化工企業防雷及防靜電接地檢測工作探析

計 珩 周葉良 馬金福

(1.海寧市氣象局,浙江海寧314400;2.平湖市氣象局,浙江平湖314201;3.湖州市氣象局,浙江湖州313000)

0 引 言

近幾年嘉興港區化工園區內大型化工企業日漸增駐,成為嘉興地區主要的化工企業集聚地,園區內化學產品種類繁多,生產車間和生產工藝裝置大多存在易燃易爆和有毒有害物質,園區內化工企業雷擊事件時有發生,如：2005年7月30日,化工園區某企業遭雷擊,管道自控閥門受損,在更換時有毒化學物質泄漏,造成附近農作物受污染和人員中毒事故;2008年7月20,21日,園區內高壓線路遭強雷暴襲擊,多家企業由于供電線路瞬時失壓造成生產工藝線緊急停車,對化工生產安全運行構成極大威脅;2009年11月9日,化工園區另一企業污水站厭氧池沼氣排放管遭雷擊管口起火燃燒等等。因此,園區內化工企業雷電和靜電防護安全工作顯得尤為重要。平湖市防雷設施檢測站多年來負責嘉興港區化工園區內化工裝置的防雷及防靜電接地安全性能檢測工作,積累了一定的實踐經驗。現就在化工企業實施防雷及防靜電接地定期檢測工作中需注意的事項作一探析,謹希望對從事同類檢測工作者有所裨益。

1 做好檢測前的準備工作

1.1 了解被測單位的生產流程和產品性能,根據有關防雷規范,確定防雷類別

檢測人員除熟練掌握國家標準和化工行業相關管理規定外,檢測前要了解被測單位生產車間和生產工藝裝置所處的環境、位置,建(構)筑物使用性質,生產產品及其所用材料的化學性能,根據有關規范確定各建(構)筑物的防雷類別。值得注意的是,《建筑物防雷設計規范》(2000年版)不適用于戶外化工裝置的防雷,這些化工裝置應根據相關行業規范采取適當防雷措施。以嘉興港區某化工企業為例,該化工企業生產儲存的主要化學物品有：(1)氯氣;(2)硫酸;(3)氫氣。根據《氫氣站設計規范》的規定,氫氣站、供氫站的防雷分類不應低于第二類防雷建筑。該企業中生產儲存氫氣場所屬于1區,如發生爆炸,將產生嚴重后果,根據《建筑物防雷設計規范》(2000年版)的規定,定為第一類防雷建筑物為宜;氯氣、硫酸和原料儲存場所不屬于爆炸危險環境,但氯氣和硫酸有毒和腐蝕性,把這些場所劃分為第三類防雷建筑物,其他場所根據年預計雷擊次數來劃分防雷類別。

1.2 根據被測對象的特點制定防雷檢測的方案

根據《防雷減災管理辦法》(中國氣象局第8號令)及《浙江省雷電災害防御和應急辦法》(浙江省人民政府令第190號)等的規定,易燃易爆場所(爆炸和火災危險環境)的防雷裝置應當每半年檢測一次,其他防雷裝置每年檢測一次。因此,該企業中生產儲存氫氣場所的防雷裝置,應每半年檢測一次,其它為每年檢測一次。

檢測前應了解該企業上次檢測情況及檢測后企業生產環境有無變化情況,檢查檢測所需儀器、工具、人身防護用品是否符合防爆、防毒和安全性能要求,并針對本次檢測項目制定方案,備忘檢測要點重點。

2 防雷及防靜電接地檢測中需注意的要點

2.1 防直擊雷裝置檢測

2.1.1 化工企業建筑物上防雷裝置及建筑物內部設施防雷裝置的檢測應按照《建筑物防雷裝置檢測技術規范》的規定進行檢測;在爆炸和火災危險環境中,其電力設備防雷裝置應根據《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》的規定進行檢測。在這些檢測工作中,要特別注意檢測排放爆炸危險氣體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等的防雷保護情況。此時需區別放散管等有無管帽情況,當有管帽時保護范圍應按《建筑物防雷設計規范》(2000年版)表3.2.1確定;若無管帽,接閃器與排風管的間距應符合《建筑物防雷設計規范》(2000年版)第3.2.1條規定,若條件允許,最好設置在距排風管5 m以外,其保護范圍如圖1所示。在第一類防雷建筑物的檢測中,還要注意檢測防雷裝置地網的獨立性及與周圍金屬物的間距等的設置情況。

圖1 接閃器保護無管帽管口示意圖

2.1.2 除一些常規的建筑物防直擊雷裝置外,化工企業中更多的是一些戶外化工裝置的防雷設施的檢測。規范明確規定,露天布置生產工藝裝置,當金屬罐(管)壁厚度≥4 mm時,可不設單獨的接閃器,但應有可靠接地,接地點不應少于2處;兩接地點間距不宜大于30 m。事實上,需要防雷的大部分金屬罐(管)壁厚都超過4 mm,按規范要求只做防雷接地就可以了。但在實際檢測工作中需注意,有些工藝裝置頂部有許多自控裝置,如電子自控閥、電子流量計、電子溫度傳感器等等,這些裝置所處的位置存在雷擊風險,應注意檢查其是否處于直擊雷保護區內,有無防雷措施。

2.1.3 化工企業內的儲罐環境中往往存在大量的腐蝕物質,新建時防雷防靜電裝置都能按規范要求做好,但經過一段時間運行后,極易造成儲罐接地線(帶)等防雷裝置受腐蝕而失效甚至斷開,對這類場所的檢測,一要注重連接截面的有效性和完整性;二要注意維保、重置后的復位連接是否符合規范要求。

2.1.4 化工企業中各類生產廠房(除第一類防雷建筑以外)、戶外裝置,所有金屬設備、框架、管道、電纜金屬保護層(鎧裝、鋼管、槽板等)和放空管等,均應連接到防雷電感應的接地裝置上;專用引下線、混凝土柱子內的鋼筋,亦應在最高層頂和地面附近分別引出接到接地線(網)。

2.1.5 新建的戶外工藝裝置都能按規范設置防雷防靜電裝置,但化工企業由其特殊性,往往會根據生產工藝要求不斷的技改會增設許多生產設備,如放散管、排風管、安全閥、呼吸閥、放料口、取樣口、排污口等等。對于爐區、塔區,非金屬外殼的靜設備區,高大、聳立(坐地)的生產設備,機器設備區的大型壓縮機,成群布置的機、泵等轉動設備,罐區,可燃氣(液)體裝卸站、粉、粒料桶倉,框架、管架和管線以及不能作為接閃器的金屬設備：冷卻塔、煙囪和火炬,戶外高處易遭受直擊雷的燈具和電器等等,均應檢測是否按相關防雷規范實施,接地是否符合標準要求。

2.2 防雷電感應和防雷電波侵入裝置檢測

2.2.1 可燃氣(液)體儲罐、工藝管線的溫度、液位等測量裝置的信號線,應檢查其是否用鎧裝電纜或鋼管屏蔽,電纜外皮和鋼管是否與罐體可靠連接并接地。

2.2.2 電力和自動控制、通信線纜,應檢查其是否用鎧裝電纜或鋼管屏蔽,電纜外皮和鋼管是否接地,有無安裝電涌保護器;電力和自動控制、通信線纜應分開敷設并設隔離屏蔽。

2.2.3 電纜橋架是否采用金屬材料,在進出建筑物處、轉彎處有無設置接地裝置。

2.2.4 化工企業各類架空管道較多,要分清管道的使用性質(是否屬于易燃易爆環境),分別對待。對易燃和可燃氣(液)體管道的法蘭、閥門的連接處檢測,首先應檢查是否要用金屬線跨接,其次檢查金屬跨接線是否完好,最后是測試過渡電阻。規范規定：過渡電阻值應≤0.03 Ω。但由于金屬管道能構成多個電氣回路,在實際檢測中測得的過渡電阻往往是多個回路的并聯電阻,而不僅僅是跨接處的過渡電阻。筆者認為,多個回路代表有多個雷電流泄放通道,只要并聯電阻值≤0.03Ω,也能起到快速泄放雷電流的作用,其他回路也充當了跨接線的作用,同樣能起到跨接兩端電阻≤0.03Ω的作用,使跨接兩端基本處于等電位狀態,消除跨接處的雷電火花。

2.3 防靜電接地裝置檢測

2.3.1 對金屬罐、設備、管道防靜電接地裝置檢測,同樣應當重視連接過渡電阻以及接地連接的可靠和完整性;

2.3.2 對易燃和可燃氣(液)體管道的防靜電接地裝置檢測,應重點檢查下列部位是否有防靜電接地;(1)進出裝置或設施處;(2)爆炸危險場所的邊界;(3)管道分岔處及長距離無分岔管道每隔一定距離;(4)管道泵及其過濾器、緩沖器等。

2.3.3 對生產區域檢查時,要查看靜態和動態設備(包括管道)是否共用接地,檢查靜電導除裝置的金屬接地連接網絡;金屬配管中間的非金屬導體管段,除需做特殊防靜電處理外,兩端的金屬管應分別與接地干線相連,或用截面不小于6 mm2的銅芯軟絞線跨接后接地;非金屬導體管段上的所有金屬件接地是否設置并可靠,如圖2所示。但金屬管段已作陰極保護處理的可不設防靜電接地。

圖2 絕緣管金屬體接地示意圖

2.3.4 應檢查易燃物品裝卸場地有無設置供車、船用的防靜電接地裝置,并檢測其接地電阻是否符合要求。

2.3.5 應檢查易燃工作場所的入口處有無設置消除人體靜電裝置,并檢查或檢測其是否符合相應技術規范要求。

2.4 接地電阻的測試

2.4.1 在定期檢測時,應注意檢查接地及連接材料的腐蝕程度,比較接地電阻阻值是否存在異常,查驗連接部位的堅固狀況。

2.4.2 除第一類防雷建(構)筑物應用獨立接地裝置外,其余的防雷接地、防靜電接地、電氣設備的工作接地、保護接地及信息系統的接地等宜共用接地裝置,接地電阻應≤4Ω,如有火災自動報警系統并與上述系統共用接地,該接地電阻應≤1Ω。

2.4.3 若是獨立布設的防雷接地裝置,一、二類建(構)筑物要求其沖擊接地電阻≤10Ω,電氣保護接地電阻≤4Ω。值得注意的是戶外化工裝置防雷接地電阻因裝置內化學產品爆炸危險性不同或行業要求不同而有所不同,如：《建筑物防雷設計規范》(2000年版)規定,有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐,其沖擊接地電阻不應大于30Ω;而《氫氣站設計規范》規定,氫氣罐的沖擊接地電阻不應大于10Ω;《石油庫設計規范》及《汽車加油加氣站設計與施工規范》規定,鋼油罐、液化石油氣罐及壓縮天然氣儲氣瓶組等的接地電阻不應大于10Ω;等等。

2.4.4 在防靜電接地電阻的檢測中,需注意其接地電阻因環境爆炸危險程度不同或行業要求不同而有所差異,應仔細查閱有關行業規范。如：氫氣站要求其接地電阻≤10Ω;《石油庫設計規范》及《汽車加油加氣站設計與施工規范》規定,地上或管溝敷設的輸油(氣)管道防靜電接地裝置宜與防雷電感應的接地裝置合用,其接地電阻≤30Ω,其它(專設)防靜電接地電阻≤100Ω;《石油化工企業設計防火規范》規定,每組專設的防靜電接地電阻宜＜100Ω。

2.4.5 化工企業內地下金屬管道比較多,測試接地電阻時要尋找合適的布設輔助接地極的地方,盡量遠離地下金屬管網。各測試點測試時應按要求進行3次測量,取平均值為測試數據。

2.5 檢測人員的人身安全防護和注意事項

在有毒有害化工裝置防雷檢測過程中,要根據現場化學產品的特性,采取針對性的防護措施,既要防止由于檢測人員工作不規范而產生事故,又要防止化學物品危害檢測人員的生命和健康。

例如：氯氣對人體的危害主要表現為刺激眼、鼻、喉以及上呼吸道和深呼吸道,使人體有刺痛,灼傷感;嚴重中毒者,能引起死亡。所以,對氯氣生產裝置區域進行檢測時,檢測人員的位置要處于上風側,防止吸入有毒有害氣體,并應隨身攜帶氣體探測器,戴過濾式防毒面具,穿棉制織服,戴密封防護眼鏡及橡膠手套。

硫酸是有強腐蝕性,遇可燃物、有機物可炭化至燃燒,遇水大量放熱。能刺激并腐蝕人體所有粘膜,對皮膚腐蝕特別厲害。進入硫酸生產裝置區域,要仔細觀察各種儲存器皿及管道是否有滴漏現象,特別要注意架空管道的跑、冒、滴、漏,避免硫酸蝕傷人體皮膚。要戴防酸堿面罩,穿耐酸堿橡膠靴,戴耐酸堿手套等。

氫氣在通常條件下為無色、無臭、無味氣體,極易燃,能與空氣形成爆炸混合氣體,在空氣中爆炸極限為4.10%～74.2%(V)。進入制氫場所檢測時,要時刻注意防止產生靜電,對壓縮機、緩沖器、氫氣管道等進行靜電接地檢測時,要避免檢測工具對金屬物產生碰撞、摩擦,防止產生火花而引發火災事故;要隨身攜帶氣體探測器,穿防靜電棉制織服,穿防靜電勞保鞋,戴純棉手套等。

檢測工作完成后要注意檢測人員生理狀態和儀器、設備的使用狀況,要抓緊離開危險區域,進入通風良好的潔凈場所。同時注意觀察檢測人員身體狀況,發現異常應及時去醫院檢查。清點并整理、校對各種檢測儀器設備,確保性能良好。及時換洗受污染的衣物,淋浴并做好個人衛生。

3 結 語

開展防雷裝置安全性能定期檢測,對促進化工領域安全生產具有重要意義。化工企業防雷裝置安全性能檢測是一項范圍廣、要求高、涉及內容多且具有一定危險性的技術工作,需要檢測人員具有高度的責任感、較高的理論和技術水平,熟練掌握和應用防雷規范,熟悉各種化工產品的化學特性,掌握現場檢測要點,認真仔細地進行檢測,為化工企業的防雷安全把好關。

[1] 中華人民共和國機械工業部.建筑物防雷設計規范G B 50057-94(2000年版).北京：中國計劃出版社,2001.

[2] 中華人民共和國信息產業部.氫氣站設計規范G B50177-2005.北京：中國計劃出版社,2005.

[3] 中華人民共和國化工部.爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范 G B50058-92.北京：中國計劃出版社,2005.

[4] 中國氣象局.建筑物防雷裝置檢測技術規范 G B/T21431-2008.北京：中國標準出版社,2008.

[5] 中國石油化工集團公司.石油庫設計規范 G B50074-2002.北京：中國計劃出版社,2003.

[6] 中國石油化工集團公司,中國石油天然氣集團公司,建設部城市建設司.汽車加油加氣站設計與施工規范 G B50156-2002(2006年版).北京：中國計劃出版社,2006.

[7] 住房和城鄉建設部.石油化工企業設計防火規范 G B50160-2008.北京：中國計劃出版社,2009.

[8] 中華人民共和國公安部.火災自動報警系統設計規范G B50116-2008.北京：中國計劃出版社,2008.