化工安全-火災爆炸事故的技術預防措施(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 對粉狀物料進行篩選 、 輸送 、 攪混 、 氣流烘干 、旋風分離及袋式除塵等加工處理 ， 過程中免不了有物料顆粒之間或物料與器壁 、 管壁 、 布袋之間的相互碰撞和摩擦 ， 接觸與分離反復進行 ，它們之間就會產生電子轉移現象 ， 粉體及器壁會分別帶上不同符號的靜電 。 ? 對于完全分散的粉粒，其能保持的最大表面電荷密度為 10μC m－ 2(微庫米 － 2)。 靜電的危害及防范措施 61 圖 352 粉體物料從斜導槽上流過時帶靜電的情況 (a)流動摩擦起電； (b)金屬容器上的感應電荷； (c)等效電路 靜電的危害及防范措施 62 圖 352 粉體物料從斜導槽上流過時帶靜電的情況 (a)流動摩擦起電； (b)金屬容器上的感應電荷； (c)等效電路 KC U R( a ) ( b ) ( c ) 靜電的危害及防范措施 63 靜電的危害及防范措施 64 ? 2022年 ， 石家莊某制藥集團的一車間內 ， 在離心機放料過程中發生靜電火災 ， 分析事故原因時 ， 發現離心機與雙錐之間垂直高度為 ，落差大造成放料速度過快 ， 與普通化纖接料袋的摩擦速度過快 ， 短時間內積聚大量的電荷是造成靜電火花放電的主要原因之一 。 ? 也是在 2022年 ， 河北一工廠車間向預先裝 （ 投 ）好丙酮的反應釜內投加粉狀反應物 ， 直接從塑料編織袋中放出 ， 粉體流動產生的靜電使編織袋靜電電位高達 2022V， 接觸反應釜時放電產生的火花將丙酮蒸汽引爆 。 靜電的危害及防范措施 65 ? 又如 ， 某廠采用氣流烘干可燃性粉體物料 ，氣流溫度 80℃ ， 烘干后用袋式除塵器捕捉細粉 。因為粉料堵塞了袋濾的網眼 ， 便停止運轉來將布袋上的粉塵抖落下來 ， 抖落后再開車運轉時 ，突然發生了粉塵與空氣混合物的燃燒與爆炸 。據分析是因為過濾袋由化纖織物制成 ， 粉狀物料長時間與布袋摩擦并穿過布袋網眼與其分離 ，使布袋帶上靜電 ， 在撣落的過程中 ， 又使靜電電壓進一步升高 ， 達到數萬伏 ， 這樣 ， 當重新開車時 ， 布袋被空氣吹脹 ， 很可能與金屬框架之間發生靜電放電而引起燃爆事故 靜電的危害及防范措施 66 、液體在管道內流動產生的靜電 圖 353 液體與管壁形成雙電荷層及沖流電流 （ a）管內流動液體形成雙電荷層； (b)管內壁突起帶電情況 靜電的危害及防范措施 r管壁 沖流電流 I(a )(b )管壁沖流電流 I流動液體67 靜電的危害及防范措施 火花放電 68 ? 固體管壁表面上吸附的電荷層 很薄 ，只有幾個分子大小厚度，稱為固定電荷層；而液體內的電荷層 較厚 ，有許多個分子甚至幾毫米的厚度，稱為擴散電荷層。 ? 液體流動使雙電荷層分離，帶著擴散層電荷流動，形成微弱的電流 —— 沖流電流 。 ? 對于弱的紊流流動，沖流電流為： uI r ???? 08?? ? 4/3 udI mr ??????????????? 靜電的危害及防范措施 69 ? 對于強的紊流流動，沖流電流為： 式中 ?—— 圓周率 ， ? = ； ?r—— 液體的相對介電常數； ?0—— 真空的介電常數 ， ?0 ＝ 1012F/m。 ?—— 液體與管道的接觸電勢 ， 與流體種類和管道材料有關； d—— 管道內徑； ?m—— 液體的密度； ?—— 液體的粘滯系數； —— 液體的平均流速。 ? ? udI mr ???????????????u 靜電的危害及防范措施 70 ? 從公式看 ， 液體的相對介電常數越大 ， 越有利于沖流電流的增加 。 介電常數特別小時 ， 液體的電阻率也特別大 ， 電荷的流動性很弱 ， 不容易產生靜電 ， 但已有的靜電電荷也不容易消散 。 ? 沖流電流與液體流速有關 ， 流速越大則沖流電流越大 ， 且紊流程度越大 ， 流速的影響越大 。 ? 在紊流狀態下 ， 沖流電流也隨著管道直徑的增大而增大 。 靜電的危害及防范措施 71 ? 液體流經一段管道后 ， 由于沖流電流的存在 ， 必然造成管路一端有較多的正電荷 ， 另一端有較多的負電荷 ， 若管壁是絕緣的 ， 則管路兩端就會產生電壓 ， 叫做 沖流電壓 。 沖流電壓與液體流經管道的長度成正比 ， 與管徑的平方成反比 。 靜電的危害及防范措施 72 ? 如果 油中混有水 ， 細小的水滴在液內運動或沉降時 ， 與水滴粘附比較緊密的電荷層隨水滴運動 ， 相反極性的電荷留在油液中 ， 結果油和水都帶了電 。 ? 實驗證明 ， 汽油中含水 6%時 ， 起電強度增加 2～ 50倍 。 同理 ， 互不相容的液體混合也會增加靜電強度 。 靜電的危害及防范措施 水霧電荷密度隨污染程度變化曲線 ? 液滴濺潑到不能較好浸潤的固體表面時， 液滴 要 滾動 ，滾動過程也是緊密接觸與分離的過程，同樣會產生靜電。 74 靜電的危害及防范措施 圖 454 液體沖擊起電示意圖 75 電荷云水流水 靜電的危害及防范措施 76 ? 禁止液體采用 噴射 的方法注入容器中 。 ? 原因：當液體從噴嘴高速噴射出來時 ，液態微粒與噴嘴之間進行迅速的摩擦與分離 。 摩擦的瞬間產生雙電層 ， 液體把其中的一層電荷帶走 ， 另一層電荷留在噴嘴上 ， 結果使液態微粒和噴嘴分別帶了不同符號的電荷 。 靜電的危害及防范措施 ? 例如噴射水霧或蒸汽時 ， 其中的小水滴離開噴嘴后就會帶上靜電 ， 它們懸浮于空氣中便會形成帶電的霧云 。 ? 用水沖刷油罐或油船 都有可能由于靜電引發火災 ， 這是因為噴射時內部空間形成浮游的帶電霧云 ， 如果空間內蒸氣的濃度處在燃爆極限濃度范圍內 ， 則會由此而引起火災爆炸事故 。 77 靜電的危害及防范措施 圖 453 液體噴射起電示意圖 78 電荷云液滴液體分裂管路液流 靜電的危害及防范措施 模擬蒸汽噴射環境中人體帶電實驗 80 、預防和控制靜電危害的 技術措施 ? 一般采取三方面的措施： ? ① 減少靜電的產生量； ? ② 加速靜電的泄漏或中和； ? ③ 靜電屏蔽 。 靜電的危害及防范措施 81 （ 1）減少靜電的產生量 ① 限制液體流速 甲、乙類液體進入儲罐、反應器或槽車時，或者在管道輸送時，為減少靜電的產生量，初始流速應小于 1m/s，只有當液面浸沒入口管 m后，才能提高流速，但最高流速也應小于 6 m/s。 甲、乙類液體（閃點＜ 28℃ ； 28℃ ≤閃點＜ 60℃ ） 靜電的危害及防范措施 82 原中石化總公司規定： ? 鐵路罐 （ 槽 ） 車浸沒裝油速度應滿足下式關系： vd≤； ? 汽車罐 （ 槽 ） 車浸沒裝油速度應滿足 vd ≤ ? 流速的單位為 m/s， 管徑單位為 m。 ? 這也說明 安全流速 與 管徑大小 有關 靜電的危害及防范措施 83 表 358 最大流速與管徑的關系 管徑 （ mm） 10 25 50 100 200 400 600 流速 （ m/s） 8 靜電的危害及防范措施 按照 V D≤ 84 ? 德國 PTB對烴類燃油進行的實驗 ， 歸結出如下流速公式 或 v2d≤ 式中 v—— 平均流速 ， ms1； d—— 管道直徑 ， m。 以此公式計算 ， 不同管徑的允許最大流速見表 359。 dv /? 靜電的危害及防范措施 85 表 359 不同管徑允許最大流速 靜電的危害及防范措施 管徑 d/m 限制流速 /ms1 ?2 ?2d 8 64 24 86 表 3510 其他情況的管內流速 序號 情 況 描 述 流 速 1 （ 1） 油料中帶有水分雜質時 ， 甲乙類兩種以上油品混送 ≤ 1m/s （ 2） 甲乙類液體進入儲罐 、 槽車的初速度 2 （ 1） 入口管浸入 200mm后 ≤ 6m/s （ 2） 液體中添加了抗靜電劑 ， 同時具有專門靜電消除器 、 報警裝置 靜電的危害及防范措施 87 表 3512 液體電阻率與允許流速的關系 液體電阻率（ ?m） 允許速度（ m/s） ＜ 105 ＜ 10 105～ 109 5 ＞ 109 靜電的危害及防范措施 88 ? ② 避免采用噴射方式注入有機液體 。 輸送高電阻率液體應自底部注人或自器壁緩緩流入器內；盡量減少過濾器 ， 并安裝在管路的起端 ， 否則還應采取其他防靜電相應措施 。 ? ③ 管道光滑順直 。 在有火災爆炸危險場所 ， 設備管道盡可能光滑平整無棱角 ， 管徑無驟變；凹凸不平會局部加速流體流速 。 靜電的危害及防范措施 89 ? ④ 皮帶傳動應用導電皮帶 ， 運轉速度要慢 ，要防止過載打滑 、 脫落 ， 防止皮帶與皮帶罩相互摩擦；在傳動裝置中 ， 采用三角皮帶或直接用軸傳動 ， 以減少或避免因平面皮帶摩擦面積和強度過大產生過多靜電 。 ? ⑤ 防止不同油品相混及油中摻水夾氣 。 實踐證明 ， 油中含水 5%， 會使起電效應增大 10～ 50倍 。 油品采用空氣調合也是很不安全的 。 靜電的危害及防范措施 90 ? ⑥ 為了避免液體在容器內噴濺 ， 應從底部注油或將油管延伸至容器底部或液面下 。 ? 為了減輕從油槽車頂部注油時的沖擊 ， 而減少注油時產生的靜電 ， 應改變注油管出口處的幾何形狀 ， 如 T形 、 錐形 、 斜口形 、 曲線錐形等 ，這樣做對降低油槽內油面的電位有一定的效果 。為了降低罐內油面電位 ， 過濾器不宜離管出口太近 。 靜電的危害及防范措施 91 （ 2）加速靜電的泄漏或中和 ? ① 靜電接地連接 靜電接地連接是為靜電荷提供一條導入大地的通路。 ? 接地是最常用、最簡單、最有效的防止靜電積累的方法 。 ? 儲罐、儲槽、管網、反應釜、分離設備（離心機、分餾塔）、通風機械、空氣壓縮機、裝桶機、機泵、操作臺等都要有可靠的接地措施，接地電阻不大于 100?，同時要保證與接地體的連接線無斷裂、無銹蝕，尤其要注意螺絲固定的連接點。 靜電的危害及防范措施 92 ? 槽罐車等在裝卸易燃易爆化工原料時的臨時接地 ， 在與槽罐車連接時要接到導電良好的位置 ，最好接在專用連接夾頭 、 蝶形螺栓等處 ， 絕對不能與絕緣體處連接 。 ? 裝設接地裝置時應注意 ， 接地裝置與冒出液體蒸氣的地點要保持一定距離 ， 接地電阻不應大于 10歐姆 ， 敷設在地下的部分不宜涂刷防腐油漆 。 ? 管道系統的末端 、 分叉 、 變徑 、