静电危害及防护

第四章 静电危害及其防护

静电是由物体间的相互摩擦或感应而产生的。石油化工生产过程中，气体、液体、粉体的输送、排出，液体的混合、搅拌、过滤、喷涂，固体的粉碎、研磨，粉尘的混合、筛分等，都会产生静电，有时静电电压高达数万伏，对静电防护稍有疏忽，就可能导致火灾、爆炸和人身触电，有时则干扰正常生产和影响产品质量，因此，我们有必要了解静电产生的原因及可能造成的危害，并采取切实可行的防护措施。

第一节 静电的产生及危害

当两种不同性质的物体相互摩擦或紧密接触后迅速剥离时，由于它们对电子的吸引力大小各不相同，就会发生电子转移。一物失去部分电子而带正电，另一物获得部分电子而带负电。如果该物体与大地绝缘，则电荷无法泄漏，停留在物体的内部或表面呈相对静止状态，这种电荷就称静电。

一、静电产生的原因 静电产生的原因很多，但主要可以从物质内部特性和外界条件的影响两个方面来说明。 (一)内部特性 1．物质的逸出功不同 由于不同物质使电子脱离原来物体表面所需外界做的功(称为逸出功)不同，因此，当它们两者紧密接触时，在接触面上就会发生电子转移，逸出功小的物质失去电子而带正电荷，逸出功大的物质则得到电子而带负电荷。各种物质电子逸出功的不同是产生静电的基础。 2．物质的电阻率不同 静电的产生和物质的导电性能有很大关系，它以电阻率来表示。电阻率越小，导电性能越好。根据大量实验得出的结论，物质的电阻率小于106Ω·cm时，因其本身具有较好的导电性能，静电将很快泄漏。大于106Ω·cm且小于1010Ω·cm的物质，通常带电量是不大的，不易产生静电。大于1010Ω·cm且小于1015Ω·cm的物质最易带静电，是防静电工作的重点对象。如汽油、苯、乙醚等，它们的电阻率在大于1011Ω·cm且小于1015Ω·cm之间，静电很容易产生并积聚。但当电阻率大于1015Ω·cm时，物质就不易产生静电，可一旦产生静电，就难以消除。因此，电阻率的大小是静电能否积聚的条件。 必须指出，水是静电的良导体，但当少量水夹在绝缘油品中，因为水滴与油品相对流动时要产生静电，反而会使油品静电量增加。金属是良导体，但当它与大地绝缘时，就和绝缘体一样，也会带有静电。 3．介电常数不同 介电常数也称电容率，是决定电容的一个主要因素。在具体配置条件下，物体的电容与电阻结合起来，决定了静电的消散规律，是影响电荷积聚的另一因素。对于液体，介电常数大的一般电阻率低。如果液体相对介电常数大于20，并以“连续相”存在及接地，一般来说，不管是输送还是储运，都不大可能积聚静电。 (二)外部作用条件 1．紧密接触与迅速分离 两种不同的物质通过紧密接触与迅速分离的过程，将外部能量转变为静电能量，并贮存于物质之中。其主要表现形式除摩擦外，还有撕裂、剥离、拉伸、加捻、撞击、挤压、过滤及粉碎等。 2．附着带电 某种极性离子或自由电子附着在与大地绝缘的物体上，也能使该物体呈带静电的现象。人在有带电微粒的场合活动后，由于带电微粒吸附于人体，因而也

第二节 防止静电危害的基本措施

防止静电危害一方面要控制静电的产生，另一方面要防止静电的积累。控制静电的产生主要是控制工艺过程和控制工艺过程中所用材料的选择；控制静电的积累主要是设法加速静电的泄漏和中和，使静电不超过安全限度。接地、增湿、加入抗静电剂等均属于加速静电泄漏的方法，运用感应中和器、外接电源式中和器、放射线中和器等装置消除静电危害的方法均属于加速静电中和的方法。

一、工艺控制法 工艺控制法就是从工艺流程、设备结构、材料选择和操作管理等方面采取措施，限制静电的产生或控制静电的积累，使之达不到危险的程度。 (一)限制输送速度 降低物料移动中的摩擦速度或液体物料在管道中的流速等工作参数，可限制静电的产生。例如，油品在管道中流动所产生的流动电流或电荷密度的饱和值近似与油品流速的二次方成正比，所以对液体物料来说，控制流速是减少静电电荷产生的有效办法。 (二)加快静电电荷的逸散 在产生静电的任何工艺过程中，总是包含着产生和逸散两个区域。逸散就是指电荷自带电体上泄漏消散。 1．缓冲器 输送液体物料时，在管道末端加缓冲器，以利用流速减慢时消散显著的特点，使带电的液体通过管道进入贮罐之前，先进入缓冲器内“缓冲”一段时间，将大部分电荷在这段时间里逸散，从而大大减少了进入贮罐的电荷。 2．静置时间 经输油管注入贮罐的液体带入一定的静电荷，根据同性相斥的原理，液体内的电荷将向器壁、液面集中并泄人大地，此过程需一定时间，因此石油产品送入贮罐后，应静置一段时间后才能进行检尺、采样等工作。静置时间应符合表4—2的规定。

表4—2 静置时间表 单位：min

(三)消除产生静电的附加源 产生静电的附加源如液流的喷溅、容器底部积水受到注入流的搅拌、在液体或粉体内夹入空气或气泡、粉尘在料斗或料仓内冲击、液体或粉体的混合搅动等。只要采取相应的措施，就可以减少静电的产生。 (1)为了避免液体在容器内喷溅，应从底部注油或将油管延伸至容器底部液面下。 (2)为了减轻从油槽车顶部注油时的冲击，从而减少注油时产生的静电，应改变注油管出口处的几何形状，见图4—1。这样做对降低油槽内油面的电位有一定的效果。

图4—1 注油管头示意图

(3)为了降低罐内油面电位，过滤器不宜离管出口太近。一般要求从罐内到出口有30s的缓冲时间，如满足不了则要配置缓冲器或其它防静电措施。 3．消除杂质 油罐或管道内混有杂质时，有类似粉体起电的作用，静电发生量将增大。实践证明，油中含水5％，会使起电效应增大10～50倍。 油品采用空气调合也是很不安全的。石油产品在生产输送中，要避免水、空气及其它杂质与油品之间以及不同油品之间相混合。 在粉体输送过程中，要防止尘垢、杂物落人料斗，料斗应有斜面，以减少冲击。并要除掉粉体内的杂质，因为各种杂质的沉降速度不一致，会形成二次分离，产生带电尘雾，在悬浮的粒子中易造成火花放电。 4．降低爆炸性混合物浓度 降低爆炸性混合物浓度，可消除或减轻爆炸性混合物；也可以在危险场所充填惰性气体，如二氧化碳和氮气等，隔绝空气或稀释爆炸性混合物，以达到防火防爆的目的。 (四)材料的选用 一种材料与不同种类的其它材料接触而后分离时，其上静电电荷的数量和极性是随其它材料不同而不同的。因此，在存在摩擦且容易产生静电的场合，可以人为地使生产物料与不同材料制成的设备发生摩擦，并且与一种材料制成的设备发生摩擦时物料带正电，而与另一种材料制成的设备摩擦时物料带负电，以使得物料上的静电互相抵消，从而消除静电的危害。 (五)适当安排物料的投入顺序 在某些搅拌工艺过程中，适当安排加料顺序，可降低静电的危害性。例如，在某液浆搅拌过程中，先加入汽油及其它溶质搅拌时，液浆表面电压小于400V，而最后加入汽油时，液浆表面电压则高达10kV以上。

二、静电泄漏法 (一)接地 接地是消除静电危害简单易行而且十分有效的方法。接地可以将带电体上的静电荷通过接地装置或接地导体，较迅速地引人大地，从而消除了静电荷在带电体上积聚。 1．接地对象 (1)在易燃易爆场所，凡能产生静电的所有金属容器、输送机械、管道、工艺设备等。 (2)输送油类等可燃液体的管道、贮罐、漏斗、过滤器以及其它有关的金属设备或物体。 (3)处理可燃气体或物质的机械外壳、转动的辊筒及一些金属设备。 (4)加油栈台、油槽车、油船体、铁路轨道、浮顶油罐。 (5)采用绝缘管道输送物料能产生静电的情况，在管道外的金属屏蔽层应接地，最好采用内壁衬有铜丝网的软管并接地。 2．接地方式 (1)油罐罐壁用焊接钢筋或扁钢接地。 (2)注油金属喷嘴与绝缘输油软管应先搭接后接地。 (3)铁路轨道、输油管道、金属栈桥和卸油台等的始末端和分支处应每隔50m有一处接地。 (4)输油软管或软筒上缠绕的金属件也应接地。 (5)贮油罐的输入输出管间如有一定距离时，应先用连接件搭接后接地。 (6)在可燃液体注入容器时，注入器件(如漏斗、喷嘴)应接地。 (二)增湿 带电体在自然环境中放置，其所带有的静电荷会自行逸散。逸散的快慢与介质的表面电阻率和体积电阻率有很大关系，而介质的电阻率又和环境的湿度有关。提高环境的相对湿度，不只是加快静电的泄漏，还能提高爆炸性混合物的最小引燃能量。为此，在产生静电的生产场所，可安装空调设备、喷雾器或挂湿布片来提高空气湿度，降低或消除静电的危害。从消除静电危害角度考虑，控制相对湿度在70％以上为宜。 (三)加抗静电剂 对于表面不易吸湿的化纤和塑料物质，可以采用各种抗静电剂，其主要成分是以油脂为原料的表面活性剂，能赋予物体表面以吸湿性(亲水性)和电离性，从而增强导电性能，加速静电泄漏。

三、静电消除器(静电中和法) 静电消除器是指将气体分子进行电离，从而产生消除静电所必要的离子的装置。它是防止绝缘体带电的有效设备。当带电物体的附近安装静电消除器时，静电消除器产生的与带电物体极性相反的离子便向带电物体移动，并与带电物体的电荷进行中和，从而达到消除静电的目的。根据消除静电原理和要求不同，静电消除器分为以下三种类型： (一)自感应式静电消除器 它是利用带电体的电荷与被感应放电针之间发生电晕放电，使空气被电离的方法来中和静电。这种消除器结构简单，容易制作，价格低，便于维修，本身不易成为引火源，是一种安全性较高的消电装置，对于不要求将静电消除得太干净的场合较为适用。 (二)外接电源式静电消除器 为了达到快速消除静电的效果，可在放电针上加上交、直流高压，使放电针与接地体之间形成强电场，这样就加强了电晕放电，增强了空气电离，达到中和静电的效果。外接电源式静电消除器比自感应式静电消除器消电彻底，但容易使带电体载上反极性的静电。 (三)放射线式静电消除器 利用放射性材料使空气电离，达到中和静电的目的。放射性材料尤其是。射线对空气电离效果极佳，因此消除静电的效果也很好。这种消除器结构简单，不要求有外接电源，而且工作时又不产生火花，适用于有火灾和爆炸危险的场所。

四、防止人体带电 人体带电除了能使人体遭到电击和对安全生产造成威胁外，还能在精密仪器或电子器件生产中造成质量事故，为此必须解决人体带电对工业生产的危害。 (一)人体接地 (1)在人体必须接地的场所，应装设金属接地棒—消电装置，工作人员随时用手接触接地棒，以消除人体所带有的静电。在坐着工作的场合，工作人员可佩带接地的腕带。 (2)在有静电危害的场所，应注意着装，穿戴防静电工作服、鞋和手套，不得穿用化纤衣物。 (二)工作地面导电化 特殊危险场所的工作地面应是导电性的或造成导电性条件，如洒水或铺设导电地板。 (三)安全操作 (1)工作中应尽量不搞可使人体带电的活动。如接近或接触带电体；在存在爆炸危险且可燃物的最小点火能量较小的危险场所内穿脱衣服、鞋帽及剧烈活动，因为这些动作可能引起火灾爆炸事故。 (2)在有静电危险的场所，不得携带与工作无关的金属物品，如钥匙、硬币、手表、戒指等，也不许穿带钉子鞋等进入现场。 (3)不准使用化纤材料制作的拖布或抹布擦洗物体或地面。