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加油站静电引发的火灾!附油库加油站静电事故分析及预防措施

2019-7-15  阅读次数:296

一、引言

静电是油库加油站着火爆炸事故主要点火源之一,油库加油站中的油品在储存、运输、输送、装卸等过程中,不可避免地会产生静电。油品本身属于易燃易爆液体,当静电放电能量超过油蒸气的最小引燃能量时,就可引燃引爆油品。因此油库加油站在营运过程中静电的危害是非常大的,研究静电危害的原因,采取工程技术手段和管理对策,是预防和避免静电事故的一项重要任务。
 二、静电事故分析
1、静电产生
根据双电层理论,油品在储存、运输、输送、装卸等过程中,不可避免地发生流动、搅拌、沉降、过滤、摇晃、喷射、飞溅、冲刷及发泡等接触、摩擦、分离的相对运动而产生静电。
按油品的运动形式分为流动带电、喷射带电、冲击带电和沉降带电等。液体流动带电是油品在储运作业中常见的带电形式。油品在金属管道在流动过程中,由于油品的流动使原来的双电层发生了变化,油品中的电荷被带走时,原来管壁内侧被束缚的电荷,由于相反电荷的离去而跑到管壁外侧成为自由电荷。若金属管线接地,则管线上除去界面双电层所束缚的电荷外,管壁外侧多余电荷被导入大地。喷射带电是油品从喷嘴或管口以束状喷出后,这种束状的油品便与空气连续发生接触与分离现象,使油品带电。加油站喷溅式卸油时就会产生喷射带电。冲击带电是油品从管道出口喷出后遇到壁板时,油品与壁板不断地发生接触和分离现象,与壁板分离后的液体向上飞溅,油珠和物体就分别带上了不同符号的静电荷。如加油站油品的喷溅式卸油,加油枪往汽车油箱加注油品。沉降带电是油料中不同程度含有杂质,如固体颗粒和水分等,杂质会离解成带电离子,因此在水和油的界面处形成双电层,由于悬浮于液体中的微粒沉降时,会使微粒和液体分别带上不同符号的电荷。
另外,油库加油站中的操作人员在危险场所频繁作业和接触设备,可能由于人体活动时,衣服与衣服、人体与衣服摩擦、鞋底与地面或地板摩擦而使人体带电造成事故。
再者,静电感应而造成起电、放电过程,在装油作业中并不少见,如用采样器取样,油面为带电体,如果采样器没有接地,成为独立导体,在采样器接近油面时,就会发生静电感应和放电现象。当采样器进入油层取样时,它又收集了油中部分电荷而成为带电体,提起时,若它与接地的罐口靠近,上述静电感应和放电现象又将重演。
2、静电积聚和放电
当静电产生后,由于容器内的油面上积聚的电荷亦可通过油品向接地的四壁流散,但汽油、柴油等石油产品本身存在着导电性能差和对地电容,所以静电电荷积累是必然的。
静电除流散外,还以放电进行消散,当静电积累到一定程度会在空间放电。放电有电晕放电、刷形放电和火花放电三种形式。电晕放电能量小而分散,引起火灾的几率较小。刷形放电因放电不集中,所以释放的能量也较小,但具有一定的危险性,比电晕放电的灾害几率高。火花放电是两极间的气体被击穿而形成通路,又没有分叉的放电,这时电极有明显的放电集中点,在瞬间内能量集中释放,因而危险性最大。
3、静电灾害的条件
静电灾害是在一定条件下造成的,静电作为火源引起爆炸和燃烧的可归纳为四点:(1)有产生静电的来源;(2)静电得以积聚,并达到足以引起火花放电的静电电压;(3)静电放电的能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量;(4)静电放电火花周围必须有爆炸性的混合物存在。从理论上讲,只要消除其中一个条件就可预防静电事故。但油品在装卸、储运过程中,静电荷的产生、积聚、作业场所形成爆炸性混合物等是客观存在的,因此只有采取措施抑制静电荷的产生、积聚,消除放电火花间隙,加强作业场所的管理,降低爆炸性混合物浓度。
 三、静电火灾爆炸故障树分析
故障树分析方法(FTA)是一种图形演绎法,是从结果到原因描绘事故发生的有向逻辑树分析方法。这种树是一种逻辑分析过程,遵从逻辑学演绎分析原则(即从结果到原因的分析原则)。把系统不希望出现的事件作为故障树的顶事件,用逻辑“与”或“或”门自上而下地分析导致顶事件发生的所有可能的直接原因及相互间的逻辑关系,并由此逐步深入,直到找出事故的基本原因,即为故障树的基本事件。通过油品静电故障树分析,可找出系统存在的薄弱环节,然后进行相应的整改,从而提高油库系统的安全性。
1、油品静电火灾爆炸故障树分析图

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4、结论
通过对故障树的分析,静电火花和油气达到火灾爆炸浓度构成了油品静电火灾爆炸事故的要素。构成油气达到火灾爆炸浓度的三个基本事件X1、X2、X3是单事件的最小径集,其结构重要系数最大,是油品燃爆事故发生的重要条件。由于油气挥发是一个自然过程,只要有挥发的空间,油气自然存在。因此一方面要保证作业区内通风状况良好,另一方面可采用气体浓度报警仪对可能泄漏场所油气混合气的浓度进行监测,一旦接近危险极限即报警,使管理人员立刻采取相应的安全对策措施。X4也是单事件的最小径集,因此应采取相应的措施在危险区域内产生静电放电。油品在装卸储运过程中应避免产生静电积聚,或尽量减少静电产生和积聚。为了保证油品静电导除,接地导体的接地应良好,应使防静电接地装置和接地线等处于正常的工作状态,接地电阻应达到要求。再者应尽量避免进入作业区的人员通过人体静电放电,特别是作业人员应穿上不产生静电的服装和把人体作业时产生的静电及时导走。

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四、消除静电危害的措施
通过以上分析,油品作业过程中防静电措施主要有四个方面:减少静电产生;促进静电流散;避免火花放电;加强安全管理。
1、减少静电产生
(1)控制流速。油品流速愈高,则产生的静电量也愈大,因此控制流速是减少静电产生的有效措施。一般要求灌装油初速度限制在1m/min左右,待油管出口被浸没以后,可适当提高流速。
(2)控制油罐车卸油方式。如果油罐是从顶部喷溅卸油,油品必然冲击罐壁,搅动罐内油品,同时加速油品蒸发、雾化,使容器内油品的静电量急剧增加。采用潜流式灌装油代替喷溅式灌装油,可以减少冲击、喷溅。加油站要求必须密闭卸油,即进油管应距离油罐罐底不大于0.2m,以减少静电量的产生。
(3)减少油品与高起电材质剧烈摩擦。电导率很低的高分子聚合物、丝绸、水、杂质、空气等都是高起电材质。禁止在加油管口、加油枪口加装绸套进行过滤。输油前,注意排放输油系统的水分和杂质,吸入口系统的连接和填料应密封,不让空气吸入。不要用高起电材质制作轻油容器和输油管,不能用非导电的塑料桶装汽油。
(4)人体静电防护。操作人员在危险场所频繁作业和接触设备,可能由于带电会造成事故。人体穿着的内外衣,由于材料不同,在穿、脱情况所产生的静电也有差异。人体穿着的内外衣为化纤织品或毛织品产生的静电最高,放电可能引燃引爆爆炸性混合气体的机遇较多。因此,在危险场所应避免穿化纤衣服,应穿着防静电服,或棉织品的衣服;在加油站勿用化纤和丝绸类纱布去擦试加油机、油罐口、量油口等;在爆炸危险场所设置座椅,也勿选用人造革或化纤类作靠垫的座椅;在爆炸危险场所,工作人员严禁穿脱衣服,不得梳头、拍打衣服。
2、促进静电流散
(1)静电接地与跨接。金属储罐、泵房工艺设备、输油管线、鹤管等均应可靠地接地。地上或管沟敷设的输油和输气管道的始端、末端和分支处应设防静电接地装置。卸车场地,应设用于罐车卸车时用的防静电接地装置,为卸油设施跨接的静电接地装置。油罐测量孔应有接地端子,以供采样器、测温盒、导电绳子等接地。需接地的设备应与接地干线或接地体直接相连,不得彼此串联。接地电阻不大于100Ω,容量大于50m3油罐接地点不应少于二处。油品的输油、输气管道的法兰接头、胶管两端、阀门等连接处应用金属线跨接。
(2)其他导静电措施。其他措施主要有汽车油罐车采用导电橡胶拖地带,以消除油罐车运输途中产生的静电;在可能产生静电危险的危险场所的入口处设置人体导静电的接地柱,以消除人体静电;场地喷水,增加湿度;在储油罐进口设静电缓和器;油料中加静电添加剂;在油罐车装卸系统消静电器等。
3、避免或减少静电放电机会
静电产生也往往伴随着静电流散,如果自然流散就不会形成危害,但以火花放电的形式流散,就具有很大的危险性,因此避免形成或减少放电的机会,也是防止静电灾害的措施。
(1)金属设备进行电气连接并接地,相邻设备形成等电位。罐、管、泵都有良好接地,与零电位大地相通,使他们彼此间成为等电位,则无发生电火花可能。如设备、管道用金属法兰连接时、铁轨和鹤管之间、灌桶间的灌桶嘴和灌装油桶之间等都必须设置跨接线,汽车油罐车和灌装油管路之间应设置临时夹(卡),使之成为导静电通道。
(2)油品静置,正确选用检测工具。储油容器内的静电来源主要由油品输送过程中,油品同管道摩擦,泵、阀门及过滤器等部位能产生大量的静电,流入储罐中后,在储罐中产生静电,静电电位随装卸结束后逐渐下降。因此为防止静电事故的发生,对刚进油和运输后的容器进行检测作业时,油品需静置一段时间,保证容器内静电荷泄漏后,方可进行检尺、测温、采样等作业。测温盒和采样器必须用导静电的绳索,并与罐体进行可靠连接。油罐的测量口应当设置铜(铝)护板、导尺槽、接地端子。检尺时,测尺应沿尺槽下放上提,测量过程中应将护板盖好。严禁使用化纤布擦试测量、取样、测温器具。
4、防静电危害的安全管理
(1)进行防静电危害安全教育。必须对全体工作人员进行防静电危害安全教育,在业务培训中安排相应的培训内容。规章制度、设备检查都要有防静电方面的具体内容。
(2)建立防静电设施档案。绘制各场所静电接地分布图,详细记载接地点的位置、接地体形状、材质、数量和埋设情况等。所有防静电设施、设备必须有人负责定期检查、维修,并建立设备档案。
(3)检查测试。每年春、秋季应对各静电接地体的接地电阻进行测量,并建立测量数据档案。若接地电阻不合格,应立即进行整改。
五、结束语
导致油品燃爆的因素虽然很多,但只要严格执行安全管理制度和安全操作规程,并采取相应安全技术措施,预防油品燃爆是完全可以做到的。

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