油气场所静电危害及控制安全技术培训.ppt
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1、,二0一三年十二月,油气场所静电危害及控制,中国石油天然气集团公司版权所有,安全环保工作站,提 纲,一、前言二、静电产生及形成危害条件三、油气场所和作业静电危害因素辨识四、油气场所和作业静电危害控制措施,一、前 言,静电引发的灾害严重影响石油天然气、石油化工、石油销售企业的安全生产,给企业造成很大损失。一本油库事故案例汇编中收集了445起油库着火爆炸事故,其中由静电引起的有54起,占12.13%。“加油站百例事故分析”一书收集了115起加油站事故,其中由静电引起的有23起,占20%。2002年2月23日至2006年9月11日中国石油23起重大事故中,由静电引起的着火爆炸有6起,占26.08%。
2、静电打火成为火灾爆炸事故点火源的主要类型,所以我们必须有效地控制静电,消除静电打火隐患,降低油气火灾爆炸事故发生率。,日本近30年(19722001)静电事故统计,一、前 言,国内20年石油、石油化工、石油销售(19852004)139起静电事故统计,一、前 言,1、静电起电:由于物体的接触分离、静电感应、介质极化和带电微粒的附着等原因,使物体正负电荷失去平衡或电荷分布不均,而呈现带电的过程。2、静电起电形式 物体的接触分离带电 摩擦起电 静电感应带电 其它原因带电,二、静电产生及形成危害条件,2.1物体的接触分离带电(a)接触产生的电荷移动(b)形成双层电荷(c)分离产生的静电 因接触分离而
3、引起的静电产生,二、静电产生及形成危害条件,2.2摩擦起电 摩擦是接触分离的一种特殊形式。摩擦的作用仅在于增加两种物质达到一个分子距离以下的接触面积,再把两物体分开时就各自带有不同电性的静电。,二、静电产生及形成危害条件,实际工作中的摩擦、接触、分离带电过程,二、静电产生及形成危害条件,擦洗喷射流体传送滚动碾压撕裂,2.3静电感应带电 电场作用在中性导体时,该导体的自由电子受到电场力的作用将逆着外电场的方向移向导体的一端,而另一端即显正电,这个现象叫静电感应。,二、静电产生及形成危害条件,2.4其它原因带电 极化带电、破碎带电、压电和热效应带电、剥离带电、吸附起电等。,二、静电产生及形成危害条
4、件,3、静电放电形式 电晕放电 刷型放电 火花放电 沿表面放电 传播型刷形放电,二、静电产生及形成危害条件,3.1电晕放电 电晕放电是在非均匀电场中电场强度极高的部分发生局部电离的放电。电晕放电一般伴随着微弱嘶嘶声与图所示的发光。(发生电晕放电曲率半径小于1mm),二、静电产生及形成危害条件,3.2刷型放电 一般是随着“啪”的较强声响与图所示的树枝状发光的放电,在带电很多的物体(一般为非导体)与其离数厘米以上的较平滑形状的接地导体之间易产生这种放电。,二、静电产生及形成危害条件,易发生刷型放电的场所举例:油品鹤管装车时,如果金属鹤管不放入底部,当带电油面接触金属鹤管头时,易发生刷型放电。聚丙烯
5、与聚乙烯粉体料仓内的如果有金属尖端突出物,当料面与其接触时,易发生刷型放电。油罐内如果有金属尖端突出物,当油面与其接触时,易发生刷型放电。用蒸汽吹扫油罐等易燃易爆场所时,当蒸汽空间电场强度达到1.0kV/cm时,易发生刷型放电。接地的钢带检尺与带电油面接触时,易发生刷型放电。氢气、乙烯气体、液化汽、丙烯气体等可燃气体在高压喷出时,当空间电场强度达到1.0kV/cm时,易发生刷型放电。,二、静电产生及形成危害条件,二、静电产生及形成危害条件,3.3火花放电 在带电物体与接地导体的形状都较平滑时,伴随着强烈的声响和图示的一条发光而在大气中突然产生的放电。,二、静电产生及形成危害条件,.事故视频20
6、12-3-12视频片加油站事故.flv,二、静电产生及形成危害条件,易发生火花放电的场所举例:油品鹤管装车时,如果车体不接地,带电的车体与接地的金属体会发生火花放电。带电的人体与接地导体接触时,会发生火花放电。油罐内的孤立导体带电后与罐壁接触时,会发生火花电。用蒸汽清洗油槽车时,蒸气胶管前端的金属管若没有接地,金属管带电后与接地的槽车接触时,会发生火花放电。油罐采样时,如果采样绳为绝缘绳,当采样器带电后就会与油罐采样口处的接地体发生火花放电。用金属桶接油时,如果金属桶不接地,当金属桶带电后就会与接地体发生火花放电。,二、静电产生及形成危害条件,事故案例1,某炼化厂2000年、2002年出现两起
7、油罐采样时,人体带电对采样口发生静电火花放电而引起油罐着火事故。,他们错在哪里?没有穿防静电工作服与防静电工作鞋。作业前没有消除人体静电。,二、静电产生及形成危害条件,2003年3月19日某石化分公司855号罐采样时,发生着火事故,事故的主要原因是采样绳不合格,造成采样器带电后无法泄放到大地中,致使带电的采样器对内浮盘口处发生静电火花放电,引起罐内油气着火。,二、静电产生及形成危害条件,事故案例2,3.4沿表面放电 在带电物体背面附近有接地导体,带电物体表面电位上升被抑制的情况下,带电量非常大时,沿着带电物体表面发生的放电。通常表面放电如图示。在接地导体接近带电物体表面时产生了空气中放电,以此
8、为契机,沿表面放电几乎同时产生。,二、静电产生及形成危害条件,易发生沿表面放电的场所举例:油罐表层油面静电电位很高(58kV),易发生油品沿表面放电。聚烯烃粉体料仓内的聚烯烃粉体物料表面易发生沿面放电。,二、静电产生及形成危害条件,3.5传播型刷形放电易发生刷形放电的场所举例:聚烯烃粉体料仓等容器内壁易发生传播型刷型放电。橡胶输送传输带放电易发生传播型刷型放电。,二、静电产生及形成危害条件,4、石油化工及销售场所静电起电特点 4.1粉体在生产、储运和运输过程中,要经过搅拌、筛分、气力输送等不同的工艺流程。这样粉体颗粒与容器壁、管道内壁以及筛网等器具之间的接触分离、碰撞、摩擦、剥离等现象而产生静
9、电。大量的试验和实际生产中的数据统计分析表明,粉体起电有着特有的规律和特点。粉体起电与其电阻率和起电饱和值有关。粉体起电与其粒径有关。粉体起电(q)与粉体比表面成线性关系,粒径越小,起电荷质比越高。粉体起电与湿度、管道表面状态、作业方式有关。冲撞速度:随冲撞速度的增加,起电呈指数增加。送料量:通常,其起电荷质比随送料量增加而减少。,二、静电产生及形成危害条件,4.2可燃液体静电产生特点 当可燃液体与固体、气体之间,液体与不相混的液体之间,由于搅拌、沉降、喷射、飞溅、发泡、流动等接触分离的相对运动,同样会在液体中产生静电。,二、静电产生及形成危害条件,4.2.1易放电部位 液面 罐壁 液面 鹤管
10、 液面绝缘导体 罐壁 接地不良罐车 鹤管、导电胶管、人体 未接地的胶管夹、油枪 接地体 采样器、检尺器具、人体 接地体 非导体器材 接地体、人体等,二、静电产生及形成危害条件,4.2.2易产生静电危害场所和作业(1)油品汽车栈台、液化汽槽车栈台、火车栈台(2)各种可燃液体装车点(3)浮顶罐(4)过滤器、捕雾器(5)汽车装油与卸油、船舶装油(6)加油站加油、油品罐装(7)油品搅拌、加热(8)油罐等容器清洗(9)蒸汽清洗、吹扫作业(10)易喷油点,如装置区内的各种导淋阀管处(11)采样、检尺、测温、检水等作业,二、静电产生及形成危害条件,4.2.3静电危险界限与安全控制指标(1)油面放电危险界限:
11、58kV 安全控制指标:德国42kV、美国35kV、俄国20kV、中国12kV(2)铁路槽车入口电荷密度:30C/m3 油面附近电荷密度:5.510.6C/m3 加油速度:vd0.8 m2/s(铁路)vd0.5 m2/s(汽车)(3)绝缘导体或容器放电危险界限:327V 安全控制指标:100V 放电电荷转移量:0.1C(0.26mJ)(4)绝缘体放电危险界限:2030kV(0.11.0mJ)安全管理指标:5 kV,二、静电产生及形成危害条件,某石化总厂2002年3月7日8点45分,南通一罐车到该厂装甲乙酮,押运员随后将汽车接地线挂在生锈螺栓上,驾驶员擅自全开发货阀门,刚装车(约12s)即发生爆
12、炸。这起事故系介质喷洒起电和罐车接地不良引起的。放电部位是槽车罐口与导电胶管之间发生火花放电。,二、静电产生及形成危害条件,案例1 汽车接地不良装车事故,某石化公司1995年10月17日,使用绝缘PE管抽取槽车底部残余混合苯时,发生闪爆当场一死一伤。经模拟试验,当苯液有少量游离水时,PE管表面电位约在30kV,远超过非金属材料放电的危险电位。,二、静电产生及形成危害条件,案例2 用PE管卸苯事故,1991年12月26日某石化公司炼油厂发生了一起泄放汽油引起的火灾事故,火灾面积约50m2,当事者当场烧死,并使催化装置停工一个多小时。类似事故在国内已发生了多起。,二、静电产生及形成危害条件,案例3
13、 某炼厂用塑料桶装油事故,他们错在哪里?接油时使用了塑料桶。事后模拟实验表明:当喷出压力超过0.5MPa时,塑料桶表面电压可以超过10kV并发生放电现象;如果液面出现泡沫层,则会出现较高能量的放电,如果周围气体在爆炸范围内,就会造成闪爆事故。,二、静电产生及形成危害条件,1992年该储运厂发生3起用蒸汽洗苯、汽油槽车的闪爆事故,蒸汽压力约在0.6MPa,爆炸事件都是在刚开始作业不久的时间。,他们错在哪里?使用非防静电胶管。胶管前端金属头没有接地。模拟实验中,胶管前铜质T型头带电约1.8-4.5kV,计算储能约0.21-1.31mJ。因此在胶管摆动中,喷头极易产生引燃性放电。,胶管,金属喷头,油
14、气,二、静电产生及形成危害条件,案例4 某石化储运厂蒸汽清洗,4.3气体喷出起电与放电的机理 4.3.1纯净气体喷出时,理论上不会产生静电起电现象。但当气体中夹杂某些固体颗粒、液滴或其它异物时,在高速冲撞、破碎或摩擦过程中就会带电。这些空间电荷在下述情形下可能产生静电积聚和放电现象:在气体喷出空间有绝缘导体或非导电物体时,这些“电荷收集体”会产生电荷积聚和放电现象。一厂回流泵出口法兰泄漏着火事件 当散射物的“电荷云”尺寸和密度超过一定值时,对周围接地目标可以产生刷形放电(可以点燃0.11mJ点火能量的气体)或雷状放电(可以点燃所有气体和部分粉尘云)。当设备或喷嘴没有接地,或喷嘴为绝缘体时,设备
15、或喷嘴可以产生火花放电(金属体)或传播型刷形放电(绝缘体)。,二、静电产生及形成危害条件,4.3.2气体静电现象(1)爆炸现象 当出现下列情形时会产生爆炸着火事故:喷出气体中空间电荷或“电荷云”密度超过引燃放电临界值;设备或“电荷收集体”发生放电现象;放电区有可燃性气体,且放电能量超过气体最小点火能。,二、静电产生及形成危害条件,(2)电击现象 当出现下列情形时会产生电击:喷出气体中空间电荷或“电荷云”密度超过一定值 人体没有接地而捕集电荷且电位超过3 kV时;喷出设备(或喷嘴)没有接地,喷射中设备积聚电荷超过0.2C时。(3)吸附现象 气体喷出空间中的灰尘或微细粉尘带电,则会产生静电吸附现象
16、,可能弄脏工装和产品表面,也可能引起生产故障。,二、静电产生及形成危害条件,4.3.3实验结论几种典型气体喷射起电实验数据见表。,(1)各类气体中以CO2 和CH4气喷射起电最高,所以在CO2和CH4喷出场所应特别注意。(2)增湿对气体起电影响不大。(3)CO2压力超过1Mpa时,起电变化明显。,二、静电产生及形成危害条件,事故经过:2005年4月6日,某装置因乙烯气管泄漏而临时停车检修,4月7日18时检修完毕,重新启动前开压缩机,5min后孔板流量计法兰处突然泄漏着火。事后分析,当时管线压力2.5Mpa,该法兰跨接和密封约有18年未维护,启动K101时管线冲击速度是正常流速的1.5倍,气体从
17、流量计法兰疵出,由气体静电引燃了泄漏气体。原因分析:高压气体的喷射起电和不接地螺栓的静电放电,可能是造成这起事故的最有可能原因。如果喷电电荷密度较高,周围的接地设备(如螺栓、8仪表管、管排等)都可以诱发引燃性放电;如果喷电电荷密度不高,因锈蚀而不接地的螺栓,可以通过捕集或感应方式积聚静电,也会产生引燃性放电(乙烯气的最小点火能为0.096mJ)。从现场条件看,后者可能性最大。(2002.12温米1#高效分离器分气包法兰泄漏),二、静电产生及形成危害条件,事故案例1:乙烯气管线泄漏事故,事故经过:1996年1月6日,某厂LPG泄漏,操作工用蒸汽胶管吹扫地面残液时发生了闪爆着火(蒸汽压力约0.4M
18、pa)。原因分析:普通绝缘胶管喷射蒸汽中,胶管头容易积聚静电。重复试验表明,在冬季时静电起电现象更为明显,这可能与冬季时更容易伴随“水珠”破碎起电过程有关。在用蒸汽胶管吹扫地面残液中,也容易出现放电条件和气体引燃条件。因此在类似作业中应尽量注意蒸汽压力条件和放电间隙条件,当然最好选用防静电蒸汽胶管。,二、静电产生及形成危害条件,事故案例2:用蒸汽吹扫LPG残液闪燃事故,事故经过:2001年,某厂原油码头卸油结束后用蒸汽处理底油。操作中未按规定要求用伴热线处理,而是临时采用外接蒸汽胶管吹扫,不久即发生闪爆着火。原因分析:蒸汽喷射起电已为许多实验所证实,因此采用自由胶管蒸仓是危险的。这起事故极有可
19、能是胶管带电和放电引起的:蒸仓初期在仓口附近容易形成爆炸性气体环境,当胶管带电和自由摆动时,与仓口设备容易产生引燃性放电。,二、静电产生及形成危害条件,事故案例3:蒸汽吹扫爆炸事故,事故经过:2012年2月,某厂清理三相分离器作业,发现现场排污阀冻堵,未按要求用热水解冻,私自打开导热油伴热阀门给分离器底部加热,2分钟内即发生闪爆,并持续多次。原因分析:200多度导热油伴热管线加热分离器,其底部污水首先汽化,水和油品汽化过程中产生大量静电,容器虽然有两处静电接地,但仍来不及泄放,分离器内部本来充满空气,形成爆炸性气体环境;积聚的静电放电打火引爆混合气体。,二、静电产生及形成危害条件,事故案例4:
20、导热油伴热产生蒸汽放电闪爆事故,事故经过:2012年2月,某厂清理三相分离器作业,发现现场排污阀冻堵,未按要求用热水解冻,私自打开导热油伴热阀门给分离器底部加热,2分钟内即发生闪爆,并间发多次闪爆。原因分析:200多度导热油伴热管线加热分离器,其底部污水首先汽化,水和油品汽化过程中产生大量静电,容器虽然有两处静电接地,但仍来不及泄放,分离器内部本来充满空气,形成爆炸性气体环境;积聚的静电放电打火引爆混合气体。,二、静电产生及形成危害条件,事故案例4:导热油伴热产生蒸汽放电闪爆事故,4.3.4高压蒸汽喷出的起电现象 人们很早就发现了水雾或蒸汽的带电现象(如著名的“列那效应”现象:水滴被“破坏”或
21、雾化时,大颗粒水往往带正电,小颗粒水往往带负电)。1971年,日本对水蒸气带电的温度或压力效应,做了实验。主要现象如下:在0.20.3Mpa喷出压力下,水蒸气表现出了强烈的带电现象,而在高压的“干蒸气”条件下,喷射静电明显减少.,二、静电产生及形成危害条件,工业蒸汽喷射静电实验 模拟现场湿蒸汽实验观察了DN50、25、20、15mm等钢管(带阀和喷嘴)的起电效应。主要结论和数据如下:(1)DN25mm钢管起电均远大于1.2C/m3的危险界限(可以点燃MIE=蒸汽压力超过0.1Mpa的起电0.11mJ的可燃气),特别当蒸汽压力超过0.5Mpa时,喷出静电呈指数率增长。(2)在水蒸汽喷射空间如有绝
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