油品儲運過程中的靜電危害及防止措施

中國石油蘭州石化公司油品儲運廠 齊洪濤 陳云峰

油品儲運過程中的靜電危害及防止措施

中國石油蘭州石化公司油品儲運廠 齊洪濤 陳云峰

油品在收發、輸轉、灌裝過程中，油品分子之間和油品與其他物質之間的摩擦都會產生靜電，其電壓隨著摩擦的加劇而增大，如不及時導除，當電壓增高到一定程度時，就會在兩帶電體之間釋放靜電而引起油品著火爆炸。而由靜電積聚引起的放電是造成油品火災爆炸等災害性事故的重要原因。

一、油品儲運過程中靜電產生的原理

根據原子物理理論，物質在中性時處于電平衡狀態。但由于兩種不同性質的物體相互摩擦、緊密接觸或迅速剝離都會產生靜電，產生電子的得失，使物質失去電平衡，其中一個物體因失去電子帶有正電荷，另一個物體得到電子帶負電荷。如果該物體與大地絕緣，則電荷無法泄漏，停留在物體的內部或表面而呈相對靜止狀態，這種電荷就稱靜電。

二、油品儲運過程中的靜電分析

在油品儲運過程中，不論是接卸、調和、儲存，還是輸轉、泵裝、運輸，哪一個過程的油品都始終處于流動、摩擦中。因此，應認清油品儲運過程中的靜電規律，以正確操作，防患于未然。在油品儲運過程中，產生靜電的環節以及影響電壓高低的因素主要有以下幾個方面。

1. 油品輸轉過程。油品在管內流動時與管路的相互摩擦會產生靜電，帶電油品的流動會形成流動電流，這類靜電產生的電壓隨流速增加而增大，同時與管道內壁的粗糙度、過濾器濾網的密度、彎頭和閥門的數量成正比。

2. 油品灌裝過程。油品灌裝過程中產生靜電的危害性最大，成品油經泵向油罐車或油輪中裝油時，都會產生靜電。灌裝油品時油流與空氣摩擦并在容器內旋渦狀運動和飛濺而產生靜電，這類靜電大部分積聚在噴流出的油柱周圍。靜電大小和裝油流速，鶴管口位置高低、鶴管口形狀、材質等有關。裝油流速太快，如用大鶴管，其流速大于5m/s，就會產生萬伏靜電電位。油管出口與油面的距離越大（即高位噴濺式裝車），油品與空氣摩擦越劇烈，油流對油面的攪動和沖擊越厲害，電壓越高。

3. 油罐收油及調合過程。油罐收油時，特別是罐底有水時，油品由于攪動、摩擦會產生靜電，并且隨進油時間增長直到油罐快滿時，油面靜電位值才達到最大值。另外，油品在經過噴嘴或風攪情況下，也會使油品產生很高的靜電。

4. 油品運輸過程中產生的靜電。裝入車、船內的油品，在運輸過程中由于油料在罐體或艙內劇烈震蕩、沖擊、摩擦會在油品漂浮物和金屬構件上積聚而產生靜電。

5. 其他影響靜電產生的因素。大氣的溫度越高（22~40℃），空氣越干燥（相對濕度在13%~24%），電荷越不容易從空氣中消除，電壓越容易升高。

油品在輸轉中含有水分時，很容易產生靜電，且電壓比不含水分時產生的電壓高幾倍到幾十倍。流經過濾器時會產生很高的靜電，有時會增加10~100倍，而且不同材質的過濾器產生靜電的大小也不相同。管路中安裝有稠、氈式過濾網容易產生靜電，且比金屬過濾網產生的靜電電壓更高。

三、靜電造成的危害

在油品的儲運過程中，靜電造成的危害性事故主要是爆炸和火災 。靜電導致著火爆炸，通常必須具備3個條件：一是積聚起來的靜電荷以及所形成的靜電場均應有足夠大的靜電強度。二是靜電放電時，火花能量應達到或大于周圍可燃物的最小引燃能量，且有合適的火花間隙。三是在放電間隙及其周圍存在著爆炸混合物，其濃度或含量已在爆炸范圍內。

1. 絕緣容器在灌裝油品時發生爆炸。向因輪胎絕緣的油罐車及無接地裝置的儲罐裝油時，儲罐的內、外壁由于帶電油品的流動積聚大量電荷，這些電荷易與接地良好的物體形成強大的靜電電壓（如輸油管道、靠近罐車的人體等）產生放電，從而引起爆炸。

2. 接地容器內部發生爆炸。接地容器內部的爆炸多發生在灌裝油品時，因容器接地，外壁電荷已導入地殼，容器內壁油品帶電，使油品與容器內壁產生電位差，當電位差達到一定值時，容器內的可燃氣體被擊穿產生火花放電，從而引起爆炸。

3. 噴射含微粒的氣體引起爆炸。含微粒的氣體從噴嘴噴出時與出口壁摩擦產生靜電。若用蒸汽或熱水沖洗油罐、油艙，當蒸汽或水中的微粒帶電足夠高時，與罐艙內壁產生火花放電，引起爆炸。

四、防止靜電的基本措施

防止靜電危害的基本措施主要有2條：一是防止并控制靜電產生，二是靜電產生后予以中和或導走，限制其積聚。

油品儲運系統通常采取以下措施防止靜電危害。

1. 控制油品的流速。油品在管道中流動產生的流動電荷和電荷密度的飽和值與油品流速的二次方成正比，因此控制流速，尤其是油品在進罐、灌裝和加油時的流速是減少油品靜電產生的有效措施。裝油鶴管的出口只有在被油品淹沒后才可提高灌裝流速，且汽油、煤油和輕質柴油等油品的灌裝流速不宜超過最大安全流速即4.5m/s，且初始灌裝流速應低于1m/s。

2. 改進油品的灌裝方式。油品從頂部噴濺灌裝比從底部進油產生的靜電高一倍，故底部進油的灌裝方式較好。若采用頂部進油的灌裝方式，則需把鶴管插到罐車的底部，或接近罐底，以減少油品的沖擊和與空氣的摩擦，這樣既可減少油品的噴濺，降低揮發和損耗，又可避免油品流經電容最小的罐車中部，不致產生過大的油面電位，有效防止火花放電。

3. 設置接地和跨接線。靜電接地和跨接是消除靜電危害的最有效措施。 其具體方法是，把容器或管道通過金屬導線及接地體與大地連通形成等電位。一切用于儲存、輸轉油品的油罐、管線、裝卸設備，都必須有良好的接地裝置，以及時把靜電導入地下，并應經常檢查靜電接地裝置的技術狀況和測試接地電阻。

4. 安裝靜電消除器。靜電消除器又稱靜電中和器，它是裝在管道上消除或減少帶電體電荷的金屬裝置。

5. 防止操作人員產生靜電。油品儲運系統大多都是易燃易爆作業區域，因此嚴禁穿戴由化纖面料制成的衣服、圍巾和手套到危險區操作，而且禁止在危險區域脫衣服，禁止用化纖抹布擦拭機泵或油罐容器。

6. 油品中加入抗靜電添加劑。在石油產品中加入抗靜電添加劑，既可增加油品的導電率、加速靜電的泄漏和導出，又可減少油品中積聚的電荷并降低油品的電位。

7. 控制油品性質。防止不同閃點的油品相混或降低油品中的含氣率和含水率，嚴禁使用壓縮空氣進行甲乙類油品的調和和清掃。