輸油站靜電來源分析及防靜電措施

羅積軍

【摘要】靜電問題一直威脅著輸油站安全運行，油品運輸與儲存涉及加溫、加壓處理，其與運行設備、管道摩擦接觸中產生的靜電火花累積到一定的量，易發生火災或爆炸事故。本文首先說明了輸油站靜電的危害性，然后分析了輸油站靜電來源，最后探討了輸油站防靜電措施。

【關鍵詞】輸油站；靜電；防靜電；跨接；雷擊

一、 輸油站靜電的危害性分析

由于輸油站設備眾多，管線連接面、密封面、排污孔等數量較多，當存在設備故障或者事故的情況下，油品泄漏的可能性較大，尤其是工藝區油品泄漏后易形成可引燃或引爆的油氣區。根據統計表明，10%～ 20%的瓦斯意外燃爆事故是由于靜電放電引起的，因此對于瓦斯等可燃氣體的靜電安全及其評估應給予足夠的重視。

（一）靜電放電產生火花

靜電放電（ESD）是指帶電體周圍的場強超過周圍介質的絕緣擊穿場強時，因介質電離而使帶電體上的靜電荷部分或全部消失的現象。靜電放電分電暈放電、火花放電、刷形放電、沿面放電四種類型，由于輸油站裝置區均為金屬設備，且設備多棱角，因此在輸油站裝置區易發生危險性較大的火花放電。火花放電發生在兩個帶電導體的間隙中，通常是金屬，是一種典型的強烈電容性放電，火花產生引燃的能力主要取決于它的能量W。當放電能量大于可燃蒸汽最低點火能（MIE）時則引發靜電災害事故。

或者

式中，W表示放電能量，單位為J；C表示放電物體間的電容，單位為F；V表示放電物體間的電壓，單位為V；Q表示靜電放電電量，單位為C。

（二）靜電災害隱患

靜電放電形成火源，進而形成事故需要四個方面的因素：必須存在電荷分離的有效形式；必須存在積聚分離電荷的條件，并保持一定的電位差；靜電放電釋放的能量足夠大；靜電放電必須發生在可引燃的混合物。就輸油站來講，存在含空氣的油氣空管段和容器，也存在油品泄漏形成動態高濃度油氣區的可能，在防靜電措施失效后也存在靜電火花放電的可能，所以輸油站客觀存在靜電災害發生的隱患。

二、輸油站靜電來源分析

（一）儲運過程中產生的靜電

在輸送過程中，油品作為導電率較低的碳氫化合物，與管道內壁、閥件和彎頭處產生磨擦、碰撞、搖晃時，容易發生電荷分離，使管道失去電子帶正電荷，原油帶負電荷，從而產生靜電；油品流經過濾器與泵式系統，沿途發生灌裝噴濺、沖擊罐壁時，因流體分離流速過快，也會產生靜電。

（二）油品自帶靜電

當油品電導率在 10-12～10-11 s/m 時，其自身會產生并攜帶大量靜電荷，危險性很高；當油品電導率超過10-9 s/m，其電導率較高，靜電荷容易泄漏，由于自身所帶靜電荷很少，油品靜電危險性隨之降低。特別是高電阻油品，摻入水分后，在管道或儲罐中具有攜帶較高靜電的可能。

（三）雷云感應

靜電感應容易引來雷電襲擊，在雷雨天氣，輸油站管道金屬設施頂部會感應產生大量相反電荷。隨著雷云放電，頂部大量電荷失去約束，如果此時沒接地或接地不良，會形成非常危險的聚集電荷，將沿著金屬管道向四周金屬設施放電產生火花，危險性極大。

（四）人體產生靜電

一般人體帶電為2～4kV，常見的纖維毛衣脫下時，產生的靜電超過10kV。輸油站工作人員在現場活動中，與外在各種介質間摩擦接觸，可產生1～10kV的靜電，產生火花的能量可達20mJ；此外，人通過帶電微粒吸附、感應也可能帶電，因此，對工作人員防護靜電十分必要。

三、 輸油站防靜電措施

（一）管道設備防護

控制油品流速、流態的急變是減少靜電荷產生的一個有效措施。油品的流速與管徑應滿足以下關系：v2d<0.64（其中，v 為平均流速，m/s；d 為管道直徑，m）。采用該公式可計算管道所允許的最大流速，盡量避免在管道不平、彎角或徑變處，超過流速臨界而造成靜電危害。

在輸油站管道設備處，設置靜電接地和靜電跨接（見下圖），防止靜電電位差，而產生放電。

（二）防范雷擊

1、 在雷電雨天情況下，輸油站管道、儀器儀表外殼會聚集電荷，因此應當確保這些設備材質質量較高。在陰極保護下，當防雷、電氣保護、防雜散電流、電磁屏蔽等的接地系統有電氣連接時，不必靜電接地。

2、改善儲油罐結構，安裝雷電預警系統和避雷針：①儲油罐內壁嚴格按照相關標準規定粉刷涂料，可以有效消除靜電放電的產生；②灌頂采取噴淋技術，可在延緩硫腐蝕的同時，降低儲罐溫度；③設置接地跨接，加速靜電泄漏，使靜電難以大量聚集；④加強對儲罐體的檢查，一旦發現缺陷及時維修。

3、設置地下油罐，可直接有效地避免雷擊產生的靜電危害，油罐灌頂覆蓋土厚度大于 0.5 m，罐坑周圍應填厚度為 25 cm 的粗砂，下罐后，再回填 15 cm

的細砂夯實。該類油罐既可以避免地面上油罐因溫度的升高，產生原油損耗，又可以避免雷電的襲擊，大大降低了雷電的危害。

（三）避免油品與水、空氣混入

在不同閃點油品相混或者油品中混入水的情況下，與空氣接觸時，會大大增加靜電產生的可能性，相關研究試驗結果表明：當油品含水率為 5%時，會產生

15～60 倍的靜電效應，因此要減小油品與水的接觸。儲罐通風會瞬間增加靜電發生概率，為了盡量避免油品與空氣結合，可以采取在灌頂充填惰性氣體防止油品與空氣中的可燃氣體的接觸摻混，從而降低靜電帶來的危害。

（四）導走產生的靜電

1、輸油生產設備設施靜電接地和靜電跨接

（1）靜電接地與跨接是消除靜電危害最有效的措施。

（2）靜電接地是指設備容器及管線通過金屬導線和接地體與大地聯通而形成等電位，并有最小電阻值。

（3）跨接是指將金屬設備以及各管線之間用金屬導線相連接，形成等電位體。

（4）靜電接地與跨接的目的一是把產生的靜電導走，避免因靜電積聚而引發放電著火；二是人為地使設施設備形成等電體，避免因靜電電位差而造成火花放電。

2、油罐的接地與跨接

對于金屬拱頂油罐，外壁良好接地即可。對于浮頂罐或內浮頂罐，除外壁良好接地外，需將浮頂與罐體、擋雨板與罐頂、活動浮梯與罐頂進行跨接。跨接使用截面不小于25mm2銅絞線。為保證接地安全可靠，油罐接地點應不少于兩點，并應沿罐周均勻或對稱布置，其間距不宜大于 30 m。

3、管線的接地與跨接

（1）輸油生產設施的防靜電接地，直徑大于或等于2. 5 m或容積等于50 m3時，其接地點應設2處以上。上述設備的金屬浮體必須與罐體相連，與地絕緣的部件應接地。

（2）輸送原油的金屬體（ 除埋地管線外） 管道應做防靜電接地。接地的部位如下： 管道在轉彎、變徑和分岔處； 管道在進戶處；直管段每隔100～200 m接地一次，埋地管道應在進戶處接地一次；室內金屬管道和附件通過工藝設備做防靜電接地，附件可不另做跨接。

（五）預防人體靜電

輸油站工作人員應嚴格遵守各項規章制度，穿戴防靜電的服裝、鞋、襪及帽，必要時應該使用腕帶直接靜電接地；同時，還應在防火崗位的出入口配備靜電消除裝置，主要是利用該裝置使空氣電離產生正、負離子對，消除和中和帶電體上的靜電。

結語

綜上，熟悉靜電有關知識，認清其產生原因和對儲運生產與經營的危害，吸取經驗教訓，針對不同情況采取合理有效的措施，切實做好防止靜電工作，以消除靜電引發的火災和爆炸因素，才能確保輸油安全。

參考文獻：

[1]趙偉. 金屬管道法蘭是否需要跨接[J]. 安全. 2011（11）

[2]胡廣霞. 油庫火災爆炸危險性分析及預防措施[J]. 安全. 2011（08）