关于静电的预防.doc
静电火灾的调查与预防 高 琳 【摘要】 本文从静电火灾的调查、预防两个方面陈述了静电的产生、放电及危害，重点说明了静电火灾调查的一般方法和预防的基本措施。 【关键词】 静电 火灾 预防 静电作为一种特殊的电现象，已在日常生活、生产中得到了有效的利用如静电除尘、静电印刷等，但由于目前人们对静电的产生原因及消除方法并没有完全掌握，它会给人们的生活、生产带来了许多不良影响。对人们不利的静电不仅能影响产品质量，电击人体，甚至在某些危险场所还能造成火灾爆炸事故，往往成为引发火灾的根源。近年来随着经济的不断发展，尤其是石油化工工业的发展，化纤、塑料等高分子材料的普遍应用，静电作为引发火灾的原因在各类火灾事故中已占相当的比例。静电火灾的危害也日益显露，预防静电火灾已显得十分重要。 静电引起的爆炸起火事故是指静电放电火花作为着火源引燃易燃易爆物质所造成的事故。但是静电的形成过程和放电过程相当复杂，静电火灾发生往往是各种因素最坏条件的偶然组合所致，不具有复现性，且静电放电火花作为着火源引燃可燃物起火后就消失无法提取。放电火花作用后形成的痕迹物证极少，静电火灾原因的认定往往不易从现场痕迹、遗留物证等方面加以确认。相比之下静电火灾原因的认 定比其他火灾原因困难得多。 一、静电的产生 由静电而导致的起火及爆炸有这样几个过程静电的产生、静电积蓄、静电场的形成、放电等。静电的产生一般认为是由于绝缘物质相互摩擦而引起的，但实际上产生静电的原因还有很多。比较有代表性的有这样几种接触带电两种物质接触，分离后带电；流动带电液体在管内流动带电；沉浮带电在液体中，其它液体或固体下沉或上浮带电；破碎带电固体破碎时带电；喷出带电液体高速从喷头喷出时带电；诱导带电把物体放于带电物体附近而导致的带电现象。危险物品在进行处理时发生静电，主要是液体在管中流动带电，流动带电主要分布在油泵和开关部位，如管中设置了过滤装置，这一部分带电比较显著。在通常条件下，油罐本身不会产生静电，主要是在输油管中产生的电荷带入油罐，在油罐上层形成带电油面层。另外，在填充时，由于液体中含有水滴及其它杂质，填充后，这些杂质下沉、分离，也会使油罐内的液体带电。 最普遍的还有危险场所工作人员本身，如不适当接地，走路及各种动作时衣服、工具、鞋等摩擦，从而使人体带电；另外，在用高压水向油罐注入时，高压水带电，所以当罐体内存在大量可燃性混合气时，不要用高压水注入来驱散可燃性混合气体，以免发生爆炸。在用二氧化碳灭火器进行灭火时，喷出时生成的干冰与喷头摩擦，强烈带电。如果这时遇到的是可燃性物体燃烧的场合，问题不大， 但对可燃性蒸气喷射时就有可能形成火源；危险性比较大。静电的产生与物质 的导电性能有关试验证明电阻率为1016欧姆*厘米的物质最易产生静电，而大于1016欧姆*厘米和小于109欧姆*厘米的物质不易产生静电。 静电的危害在于静电的蓄积，绝缘性高的物体摩擦会带电，如高压水从喷头高速喷出时会带电，含有金属粉末的高压煤气在喷出时也会带电。考虑物体带电现象时，应从电荷的产生过程和产生电荷后的泄漏过程两方面考虑。比如，两种导体摩擦后，即使产生了电荷，由于导体容易导电，产生的电荷马上就会消失。所以在通常的条件下不考虑导体是否带电。但不能认为导体摩擦后就不带电。假如电荷产生后把导体和其他物体绝缘，这时导体就会带电。如果在接地良好的导体上产生静电后，静电会很快泄漏到地面；如果是绝缘，则电荷越积越多，形成很高的电位。当带电体与不带电体和低静电电位物体接近时，会发生放电火花现象，其能量超过或达到周围可燃介质最小点火能量，且可燃介质在空气中的混合浓度也已在其爆炸极限以内，就能立即引起燃烧或爆炸。 所以在预防静电的对策方面，最基本的方法就是接地。一般认为超过300伏的静电电压才能产生静电放电现象，低于300伏则应否定静电火灾。静电火花能否成为起火源一是要看静电放电能量大小；二是要看可能引燃的对象的最小点火能量大小。 二、静电火灾的调查 静电火灾的原因大多数是由于物体积聚的静电荷达到高电位时，对附近某些接地体或电位较低的物体放电，引燃了周围可燃气体、易 燃液体蒸气及可燃性粉尘所至，其基本特点是火灾发生后，可供调查人员分析、判断的痕迹甚少，主要靠调查事故前后的客观现象及当时所处的环境和现场具体情况来研究分析、确定其原因。首先通过现场勘查、询问，确定火灾的起火点（起火部位）排除起火点处其他致火因素和条件即排除其他火灾原因，然后通过调查获取事故前起火部位环境条件，静电产生和积累条件以及爆炸性混合物形成条件等根据，结合静电放电形式和放电能量等现场具体情况以及现场测试、模拟试验等方法综合分析认定。 判定静电火灾必须具备以下条件 （1）现场要有足够产生静电的条件； （2）静电的积累足以产生放电的电量； （3）具有带电体放电的条件（放电体、放电距离） （4）放电能量大于被引燃物的最小点火能量； （5）放电点周围存在处于爆炸极限范围内的混合性可燃气体（可燃性液体蒸气）或粉尘。 针对一起火灾怀疑其为静电火灾应着重从以上五个方面来查看其否具备静电引发火灾事故的可能。如不具备其中的一项条件则应考虑是否有其它致火因素。静电火灾认定的一般方法 1、对火灾事故现场进行勘查、询问，询问当事人或见证人等其他有关人员了解着火、爆炸时的情况，调查火灾前设备的操作情况，操作工艺及操作人员的着装、操作过程，勘查火灾现场分析查找起火点，收集与火灾原因有关的痕迹、遗留物排除其他致火因素，获取静电能量点燃的危险物质自身的有关物理常数，如闪点、最小点火能量、爆炸极限等，危险物质的实际使用状态和情况； 2、模拟实验认定对起火当时的作业内容和工作中可能发生静电的因素进行考察和分析。在综合考察和分析的前提下，必要时可利用与事故前的作业内容相似的条件进行模拟实验，根据实验的结果来进一步确定事故的原因； 3、测试计算鉴定对工作当时周围环境状况，如对气体的浓度、密度，液体的浓度和挥发程度杂质含量，空气环境的相对湿度，粉尘的密度和悬浮状态，固体的干燥程度和易燃性等方面进行考察和分析后确定在静电火花的能量下能否引起燃烧和爆炸，模拟事故前的类似状况借助静电位仪等仪表仪器进行测试，通过测试所得出的静电放电电压、静电电量的电荷量，计算静电放电火花的能量视其能否使周围可燃物起火或爆炸。 以上几种调查方法在静电火灾的调查工作中是相互联系、相互支持的，一起静电火灾原因的最终确定是由诸多方面印证综合分析认定的。需要说明的是本文只谈及静电火灾的调查方法，对于火灾调查的一般固有程序，方法同样适用于静电火灾的调查，这里就不再累述了。在静电火灾的调查中还应注意以下两个问题 1、即使装置接地良好也不能完全避免静电火灾。因为装置设备中可能存在绝缘介质或绝缘体，还可能存在与装置绝缘的导体，如油罐中的油面、反应釜入孔上的密封垫、悬浮在油面上的浮子等。这些物体上的静电不能因装置已接地而被导除； 2、装置没有接地发生的火灾也不能肯定为静电火灾，静电是微弱电荷，电阻很大也容易导除，只要装置对地电阻小于106欧姆或空气湿度超过百分之七十就不能发生静电积累和放电事故，因此不能因为装置已接地或未接地、接地不合格来轻易否定或肯定一起静电火灾。 三、静电火灾的预防 防止静电火灾事故的发生，由两方面必须考虑，一是防止可燃性物质形成可燃氛围，二是防止静电的产生。本文只对抑制静电的产生和积累方面加以说明，而在实际中静电火灾的预防方面抑制周围可燃性环境的形成或增加周围空气环境湿度等手段也是同样有效的。 在预防静电的对策方面，最基本的是抑制静电的产生，导除静电促进电荷的中和；防止电荷蓄积，抑制电压升高及防止放电。 在防止静电产生方面，限制石油化工类产品运送速度及处理速度一般是有效的。在填充时为了防止带电，使注入管的前端插到油罐的底部，既可以防止飞沫的产生又可以减少静电的带电量。填充初期油类在管中的流速一般限制在1m／s以下。正常状态运送后，也有使静电增加的危险性，所以有必要防止空气、水分、不同液体的混入及飞沫的产生。为了防止输送管带电，在选用输送管时应尽量选用管径比较粗的管子，在流量相同的场合下，管径越粗流速越小，其结果电荷的发生也就越少。 如何防止工作人员带电也是静电对策的一个重要的方面。工作人员可以穿静电靴，工作场所的地面具有非绝缘型，这样人体保持接地状态，在电位没有升高之前电荷就被中和掉了，从而可以防止人体静电。 在设置了过滤器，油泵等容易产生静电的机器的场合，在其后面设置较长的直管，使发生的电荷衰减也是比较有效的。另外，在输送管的配置上可以考虑配置一部分管径较粗的管子，使电荷在这一部分过程中衰减、中和。 在运送停止后，进行液位测量等操作之前，油要静置一段时间，使带电的电荷衰减；需要注意的是，大型油罐电荷衰减的比较慢，在运送过程中；液体中混有水分的场合，水分下降会引起带电，电荷消失需要很长时间。在可能的情况下，进行带电量测量，根据其结果来确定各项操作开始的时间。 接地或跨接也是经常采用的防静电的方法，接地或跨接等的目的，不是使电荷泄漏，而是使带电物体和周围的导体不形成电位差，从而防止发生放电。上面已经提到过，最危险的起火源是导体之间放电。 接地使蓄积的电荷泄漏，只限于带电体为导体，若外部不存在静电场的场合，周围存在带电的雾气的场合，接地不可能使电荷泄漏；在设置了输送管的场合，接地或跨接可以起到防止导体部分电位升高的效果，对于跨接，要求的跨接导线电阻小于0.01欧姆。 在静电接地需要注意的问题是静电导除要求的接地电阻值比电路要求的接地电阻值大得多，实际上接地电阻在106欧姆的程度比较有效。 另外值得注意的是，对于易产生和积累静电的高绝缘性材料的固体或液体，采用静电接地来消除静电的效果是不大的。例如，接地良好的金属容器消除了油品内静电的产生和积累。如果企图在这些绝缘性油品内设立金属网并良好接地消除静电，还会背道而驰。因为金属网不能增加绝缘液体的导电性，反而增加了固、液体相接触面积，给新静电荷的产生制造了良好条件。 以上只是对静电火灾预防的一些简单认识，在实际生产活动中发生静电火灾的原因与生产工艺、操作过程等有着密不可分的关系，对于查明一起因静电引发的火灾事故的意义不仅仅在于落实火灾原因，更重要在对于如何在工艺生产中改进、落实预防静电危害的技术措施、改进工艺技术方面有着重要的现实意义，从这个角度讲静电火灾的调查与预防是同等重要，相辅相成的。 【作者简介】 高琳，男，青海省公安消防总队防火监督部建审处，建审助理工程师，武警上尉警衔。
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