l e n t e r p r i s e s i s v e r y i mp o r t a n t ． As a n i mp o r t a n t me a n s i n s a f e ty p r o d u c t i o n ，a n t i e l e c tro s t a t i c t e c h n o l o g y h a s b e c o me o n e o f i mp o r t a n t g u a r a n t e e s o f s a f e p r o d u c t i o n i n p e tr o c h e mi c a l e n t e rpr i s e s ．Co mmo n a n t i s t a t i c t e c h n o l o g i e s f o r o i l b a s e s i n c l u d e s t a t i c g r o u n d i n g ，c r o s s c o n n e c t t e c h n o l o g y ,e l e c t r o s t a t i c n e u t r a l i z a t i o n t e c h n o l o gy a n d p r o c e s s c o n t r o l t e c h n o l o gy ．I n t h i s p a p e r ，p r i n c i p l e s a n d t e c h n i c a l r o u t e s o f t h e a n t i e l e c tro s t a t i c t e c hn o l o g i e s we r e d e s c r i b e d a n d s u mma ri z e d ． Ke y wo r d s Oi l d e p o t ； An t i s t a t i c ； T e c h n o l o g y 石油库作为石油物流链中的一个中心环节，它 既是协调原油生产 、加工 、成品油供应及运输的纽 带 ，也是 国家原油及成品油储备和供应的基地。石 油产品在储运过程中由于本身的特性易产生静电 荷 ，当静 电荷在积累到一定程度时 ，就会发生放电 现象 ，从而产生电火花 。石油库作业现场的空气 中 长期积累了大量的油蒸气 ，当遇到电火花时，火灾 和爆炸事故的发生就难以避免。 对于油库而言，防静电技术主要有静电接地、 跨接、静电中和、工艺控制等。 1 静电产生及危害 1 ． 1 静电的产生 静电是由物体间的相互摩擦或感应而产生的。 当两种不同性质的物体相互摩擦或紧密接触后迅速 剥离时，由于它们对电子的吸引力不同，因此，在 两种物体间就会发生电子转移现象。其 中一个物体 失去部分电子而带正电，另一物体获得部分电子而 带负电。如果这二个物体与大地绝缘，则电荷无法 导出而停 留在物体的内部或表面呈相对静止状态 ， 这种电荷就称静 电。 1 ． 2 静电放电引燃条件 带 电体上的静电荷总是要释放的。电荷释放有 两个途径 自然逸散和不同形式的放电。静电放电 是 电能转换成热能的过程 ，它能将可燃物引燃 ，成 为引起燃烧或爆炸的火源之一。 静电积聚是静电放电的前提，而被积聚的静电 只有同时具备以下条件时才能构成放电危害 ，即 1 积聚起来的电荷能形成具有足以引起火花 放 电的静电电压 ； 2 有适宜 的放 电间隙 ； 3放 电达到能够点燃可燃性气体 的最小能 量 ； 4 放电在爆炸性混合物的爆炸浓度范围内发 生 ” 。 由于石油产品具有较高的电阻率 ，故产生静电 电荷积聚和静 电放 电的几率很高 。至于放电能否引 燃可燃性油蒸气，主要取决于其放电能量是否大于 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 8 1 2 作者简介 蓝晓民 1 9 6 0 一 ，男，辽宁抚顺人，教授 ，1 9 8 2年毕业于抚顺石油学院机械系，研究方 向计算机辅助设计、化工机械。E - m a i l l a n x i a o mi n 1 6 3 ． c o rn。 化 工 2 0 1 5 年 3月 油蒸气的最小引燃能量和油蒸气的浓度是否在爆炸 范围之内。 1 ． 3 静 电的危害 油库储存着大量的石油产品，作业场所时刻弥 漫着爆炸性混合气体。静电的存在，是引发油库爆 炸 、火灾的一种潜在危险。因此 ，静电事故 的预防 是油库一项极其重要的工作 。 2 油库储运环节静电的产生和积聚 2 ． 1 油罐静电 油品在管道 内输转时 ，虽然已有静 电产生 ，但 由于管道 内充满油品而缺乏足够的空气 ，所以不具 备爆炸起火的条件。但如果将 已带有电荷 的油品送 入油罐 ，则电荷不能迅速泄掉而积聚 ，这样油面会 有一个较高电位。此时若油罐气相空间有浓度适宜 的爆炸性气体混合物 ，就会十分危险。所以，可以 认为油品中的静电荷主要来 自于管道输送系统 ，而 静电荷积聚和引起火灾的危险则主要来 自可形成爆 炸性混合气体的油罐或铁路、公路油罐车上。 2 _ 2 输油管道静电 油品在管道内流动时与管壁摩擦 ， 油品中便产生 了静电荷。由于油品的电导率小 ， 绝缘性能好，因而 能够 良好地保持静电能。 管道管径越大 ， 产生的静电 荷越多；油品的流速越快 ，产生的静电荷也越多。 2 ． 3 过滤器静电 过滤器是油库中必不可少的工艺设备 。油品流 过过滤器时产生的静电荷比油品流过泵 、管道时还 要多 ，这是 因为油品通过时与过滤器滤芯摩擦产生 静电。 2 ． 4 铁路、公路油罐车的静电 目前 ， 发生在我国的较大的石油储运静 电事故 ， 公路油罐车及铁路油罐车居首 ，其次是油罐事故。 因此对油罐车的静电规律更应重视。 对于油罐车内的静电大小分布分析如下 1 电导率较大的油品， 车内电荷密度一般趋 向均匀 ，同时在 电荷 同性相斥及液体表面张力 的作 用下 ，油品中的电荷有流向油面的趋势 ，所以油面 电荷较多。 2 采用鹤管装油， 其管口末端形状对电荷密 度及 电位都有明显差异。 实验表明以平 口形式为佳 。 3 在装车过程 中， 油面处的电位是随着液面 的上升而变化的 ，最高电位出现在油罐容积的 l ／2 至 3 ／ 4处。 2 ． 5 油轮静电 油轮上引起静电的因素较多 ， 油在管道内流动、 油从管 口喷出、洗舱时水和水蒸气的高速喷射 、用 压缩空气清除管道存油 、用尼龙绳系船等都能产生 静电。 1 油舱未装满油 ，由于风浪油轮摇晃 ， 使油 品在舱 内与船壁发生冲击带电。 2 油轮常用空气或惰性气体清扫管道 ， 将管 道 内残油驱向油舱 。这时 ，舱内的油受到剧烈搅动 而带电。 3 泵送装油 。 当油品经管道注入油舱 的同时 也注入 了电荷。 4 连接在绝缘软管上的喷嘴、 绝缘绳系着 的 采样筒 、吊在舱 内未接地的洗舱机 、穿着绝缘鞋 的 人体等都是被绝缘的导体 。当这些绝缘导体接触带 电的油、 雾滴时都会积聚电荷变成高电位带电体。 5 油轮洗舱过程中可长时间存在空间电荷， 当油气混合浓度达到爆炸范围之 内时是极其危 险 的。这是因为其一，带电水雾可能向船体构件直 接放 电引爆。其二 ，带电水雾 中的绝缘导体可能向 船体构件放电引爆 。 6 油轮上备用的各种绝缘软管与船甲板摩擦 而使绝缘管产生静 电。 3 消除静电危害的途径和方法 3 ． 1 消除静电危害的途径 1 防止或减少静电的产生 ； 2设法导走或中和产生 的电荷 ，使其不能 积聚 ； 3 防止足够能量的静 电放电 ； 4 防止爆炸性混合气体的形成。 在这些消除静 电危害的途径中，最重要的二个 是 一创造条件加速静 电泄漏或 中和；二控制油品 储输工艺过程限制静电产生 。 3 ． 2 常用消除静电危害的方法 3 ． 2 ． 1 静电接地 、跨接 消除静 电危害最简单 、最常用的方法是将油品 储运设备通过金属导线接地 ，从而与大地形成等电 位 ，并使电阻值达到最小 。 跨接是将不同金属设备用金属导线相连接 ，以 形成等电位。 跨接与接地的目的在于人为使设备问、 设备与大地间形成一个等电位体，不致因静电电位 形成火花放电而引发灾害。 油罐接地与跨接 金属油罐静 电接地按油罐周 长计算每 3 0 m独立接地一次，且接地点不少于两 处 ；接地体与罐壁距离应大于 3 m。每罐独立与接 地干线连接不少于两处 ，不得 串接 ；当与防感应雷 第 4 4卷第 3期 蓝晓民，等防静电技术在石油库生产 中的应用 5 6 3 共用接地装置时，接地电阻不大于 l 0 Q。 浮顶油罐除外壁接地外 ，尚需将浮顶与罐体 、 活动扶梯与罐顶进行跨接 ，跨接点不少于两处。使 用截面积不少于 2 5 m m 的铜软绞线作电气连接。 油罐应设置上罐静电消除扶手。 管道接地 与跨接 输油管道 的所有金属构件 包括护套 的金属包覆层 均应接地。管道两端和 中间每隔 2 0 0 ～ 3 0 0 m做一次接地处理 。两平行管道 及两交叉管道间距不足 0 ． 1 m时，应每隔 2 0 m进行 一 次等 电位连接处理。 地上或埋地敷设的输油管道的始端 、末端和分 支处应设 防静 电接地。 静 电连接线宜采用截面不小于 6 m m 的软铜 线。装卸油设施间设置的跨接接地装置，应考虑安 装有检测跨接线及监视接地装置状态功能的静电接 地仪器 。 在爆炸危险区域内的输油、输气管道的法兰接 头、 胶管两端、 阀门等连接处应用金属线跨接。 不少 于 4根螺栓连接的法兰，在非腐蚀环境，可不跨接。 其它接地与跨接 汽车油罐车装卸时应与鹤管、 输油管道作可靠的电位连接并接地 。油轮作业时应 与码头静 电接地装置有两处以上的电位连接 。清洗 油罐时，油罐应与机械通风设备、临时管道作可靠 电位连接并接地。 3 ． 2 ． 2 静电中和法 消除油品内流动电荷的设备可采用消静 电器 。 通过安装在管道末端 的消静电器 ，不断地向管道 中 注入与油品电荷极性相反的电荷从而使油品电荷中 和。虽然接地是防静 电的有效措施 。但接地只能将 金属外壳壁上的静电导走。由于油品属低电导率液 体 ，油品内电荷 的泄漏需要一定 时间 ，这样大量电 荷必然进入油罐造成积聚或瞬间放电 ，因此需要控 制进入油罐的静 电荷量 ，采用消静电器是较理想的 措施。 3 ． 2 _ 3 工艺控制法 工艺控制法是指 为限制 和避免静 电的产生 和 积聚 ，从油品储运工艺上采取相应的措施 ，它也是 消除静 电危害的方法之一。采取 的措施一般有 1 控制油品流速 管道中油品流动会产生静电，静 电量与油 品流 速的平方成正比，所以控制油品流速是减少其静电 电荷的一个有效方法。 2控制装油方式 装油时 ，避免发生喷溅现象 ，即装车鹤管应伸 人距离油罐罐底不大于 0 ． 2 m处 ，并且采取密闭装 油工艺 ，以减少静电量 的产生p 。 3 油品静置时间 带电油品进入油罐后 ，由于油品的绝缘性能 良 好，静电荷消散很慢。只有经过一定的静置时间才 能基本消散完 。也就是说 ，当需要直接进行测量液 位或油温时 ， 应该等罐 内静 电荷基本消散方可作业 。 石油库静电安全规程 对油品的静置时间有 明确规定，静置时间是依据油品的电导率和油罐容 积来确定的。 4消除产生静电的附加源 所谓消除产生静 电的附加源 ，主要指下述三种 情况 。其一 ，石油产品含水或不 同油品相混通入压 缩空气时，静 电发生的可能性将增大 。因此 ，石油 产品在输转 、储存及运输中要避免油与水 、空气混 合以及不同油品相混合。其二，油罐或管道内混有 杂质时 ，会产生较多的静电。因此 ，要注意清除油 罐和管道内杂质。其三，要用导静电绳进行油品采 样作业，使用时采样绳末端要与罐体做可靠接地 。 5 油品计量作业要求 储罐测量 口必须装有铜 铝 导尺槽 。当进行 测油高、油温 ，采样作业时 ，钢卷尺 、测温盒绳 、 采样器绳进入油罐时必须紧贴板下落和上提。其上 提速度不大于 0 ． 5 m／ s ，下落速度不大于 l m／ s 翻 。 4 人身静 电的预防 1 人体在行走 、 穿脱衣服或从坐椅上起立时 都会产生静电 ，其能量足 以引燃 爆 爆炸性气体 混合物。所以操作人员进入含爆炸性气体混合物场 所必须严格按规定穿着特制的导电衣物 ，如防静电 工作服 、防静电鞋等。 2 臊 作人员要有效地消除人体静电的条件是 穿着防静 电鞋的人必须站在导电性地面上 ，为此必 须实现工作地面导 电化 。 5 结 论 油库是石油储运的重要一环 ，各企业要重视防 静电技术在油库生产方面的应用 ，确保石油 、石化 企业安全 、平稳 、快速发展 。 参考文献 [ 1 ]李进．油品储运中的静电与防止f J 1 _甘肃科技纵横，2 0 0 3 4 4 6 ． [ 2]王玉贺． 石油储运中的静电与防止[J ] ．油气储运 ， 1 9 9 3 3 5 5 5 7 ． [ 3] 中国石油天然气集团公 司职业技能鉴定指导中心．油品储运调和 操作工[ M] ．北京中国石油大学 出版社 ，2 0 1 2 0 3 ． [ 4] 许行．油库设计与管理[ M] ．北京 中国石化出版社 ，2 0 0 9 0 3 ． [ 5]樊宝德． 油库安全技术问答[ M 】 ．北京 中国石化出版社， 2 0 0 5 0 2 ．． [ 6] 郭光臣．油库设计与管理『 Mi． 北京 中国石油大学出版社 ， 2 0 0 6 1 2 ．