靜電火災產生機理與防護路徑

過利兵

摘要：由于靜電在工業生產的過程中會不斷集聚，最后造成放電。文章將從靜電火災爆炸出發，分析工業生產過程中的靜電火災危險，并為預防這一火災危險提供建設性的意見。

關鍵詞：靜電火災;產生機理;防護路徑

靜電是一種十分普遍的電荷現象，它普遍存在于人們的日常生活中。比如，冬季人們雙手相握時感受到的輕微電擊和更換晴綸材質外衣時所發出的火花，這都是靜電現象。當前，在科技發展過程中靜電與人們的生活息息相關，在復印、紡紗和除塵等工業行業中，靜電發揮著重要的作用。雖然靜電對人們的生活有重要的影響，但是因靜電所引發的火災和爆炸給人們帶來了極大的危害。據統計，因靜電而帶來的火災數量已經超過了火災總數的三成，尤其是在工業塑料行業和石油工業領域尤為嚴重。

1? 靜電火災的危險性分析

1.1? 靜電放電的概念定義

高電壓和靜電場是發生靜電時所產生的主要現象。氣體的電解質數量比固體和液體較少，因此當電場強度超過電解質的絕緣時，氣體放電，出現靜電現象。

1.2? 靜電放電的類型分析

靜電放電分為空中放電和表面放電，空中放電又分為電暈放電、火花放電和刷形放電。除了電荷數量外，它們在本質上是相同的。通常情況下，距離較遠的電極之間出現電暈放電，電暈放電反應所造成的危險相對較小。刷形放電時，電通路在電流擊穿空氣時形成，放電能量相對較大，所造成危險事故的可能性也更大。火花放電多發生在金屬物體之上，放電時也會出現多條電路，導致燃燒的發生。從放電類型來看，靜電放電類型中的火花放電能量較大，更容易引起靜電火災[1]。

1.3? 靜電火災的種類分析

（1）加油站、過濾器等設備極容易出現靜電現象，因此需要提前做好接地裝置的設置，一旦出現靜電，裝置能夠迅速將所產生的電能導入地下。在接地裝置的設置過程中，接地裝置絕對不能與設備所冒出的液體蒸氣相靠近，二者之間必須保持一段距離。并且，接地裝置中的電阻必須要小于10Ω，才能保證接地裝置的效果。除此之外，為了防止接地體出現腐蝕現象，敷設在地下的接地裝置部分可以采用銅或鍍鋅的材料來制作，以對抗腐蝕性強的土壤，而不應采用涂防腐油漆的方式，否則將會出現土壤污染。

（2）為了防止出現因靜電放電而產生燃燒爆炸的安全問題，可以利用金屬導體來連接管道和容器，以消除電位差;或是在連接處纏繞金屬尋線來消除非導體管道的電位差。

（3）為了防止靜電現象的發生，相關工作人員可以將導電性較好的填料和防靜電劑加入到生產物質和材料之中，或是在其表面涂抹靜電劑，可以有效降低電阻，提高導電能力，防止火災危險。

（4）限制易燃液體、氣體的流速和降低摩擦部位的摩擦強度是抑制和預防靜電現象產生，從而防止火災的可靠方法。比如，降低在管道中流動的液體的流速以達到預防靜電的效果;或者是在傳動裝置中，利用三角皮帶來傳動材料，以減少物質之間的摩擦面積，降低摩擦強度，減輕靜電產生的影響。

（5）對于盛有高壓水蒸氣或者可燃氣體的容器來說，其密封性是必須嚴格檢查的關鍵點，要保證容器絕對密封，謹防出現氣體噴射的情況。為防止易燃液體在灌注的過程中出現因泄漏而引起的爆炸事故，相關工作人員必須時刻謹記“輕取輕放”的原則，利用導管沿容器壁伸至底部，使液體慢慢注入到相應的容器之中。并且，在對液體進行采樣、過濾、攪拌等進一步加工之前，還要將液體靜置一段時間，否則容易存在因靜電發生爆炸的危險。除此之外，在此過程中相關工作人員還要注意金屬器具的操作使用，必須要使用已接地的金屬器具。最后，要注意清潔劑的選用，決不能使用易燃液體。

（6）由于某些生產場所具有較多的易燃易爆物品，因此，安全隱患較多，那么對于設備容器和管道的檢查則要更加嚴格，謹防出現漏氣漏油的現象。與此同時，還要加強通風、勤做清潔，使場所內部的粉塵濃度、可燃蒸氣濃度能夠有效降低。而相關工作人員在進入相關生產場所時，也要注意攜帶物品的安全性，不能攜帶容易產生靜電的、易燃易爆的危險品。

（7）空氣的相對濕度與空氣導電性相關，空氣的濕度越低，導電性則越低。因此，為了防止電荷聚焦產生靜電，相關工作人員可以使用旋轉式風扇噴霧器，由屋外向屋內噴射水霧，達到提高空氣濕度的效果。

（8）相關工作人員在進入易燃易爆等危險性較高的工作場所之前，要提前導除自身所帶的靜電，可以采用觸摸接地金屬器件的方法。除此之外，相關工作人員還應當檢查自身的穿著，避免穿化纖材質的衣服和導電性能較差的膠底鞋，最大程度減少因人體自身的靜電而導致該場所發生火災的可能性，也最大程度降低人在靠近高壓電體時被電擊受傷的可能性。

（9）通過分散靜電荷可以達到防止靜電的效果。因此，工作人員可以安裝放電針，使存在大量靜電的場所內的空氣游離，以此來防止靜電火災。但是，由于放電針的電壓遠超于人體安全電壓，所以在放電針安裝之前，一定要做好安全防護，以防出現意外。

（10）為防止電荷放電而對人體造成傷害，可以采用金屬屏蔽法和惰性保護法來預防靜電的發生。金屬屏蔽法是利用金屬導體來屏蔽電體，從而降低電荷;而惰性氣體保護法則是通過將惰性氣體輸入到管道和儲罐中，來防止運輸時管道出現靜電爆炸的情況，兩者都起到了預防靜電火花的良好效果。

2? 靜電火災的產生機理分析

2.1? 靜電火災的產生原因

摩擦起電和感應起電是靜電起電的主要形式。不同物體之間接觸摩擦，然后分離，是靜電摩擦起電的主要過程。尤其是在物體分離的過程中會形成電荷，從而出現帶電現象，這一現象在工業生產過程中，尤其是產品在傳動皮帶上滑動時十分常見。當帶電現象出現時，電荷還會不斷堆積，在一定條件下出現火花。如果此時生產工廠內部存在像粉塵一類的易燃物質，就可能出現爆炸和燃燒的情況。靜電帶電體使非帶電體感應起電，比如，雷雨天氣時，由于石油罐內部的電荷不平衡從而引起電流，進而形成火花引爆可燃物體。

靜電火花只有在一定的條件下才會引起靜電火災。首先，要有產生和積累靜電的條件，只有在能夠產生并積累靜電荷的環境條件下，自身帶電的物體與其他物體相接觸才能出現靜電起電的情況，并且也只有當靜電積累到一定程度時，靜電才能夠將空氣介質擊穿出現放電的現象。其次，靜電放電容量要足夠大，只有能量高于可燃物最低點火能量時，可燃物才會出現燃燒現象，靜電才會使可燃物成為引火源。最后，周圍應當存在可燃氣體、液體或者是粉塵一類的可燃物，才會導致靜電火災[2]。

2.2? 靜電引起火災的條件分析

火災爆炸并不是隨意形成的，由靜電引起的火災爆炸只有滿足以下幾個條件后才會出現。一是要具備產生靜電電荷的條件;二是電壓要足夠高，達到產生火花放電現象的標準;三是要有合適的間隙，為火花放電提供環境;四是周圍環境內有易燃易爆混合物;最后是放電火花能量足夠大，引燃易燃易爆物品。只有在滿足這五個條件時，才會出現火災爆炸事故。為了防止出現靜電火災，我們需要從預防的角度出發，盡可能對靜電聚集進行控制，從根源上降低發生火災的可能性。當然，部分場所內的靜電是無法完全消除的，但是我們也應當盡可能減少易爆性混合物的堆積，做好預防和控制。

只有爆炸性混合物的最小點火能低于靜電火花最大能量時，才會出現因靜電火花釋放能量而導致的火災爆炸事故。

引爆多數混合爆炸性材料是靜電火花能量集中釋放所產生的嚴重后果。雖然放電方式會因電荷的集中程度不同而使爆炸的嚴重程度有所差異，但是想要準確地把握電荷集中程度仍然是十分困難的。因此，當前我們只能通過加強對容易造成靜電聚集的場所和有爆炸性混合物的危險場所進行重點關注、重點預防，才能更好地預防靜電火災爆炸災難的出現。

2.3? 靜電火災的重點隱患及危險場所

只有在可燃物、爆炸物混合系本身成為靜電的聚集來源，或者是爆炸混合系與靜電的產生并無直接聯系的情況下，才可能同時滿足造成靜電聚集和環境有爆炸性混合物的情況。比如，沖刷、運輸可燃物體;助燃氣體、可燃氣體混合，超過爆炸極限;與空氣混合的易燃氣體的工作溫度遠超閃點溫度;可燃性粉塵與空氣混合達到爆炸極限;出現霧化反應的可燃液體與空氣混合，這是導致靜電爆炸的主要因素。

靜電火花放電主要在以下幾個危險場所產生：一是易燃液體的輸送。流動液體中的電荷通常不會顯示出較高的靜電電位。因為電荷受液體電容較大的影響，輸送管線出口是易燃液體與空氣接觸的空間部位帶電。二是易燃液體的裝卸和儲存。靜電會隨著易燃液體自液面流入貯管、槽車內壁，再由接地裝置導走。這導致液面作業容易出現火災隱患，因此要加強防控，以防在裝置不完好的情況下出現火災。三是易燃氣體的流送。空氣混入易燃氣體，如果不能及時處理，可能會在管道的放電過程中出現靜電反應。因此，為了防止出現泄漏面造成靜電火災爆炸事故的發生，需要提前對閥門、泄漏面等部位做好勢體連接工作和高壓噴射工作。

3? 靜電火災的防護路徑分析

3.1? 加強設備監管，確保符合管理要求

3.1.1? 管道儲罐設備監管

為了保證靜電能夠迅速導入地下，一定要裝好接地裝置。在裝置的具體安裝過程中，裝置電阻應當小于10Ω，以保證液體蒸氣與接地裝置保持一定的距離。設在地下部分的裝置表面不需要涂防腐油漆，以防止造成土壤污染，如果土壤的腐蝕性較強，可以采用銅和鍍鋅的接地體來制作接地裝置。

3.1.2? 消除部件點位差異

可以采用金屬導體在設備之間和設備與管道之間容易產生靜電放電現象的部位進行連接，以盡量消除電位差，阻止因靜電放電而引起設備燃燒。如果要消除非導體管道的電位差，則在管道內壁纏繞金屬尋線。

3.1.3? 摻入適當防靜電劑

為降低導電性較差的物質的電阻，可以在其表面涂抹防靜電劑或是摻入導電性較好的材料，以此消除靜電火災危險。

3.2? 規范管理流程，科學消防作業模式

3.2.1? 減少摩擦，預防靜電

抑制靜電反應產生，還可以采用減少摩擦部位面積和降低摩擦強度的方法。比如，在傳動裝置中為避免因為平面皮帶摩擦較大而產生靜電反應，可以采用三角皮帶或者直接利用軸轉動的方法來減少靜電的產生。除此之外，降低可燃氣體和易燃液體的管道流速，也能達到這一效果。

3.2.2? 加強密封，避免爆炸

為防止出現噴射現象，對于可燃氣體容器的密封性和盛有高壓水蒸氣容器的密封性一定要著重強調、嚴格檢查。并且在液體的傾倒過程中，應當采用導管引導液體從容器的底部流出的方法，等液體靜止一段時間后再進一步對液體進行過濾、測量等加工，否則直接傾倒可能會引起液體泄漏，進而導致爆炸事故的產生。與此同時，在液體的取用過程中，也應當做到輕拿輕放，其操作過程中也必須使用已接地的金屬容器。最后，嚴禁采用易燃液體做清潔劑。

3.2.3? 優化消防作業流程

為防止靜電的產生與積聚，可以增大空氣的濕度，通過采用向空氣中噴射水霧的方法，使空氣的導電性能得到加強。但值得注意的是，噴射水霧時應當結合場所的具體情況，如果場所內存在大量的易燃易爆蒸汽，那么噴射方向應當由外向內噴射。

3.3? 深化場所管控，定期開展安全檢查

3.3.1? 嚴格管控重點場所

嚴防設備、容器和管道漏油、漏氣。對于危險場所，必須做好粉塵的打掃，并加強通風，以降低可燃氣體和液體的濃度。并且，進入該場所時，嚴禁攜帶易燃易爆危險品。

3.3.2? 設置接地金屬器件

對于工作人員來說，如果工作場所是在危險性較高的區域，那么應當提前導除人體所帶的靜電。除此之外，工作人員在工作時不能穿導電性能較低的膠底鞋和化纖衣物，以防止被高壓電擊中。

3.3.3? 設置靜電消除裝置

設置安裝電針作為靜電荷消除器，以防止中和靜電荷的積聚。在電針的安裝過程中，還應當注意電壓較高的情況。為防止出現靜電傷人的現象，一定要提前做好完善的安全措施。

3.3.4? 采取金屬屏蔽法

為防止出現靜電荷擊傷人體，可以采用金屬屏蔽法，用金屬導體將帶電體進行屏蔽和隔離。此外，還可以將二氧化碳、氮氣等惰性氣體注入到正在運輸的易燃易爆液體和氣體中，以防止出靜電火花爆燃事故。

3.4? 改進生產工藝，減少靜電電荷產生

減少靜電電荷的產生，應當從源頭上進行控制。從靜電起電的具體過程來看，帶電材料的摩擦和感應是決定性因素，因此我們需要深入考慮這方面的因素[4]。

3.4.1? 正確選擇材料

摩擦材料不同，電荷正負極性不同，因此為了減少摩擦帶電，按靜電序列選擇絕緣體在9Ω以下的固體材料，以抵消在摩擦過程中所產生的正負電荷。

3.4.2? 改進生產工藝

濕法生產是降低物體摩擦速度和液體流動速度的有效方法，通過提高空氣的相對濕度和預防液體飛濺措施，可以有效減少靜電荷的產生。

3.5? 減少可燃物質，降低現場安全隱患

3.5.1? 用非可燃物取代易燃物

由于閃點較低的有機溶劑和易燃液體被普遍使用于石油化工生產領域之中，這些在常溫常壓下也會形成爆炸性混合物的氣體和液體帶來了巨大的潛在危機。因此，可以使用非可燃性洗滌劑（如苛性鉀、磷酸三鈉、碳酸鈉）水溶液進行代替，以降低風險。

3.5.2? 減少氧氣含量

填充氮氣減少氧氣含量;利用氦氣填充金屬粉塵，降低粉塵與空氣結合形成爆炸性混合物的可能性。因為惰性氣體的填充可以降低氧氣的含量，從而降低火災危險的可能性。當然，強制通風也能夠降低混合物的濃度。

4? 結語

事實上，靜電對于工農業生產具有極大的積極作用，比如，靜電驅蟲、靜電噴漆等工農業生產過程中的重要手段。但是，靜電的存在也會帶來一定程度上的危害，極有可能存在因靜電放電而造成火災事故的現象。隨著工業社會的不斷發展，靜電火災的危險性不斷上升，為了降低危險，提高消防工作的質量，本文從靜電火災的產生機理出發，對如何做好防護工作進行了全面的思考，以提供參考。

參考文獻：

[1]劉喜蓮，彭天翔.淺談靜電火災的成因[J].現代物理知識，2004（04）：42.

[2]張學楷.論接地防靜電火災的效力及必不可少的配合措施[J].消防科技，1995（04）：29-31.

[3]張學楷.防靜電火災的常用措施[J].電氣時代，1995（11）：15-16.

[4]黃永文.靜電火災事故的調查分析[J].武警學院學報，2010，26

（02）：84-85.

[5]張小芹，程高平.一起靜電引發的重大火災事故調查及思考[J].消防科學與技術，2020，39（11）：1615-1617.

The mechanism of

electrostatic fire and protection methods

Guo Libing

Fire and Rescue Section of Haian City

Abstract：As static electricity collects in the process of industrial production， it will eventually cause discharge. In this paper， we will analyze the electrostatic fire hazard in industrial production process from electrostatic fire explosion and provide constructive suggestions to prevent this fire hazard.

Keywords：electrostatic fire; generation mechanism; protection methods