加油站靜電的產(chǎn)生、危害及防護(hù)措施

季芬琴　魏偉銳　陳霞芳

【摘要】靜電可由物質(zhì)的接觸與分離、靜電感應(yīng)、介質(zhì)極化和帶電微粒的附著等物理過(guò)程而產(chǎn)生，對(duì)靜電防護(hù)稍有疏忽，就可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸和人身觸電，不僅干擾正常生產(chǎn)，有些甚至?xí)斐删薮蟮臑?zāi)害。尤其是在一些加油站等易燃易爆場(chǎng)所，僅是微弱的靜電火花便可能引起迅猛的火災(zāi)和強(qiáng)烈的爆炸，甚至造成生命和財(cái)產(chǎn)的損失。此外，通過(guò)人體的靜電放電還可能使人遭受電擊而產(chǎn)生精神緊張、不安，對(duì)安全生產(chǎn)十分不利。在加油站所有介質(zhì)大都為易燃、易爆物品，它們的最小點(diǎn)火能量大都較低，有時(shí)一個(gè)小小的靜電火花便會(huì)引燃周?chē)孤┏龅钠偷瓤扇夹晕镔|(zhì)而導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸及由此造成的二次事故。因此，防止和消除靜電帶來(lái)的危害十分必要。本文介紹了靜電產(chǎn)生的機(jī)理、靜電的危害、靜電的防護(hù)措施等有關(guān)內(nèi)容，提出了加油站靜電的防護(hù)措施和方法。

【關(guān)鍵詞】加油站 靜電產(chǎn)生 危害 防護(hù)

【中圖分類(lèi)號(hào)】U473.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672-5158（2013）04-0024-02

1 靜電的產(chǎn)生

1.1 液體靜電的產(chǎn)生

汽油等易燃液體在搖晃、沖刷、攪拌、流動(dòng)、噴濺、灌注、過(guò)濾等過(guò)程中都可能產(chǎn)生靜電。這種靜電能引起易燃液體和可燃液體的火災(zāi)或爆炸。

1.1.1 液體在噴霧和發(fā)泡時(shí)能產(chǎn)生大量的靜電和較高的電動(dòng)電位。加油站等易燃易爆場(chǎng)所石油產(chǎn)品在貯運(yùn)過(guò)程必須的注意以下幾種情況：1）液體的沖擊帶電。如圖1所示液體從管道口噴出后遇到壁或板，使液體向上飛濺形成許多微小的液滴，這些液滴在破裂時(shí)會(huì)帶有電荷，并在其間形成電荷云，這種起電類(lèi)型在石油產(chǎn)品的貯運(yùn)中經(jīng)常遇到。2）液體的流動(dòng)帶電。汽油等低電導(dǎo)率的輕質(zhì)油品在管線中輸送中，由于當(dāng)液體在介質(zhì)管道中因壓力差的作用而流動(dòng)時(shí)，擴(kuò)散層上的電荷由于流動(dòng)摩擦作用被沖刷下來(lái)而隨液體作定向運(yùn)動(dòng)，從而引起液體流動(dòng)起電產(chǎn)生靜電荷。3）液體的噴射帶電。在加油站加油時(shí)汽油或柴油會(huì)從噴嘴中高速?lài)姵觯瑫?huì)使噴嘴和微粒分別帶上符號(hào)不同的電荷，由于固態(tài)和液態(tài)微粒之間存在著迅速接觸和分離，接觸時(shí)，在接觸面處形成偶電層，分離時(shí)，微粒把一種符號(hào)的電荷帶走，另一種符號(hào)的電荷留在噴嘴上，結(jié)果使微粒和噴嘴分別帶上不同符號(hào)的電荷，會(huì)產(chǎn)生噴射帶電。另外，當(dāng)有壓力的液體從噴嘴式管口噴出后呈束狀，在與空氣接觸處分裂成很多小液滴，其中比較大的液滴很快沉降，其他微小的液滴停留在空氣中形成霧狀小液滴云，這個(gè)小液滴云會(huì)帶有大量電荷，也是引起靜電事故的原因之一。

1.2 液體靜電產(chǎn)生的原因

（1）水分的影響。當(dāng)高電阻率的油品含有水分時(shí)，水雖然不會(huì)與油品直接作用使靜電增加，但是會(huì)與油品中的雜質(zhì)起作用，從而間接影響油品的帶電量。有研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)油品中混入水分在1%-5%時(shí)，其靜電產(chǎn)生量最多，靜電危險(xiǎn)性也越大。（2）雜質(zhì)對(duì)液體靜電產(chǎn)生量的影響。非常純凈的高度精煉的石油產(chǎn)品在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)是不容易帶電的。液體之所以帶電，是因?yàn)橐后w內(nèi)存在著已離解的正、負(fù)離子，而一般的石油輕油制品的分子是無(wú)極分子，因此這類(lèi)分子一般都不能直接電離。液體中的離子主要來(lái)源于其中所含的雜質(zhì)，當(dāng)這些雜質(zhì)離解時(shí)就產(chǎn)生了正、負(fù)離子。如果在輕油中存在膠體雜質(zhì)，例如水分子，它就能吸附自由離子而成為帶電質(zhì)點(diǎn)。在生產(chǎn)中常見(jiàn)到這樣的現(xiàn)象，當(dāng)油品中含有少量水時(shí)，水在沉降過(guò)程中很容易帶電，甚至能引起靜電事故。有專(zhuān)家研究還發(fā)現(xiàn)，在液體中加入過(guò)多的雜質(zhì)時(shí)，液體反而不容易產(chǎn)生靜電了。原因是隨著雜質(zhì)的增多，液體的電導(dǎo)率加大，靜電容易泄露。（3）管路的形狀及容器的尺寸對(duì)液體靜電的影響，鶴管（注油管）管口形狀對(duì)靜電產(chǎn)生有很大的影響。45°斜口圓筒管頭比平圓筒管頭產(chǎn)生的靜電量要少得多。這主要是因?yàn)橐后w流經(jīng)平圓筒管頭處時(shí)，同斜口管頭相比，液體被分散的程度要強(qiáng)烈得多。另外，在其它條件相同的情況下，大容器的液面靜電電壓較高。（4）過(guò)濾器對(duì)液體靜電的影響。過(guò)濾器會(huì)大大增加接觸和分離的強(qiáng)度，更換不同的過(guò)濾器，可使液體靜電的電壓增加十幾倍甚至更大，有時(shí)還可以改變靜電電荷的極性。

1.3 人體靜電的產(chǎn)生。

人體是不斷活動(dòng)的，人體活動(dòng)的起電方式主要有三種：接觸起電、感應(yīng)起電和吸附起電。當(dāng)人走在絕緣地面上的時(shí)候，鞋底與地面不斷地緊密接觸和分離，使地面和鞋底分別帶上不同符號(hào)的電荷。若人穿塑料底的鞋，在膠板地面上走動(dòng)時(shí)，可使人體帶上2-3kV的電壓，這就是因接觸產(chǎn)生的靜電。當(dāng)走近已帶電的物體或人體時(shí)，將引起靜電感應(yīng)，感應(yīng)所得的與帶電物體（或人）符號(hào)相同的電荷通過(guò)鞋底移向大地，或通過(guò)正在操作接地設(shè)備的手移向大地，使人體上只帶一種符號(hào)的電荷。當(dāng)人體離開(kāi)帶電物體（或人）時(shí)，人體就帶有了靜電。這就是人體的感應(yīng)起電。人體帶電的第三種方式是人體在帶電微粒或小液滴（水汽、油氣等）的空間活動(dòng)后，由于帶電微粒或小液滴降落在人體上，被人體所吸附而使人體帶電。

影響人體靜電的主要原因：1）在現(xiàn)代化生產(chǎn)和運(yùn)輸所達(dá)到的速率下，常常是電阻率高的介質(zhì)起電量大。人的衣著材料一般屬于介質(zhì)（抗靜電工作服除外）。高電阻率介質(zhì)的放電時(shí)間常數(shù)大，因而積累的飽和電荷也大，所以不同質(zhì)料的衣著對(duì)人體的起電量有不同的影響。也就是說(shuō)，衣著的表面電阻率越大，在起電速率一定時(shí)，就有較高的飽和起電電量。2）起電速率和人體對(duì)地電阻對(duì)人體起電的影響。人體的對(duì)地電阻對(duì)人體的飽和帶電量和帶電電位是有影響的。在起電速率一定的條件下，對(duì)地電阻越大，對(duì)地放電時(shí)間常數(shù)就越大，飽和帶電量越大，人體帶電電位也越高。另外，人的操作速度和活動(dòng)速度越大，起電速率就越大，人體的起電電位就越高；反之，起電速率就越小，人體的起電電位就越低。3）人體電容對(duì)人體起電的影響。人體電容是指人體的對(duì)地電容，它隨人體姿勢(shì)、衣著厚薄和材質(zhì)的不同而不同的可變量，不同場(chǎng)合人體電容的變化是很大的，人體帶電后，如果放電很慢，這時(shí)人體電容的減少會(huì)引起人體電位升高而使靜電能量增強(qiáng)。

2 靜電的危害

靜電的一種危害來(lái)源于帶電體的相互作用。在飛機(jī)機(jī)體與水汽、灰塵等微粒摩擦?xí)r會(huì)使飛機(jī)帶電，會(huì)嚴(yán)重干擾飛機(jī)無(wú)線電設(shè)備的正常工作；在印刷廠里，紙頁(yè)之間也會(huì)產(chǎn)生靜電使紙頁(yè)粘連在一起，難以分開(kāi)，印刷十分不方便；制藥廠里，由于靜電會(huì)吸引塵埃，會(huì)使藥品的純度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)；平時(shí)在觀看電視節(jié)目時(shí)，熒屏表面產(chǎn)生的靜電容易吸附空氣中的塵埃和油污，形成一層薄膜，圖像的清晰程度和亮度都會(huì)降低；在加油站等易燃易爆場(chǎng)所靜電的危害就更加大。

2005年10月30日，美國(guó)俄亥俄州托利多市，一輛汽車(chē)在加油時(shí)，加油槍爆炸。車(chē)上的乘客正在車(chē)門(mén)邊不遠(yuǎn)，在車(chē)輛完全燃燒起來(lái)之前，他們逃離了車(chē)輛，三名乘客幸免于難。2008年3月5日，路易斯安那州亞歷山卓市，一個(gè)中年人為皮卡車(chē)上的一個(gè)五加侖油桶加油，突然火焰騰飛，車(chē)主誤操作令火勢(shì)變得更大，只得飛速逃離。一個(gè)外國(guó)女l生開(kāi)車(chē)進(jìn)入自助加油站，先把油嘴放入汽車(chē)油箱，接著她回到車(chē)內(nèi)，過(guò)了一會(huì)兒，下車(chē)整理所穿的毛衣，當(dāng)手接觸到油嘴時(shí)，油嘴猛然著火。什么原因引起的事故呢？答案很簡(jiǎn)單——手指上的靜電。在加油過(guò)程中，汽油流動(dòng)，空氣中這時(shí)候往往會(huì)存在蒸汽形式的油分子，當(dāng)家有人整理毛衣時(shí)手指帶靜電，在發(fā)生靜電火花放電時(shí)，靜電能量瞬時(shí)集中釋放，其引燃能力較強(qiáng)，在靜電放電過(guò)程觸及到汽油蒸汽時(shí)，很小的火花就會(huì)產(chǎn)生，當(dāng)他返回去再抓住油槍時(shí)，火星會(huì)從手指上跳到油嘴上，手上的靜電放電點(diǎn)燃了油蒸汽。

3.靜電的防護(hù)措施

在大部分情況下，不產(chǎn)生靜電是不可能的，但產(chǎn)生靜電并非危害所在，危險(xiǎn)在于靜電的積蓄，以及由此產(chǎn)生的靜電電荷的放電。控制靜電的方法就是在發(fā)生靜電火花之前，為彼此分離的電荷提供一條通路，使它們毫無(wú)危害地中和，我們可以采用以下幾種方法：

3.1 靜電控制法

3.1.1 減少靜電荷的產(chǎn)生

靜電事故的基礎(chǔ)條件就是靜電荷的大量產(chǎn)生，所以人為控制和減少其產(chǎn)生，便可人為不存在點(diǎn)火源。在加油站油料通過(guò)管道最后輸運(yùn)到儲(chǔ)罐后，物料速度降為零，此時(shí)的靜電電荷為消散過(guò)程，根據(jù)隨著流速的降低而使靜電消散過(guò)程加強(qiáng)的特點(diǎn)，常在管道中加裝緩沖器，這樣可以大大消除物料在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)積聚的靜電。

3.1.2 降低爆炸性混合物在空氣中的濃度

當(dāng)可燃液體的蒸氣與空氣混合，達(dá)到爆炸極限濃度范圍時(shí)，如遇到火源就會(huì)發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。因此降低爆炸性混合物在空氣中的濃度是有效防止爆炸火災(zāi)等事故發(fā)生的措施。所以可以在爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所安裝通風(fēng)裝置或抽氣換氣裝置，及時(shí)有效地排出爆炸性混合物，把爆炸性混合物的濃度控制在低于爆炸下限，或高于爆炸上限的范圍，防止靜電火花引起爆炸或火災(zāi)事故。

易燃液體在其表面上由于蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣爆炸性混合物的數(shù)量是與溫度密切相關(guān)的，所以，易燃液體還有一個(gè)爆炸溫度極限問(wèn)題。爆炸溫度極限也有爆炸溫度下限和爆炸溫度上限之分。當(dāng)溫度處于這個(gè)下限和上限之間時(shí)，液體蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣混合物的濃度正好在該液體的爆炸濃度極限范圍之內(nèi)，液體的爆炸溫度下限即該液體的閃點(diǎn)。例如，車(chē)用汽油的爆炸溫度是-39～8℃，顯然，把溫度控制在爆炸溫度極限范圍之內(nèi)也是一條防止靜電引起爆炸和火災(zāi)的途徑，但是爆炸性混合物是按照可燃性物質(zhì)的特性、使用量、使用條件以及溫度、壓力和濕度等環(huán)境條件而變化的，因此控制溫度的辦法不能作為唯一的安全措施。

3.1.3 控制降低摩擦速度或流速

對(duì)車(chē)用燃油這種烴類(lèi)燃油在管道中的流速應(yīng)進(jìn)行控制，使其不大于表1中的規(guī)定。

改變注油方式或改變鶴管的形狀，當(dāng)往油箱、油罐注油時(shí)應(yīng)從底部壓人，避免沖擊和飛濺，可減少境地產(chǎn)生。當(dāng)從頂部往油箱、油罐注油時(shí)，可改變鶴管的形式或?qū)⒆⒐懿宓降撞浚詼p少飛濺，進(jìn)而消除靜電，消除油罐或管道內(nèi)的雜質(zhì)或積水，以利于消除靜電。

3.1.4 控制加油站工作人員的人體靜電

在加油站的加油人員，應(yīng)先接觸設(shè)備在安全區(qū)內(nèi)的金屬接地棒，以便及時(shí)消除人體電位，然后再進(jìn)行操作。穿防靜電鞋，穿防靜電工作服，防靜電工作服可以降低人體靜電電位，可以避免服裝帶高電位所引起的災(zāi)害。

3.1.5 靜電泄露法

防靜電接地。接地是防止靜電的有效方法，接地能防靜電積累，操作安裝都比較簡(jiǎn)便，加油站里的輸油管道及油罐均應(yīng)接地，油槽車(chē)卸油時(shí)應(yīng)通過(guò)防靜電夾接地，油罐區(qū)內(nèi)的呼吸閥、卸油口均需接地，靜電接地可以作為防雷保護(hù)及電氣漏電保護(hù)作用，接地電阻值應(yīng)按其中最小值確定，但是需要注意的是接地并非萬(wàn)無(wú)一失的方法，接地并不能防止、抑制靜電的產(chǎn)生，而且采用接地方法也不能防止絕緣體帶電。接地線安裝好后，應(yīng)對(duì)其作定期檢查，檢查接地線有沒(méi)有損傷，螺栓有無(wú)松動(dòng)，同時(shí)掌握接地電阻的變化。

4、結(jié)束語(yǔ)

為了防止加油站因靜電而引發(fā)的火災(zāi)與爆炸事故，必須對(duì)靜電進(jìn)行控制或消除，不能光想著完全消除靜電電荷的產(chǎn)生而是應(yīng)該控制各項(xiàng)指標(biāo)，此外，也要加強(qiáng)組織管理，要使操作人員具有油品靜電基本知識(shí)，建立設(shè)備接地等措施，也要加強(qiáng)靜電安全的宣傳教育，使加油站不因靜電而引起事故。