化工企业防雷及防静电接地检测工作探析

计 珩 周叶良 马金福

(1.海宁市气象局,浙江海宁314400;2.平湖市气象局,浙江平湖314201;3.湖州市气象局,浙江湖州313000)

0 引 言

近几年嘉兴港区化工园区内大型化工企业日渐增驻,成为嘉兴地区主要的化工企业集聚地,园区内化学产品种类繁多,生产车间和生产工艺装置大多存在易燃易爆和有毒有害物质,园区内化工企业雷击事件时有发生,如：2005年7月30日,化工园区某企业遭雷击,管道自控阀门受损,在更换时有毒化学物质泄漏,造成附近农作物受污染和人员中毒事故;2008年7月20,21日,园区内高压线路遭强雷暴袭击,多家企业由于供电线路瞬时失压造成生产工艺线紧急停车,对化工生产安全运行构成极大威胁;2009年11月9日,化工园区另一企业污水站厌氧池沼气排放管遭雷击管口起火燃烧等等。因此,园区内化工企业雷电和静电防护安全工作显得尤为重要。平湖市防雷设施检测站多年来负责嘉兴港区化工园区内化工装置的防雷及防静电接地安全性能检测工作,积累了一定的实践经验。现就在化工企业实施防雷及防静电接地定期检测工作中需注意的事项作一探析,谨希望对从事同类检测工作者有所裨益。

1 做好检测前的准备工作

1.1 了解被测单位的生产流程和产品性能,根据有关防雷规范,确定防雷类别

检测人员除熟练掌握国家标准和化工行业相关管理规定外,检测前要了解被测单位生产车间和生产工艺装置所处的环境、位置,建(构)筑物使用性质,生产产品及其所用材料的化学性能,根据有关规范确定各建(构)筑物的防雷类别。值得注意的是,《建筑物防雷设计规范》(2000年版)不适用于户外化工装置的防雷,这些化工装置应根据相关行业规范采取适当防雷措施。以嘉兴港区某化工企业为例,该化工企业生产储存的主要化学物品有：(1)氯气;(2)硫酸;(3)氢气。根据《氢气站设计规范》的规定,氢气站、供氢站的防雷分类不应低于第二类防雷建筑。该企业中生产储存氢气场所属于1区,如发生爆炸,将产生严重后果,根据《建筑物防雷设计规范》(2000年版)的规定,定为第一类防雷建筑物为宜;氯气、硫酸和原料储存场所不属于爆炸危险环境,但氯气和硫酸有毒和腐蚀性,把这些场所划分为第三类防雷建筑物,其他场所根据年预计雷击次数来划分防雷类别。

1.2 根据被测对象的特点制定防雷检测的方案

根据《防雷减灾管理办法》(中国气象局第8号令)及《浙江省雷电灾害防御和应急办法》(浙江省人民政府令第190号)等的规定,易燃易爆场所(爆炸和火灾危险环境)的防雷装置应当每半年检测一次,其他防雷装置每年检测一次。因此,该企业中生产储存氢气场所的防雷装置,应每半年检测一次,其它为每年检测一次。

检测前应了解该企业上次检测情况及检测后企业生产环境有无变化情况,检查检测所需仪器、工具、人身防护用品是否符合防爆、防毒和安全性能要求,并针对本次检测项目制定方案,备忘检测要点重点。

2 防雷及防静电接地检测中需注意的要点

2.1 防直击雷装置检测

2.1.1 化工企业建筑物上防雷装置及建筑物内部设施防雷装置的检测应按照《建筑物防雷装置检测技术规范》的规定进行检测;在爆炸和火灾危险环境中,其电力设备防雷装置应根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定进行检测。在这些检测工作中,要特别注意检测排放爆炸危险气体、蒸汽或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的防雷保护情况。此时需区别放散管等有无管帽情况,当有管帽时保护范围应按《建筑物防雷设计规范》(2000年版)表3.2.1确定;若无管帽,接闪器与排风管的间距应符合《建筑物防雷设计规范》(2000年版)第3.2.1条规定,若条件允许,最好设置在距排风管5 m以外,其保护范围如图1所示。在第一类防雷建筑物的检测中,还要注意检测防雷装置地网的独立性及与周围金属物的间距等的设置情况。

图1 接闪器保护无管帽管口示意图

2.1.2 除一些常规的建筑物防直击雷装置外,化工企业中更多的是一些户外化工装置的防雷设施的检测。规范明确规定,露天布置生产工艺装置,当金属罐(管)壁厚度≥4 mm时,可不设单独的接闪器,但应有可靠接地,接地点不应少于2处;两接地点间距不宜大于30 m。事实上,需要防雷的大部分金属罐(管)壁厚都超过4 mm,按规范要求只做防雷接地就可以了。但在实际检测工作中需注意,有些工艺装置顶部有许多自控装置,如电子自控阀、电子流量计、电子温度传感器等等,这些装置所处的位置存在雷击风险,应注意检查其是否处于直击雷保护区内,有无防雷措施。

2.1.3 化工企业内的储罐环境中往往存在大量的腐蚀物质,新建时防雷防静电装置都能按规范要求做好,但经过一段时间运行后,极易造成储罐接地线(带)等防雷装置受腐蚀而失效甚至断开,对这类场所的检测,一要注重连接截面的有效性和完整性;二要注意维保、重置后的复位连接是否符合规范要求。

2.1.4 化工企业中各类生产厂房(除第一类防雷建筑以外)、户外装置,所有金属设备、框架、管道、电缆金属保护层(铠装、钢管、槽板等)和放空管等,均应连接到防雷电感应的接地装置上;专用引下线、混凝土柱子内的钢筋,亦应在最高层顶和地面附近分别引出接到接地线(网)。

2.1.5 新建的户外工艺装置都能按规范设置防雷防静电装置,但化工企业由其特殊性,往往会根据生产工艺要求不断的技改会增设许多生产设备,如放散管、排风管、安全阀、呼吸阀、放料口、取样口、排污口等等。对于炉区、塔区,非金属外壳的静设备区,高大、耸立(坐地)的生产设备,机器设备区的大型压缩机,成群布置的机、泵等转动设备,罐区,可燃气(液)体装卸站、粉、粒料桶仓,框架、管架和管线以及不能作为接闪器的金属设备：冷却塔、烟囱和火炬,户外高处易遭受直击雷的灯具和电器等等,均应检测是否按相关防雷规范实施,接地是否符合标准要求。

2.2 防雷电感应和防雷电波侵入装置检测

2.2.1 可燃气(液)体储罐、工艺管线的温度、液位等测量装置的信号线,应检查其是否用铠装电缆或钢管屏蔽,电缆外皮和钢管是否与罐体可靠连接并接地。

2.2.2 电力和自动控制、通信线缆,应检查其是否用铠装电缆或钢管屏蔽,电缆外皮和钢管是否接地,有无安装电涌保护器;电力和自动控制、通信线缆应分开敷设并设隔离屏蔽。

2.2.3 电缆桥架是否采用金属材料,在进出建筑物处、转弯处有无设置接地装置。

2.2.4 化工企业各类架空管道较多,要分清管道的使用性质(是否属于易燃易爆环境),分别对待。对易燃和可燃气(液)体管道的法兰、阀门的连接处检测,首先应检查是否要用金属线跨接,其次检查金属跨接线是否完好,最后是测试过渡电阻。规范规定：过渡电阻值应≤0.03 Ω。但由于金属管道能构成多个电气回路,在实际检测中测得的过渡电阻往往是多个回路的并联电阻,而不仅仅是跨接处的过渡电阻。笔者认为,多个回路代表有多个雷电流泄放通道,只要并联电阻值≤0.03Ω,也能起到快速泄放雷电流的作用,其他回路也充当了跨接线的作用,同样能起到跨接两端电阻≤0.03Ω的作用,使跨接两端基本处于等电位状态,消除跨接处的雷电火花。

2.3 防静电接地装置检测

2.3.1 对金属罐、设备、管道防静电接地装置检测,同样应当重视连接过渡电阻以及接地连接的可靠和完整性;

2.3.2 对易燃和可燃气(液)体管道的防静电接地装置检测,应重点检查下列部位是否有防静电接地;(1)进出装置或设施处;(2)爆炸危险场所的边界;(3)管道分岔处及长距离无分岔管道每隔一定距离;(4)管道泵及其过滤器、缓冲器等。

2.3.3 对生产区域检查时,要查看静态和动态设备(包括管道)是否共用接地,检查静电导除装置的金属接地连接网络;金属配管中间的非金属导体管段,除需做特殊防静电处理外,两端的金属管应分别与接地干线相连,或用截面不小于6 mm2的铜芯软绞线跨接后接地;非金属导体管段上的所有金属件接地是否设置并可靠,如图2所示。但金属管段已作阴极保护处理的可不设防静电接地。

图2 绝缘管金属体接地示意图

2.3.4 应检查易燃物品装卸场地有无设置供车、船用的防静电接地装置,并检测其接地电阻是否符合要求。

2.3.5 应检查易燃工作场所的入口处有无设置消除人体静电装置,并检查或检测其是否符合相应技术规范要求。

2.4 接地电阻的测试

2.4.1 在定期检测时,应注意检查接地及连接材料的腐蚀程度,比较接地电阻阻值是否存在异常,查验连接部位的坚固状况。

2.4.2 除第一类防雷建(构)筑物应用独立接地装置外,其余的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等宜共用接地装置,接地电阻应≤4Ω,如有火灾自动报警系统并与上述系统共用接地,该接地电阻应≤1Ω。

2.4.3 若是独立布设的防雷接地装置,一、二类建(构)筑物要求其冲击接地电阻≤10Ω,电气保护接地电阻≤4Ω。值得注意的是户外化工装置防雷接地电阻因装置内化学产品爆炸危险性不同或行业要求不同而有所不同,如：《建筑物防雷设计规范》(2000年版)规定,有爆炸危险的露天钢质封闭气罐,其冲击接地电阻不应大于30Ω;而《氢气站设计规范》规定,氢气罐的冲击接地电阻不应大于10Ω;《石油库设计规范》及《汽车加油加气站设计与施工规范》规定,钢油罐、液化石油气罐及压缩天然气储气瓶组等的接地电阻不应大于10Ω;等等。

2.4.4 在防静电接地电阻的检测中,需注意其接地电阻因环境爆炸危险程度不同或行业要求不同而有所差异,应仔细查阅有关行业规范。如：氢气站要求其接地电阻≤10Ω;《石油库设计规范》及《汽车加油加气站设计与施工规范》规定,地上或管沟敷设的输油(气)管道防静电接地装置宜与防雷电感应的接地装置合用,其接地电阻≤30Ω,其它(专设)防静电接地电阻≤100Ω;《石油化工企业设计防火规范》规定,每组专设的防静电接地电阻宜＜100Ω。

2.4.5 化工企业内地下金属管道比较多,测试接地电阻时要寻找合适的布设辅助接地极的地方,尽量远离地下金属管网。各测试点测试时应按要求进行3次测量,取平均值为测试数据。

2.5 检测人员的人身安全防护和注意事项

在有毒有害化工装置防雷检测过程中,要根据现场化学产品的特性,采取针对性的防护措施,既要防止由于检测人员工作不规范而产生事故,又要防止化学物品危害检测人员的生命和健康。

例如：氯气对人体的危害主要表现为刺激眼、鼻、喉以及上呼吸道和深呼吸道,使人体有刺痛,灼伤感;严重中毒者,能引起死亡。所以,对氯气生产装置区域进行检测时,检测人员的位置要处于上风侧,防止吸入有毒有害气体,并应随身携带气体探测器,戴过滤式防毒面具,穿棉制织服,戴密封防护眼镜及橡胶手套。

硫酸是有强腐蚀性,遇可燃物、有机物可炭化至燃烧,遇水大量放热。能刺激并腐蚀人体所有粘膜,对皮肤腐蚀特别厉害。进入硫酸生产装置区域,要仔细观察各种储存器皿及管道是否有滴漏现象,特别要注意架空管道的跑、冒、滴、漏,避免硫酸蚀伤人体皮肤。要戴防酸碱面罩,穿耐酸碱橡胶靴,戴耐酸碱手套等。

氢气在通常条件下为无色、无臭、无味气体,极易燃,能与空气形成爆炸混合气体,在空气中爆炸极限为4.10%～74.2%(V)。进入制氢场所检测时,要时刻注意防止产生静电,对压缩机、缓冲器、氢气管道等进行静电接地检测时,要避免检测工具对金属物产生碰撞、摩擦,防止产生火花而引发火灾事故;要随身携带气体探测器,穿防静电棉制织服,穿防静电劳保鞋,戴纯棉手套等。

检测工作完成后要注意检测人员生理状态和仪器、设备的使用状况,要抓紧离开危险区域,进入通风良好的洁净场所。同时注意观察检测人员身体状况,发现异常应及时去医院检查。清点并整理、校对各种检测仪器设备,确保性能良好。及时换洗受污染的衣物,淋浴并做好个人卫生。

3 结 语

开展防雷装置安全性能定期检测,对促进化工领域安全生产具有重要意义。化工企业防雷装置安全性能检测是一项范围广、要求高、涉及内容多且具有一定危险性的技术工作,需要检测人员具有高度的责任感、较高的理论和技术水平,熟练掌握和应用防雷规范,熟悉各种化工产品的化学特性,掌握现场检测要点,认真仔细地进行检测,为化工企业的防雷安全把好关。

[1] 中华人民共和国机械工业部.建筑物防雷设计规范G B 50057-94(2000年版).北京：中国计划出版社,2001.

[2] 中华人民共和国信息产业部.氢气站设计规范G B50177-2005.北京：中国计划出版社,2005.

[3] 中华人民共和国化工部.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 G B50058-92.北京：中国计划出版社,2005.

[4] 中国气象局.建筑物防雷装置检测技术规范 G B/T21431-2008.北京：中国标准出版社,2008.

[5] 中国石油化工集团公司.石油库设计规范 G B50074-2002.北京：中国计划出版社,2003.

[6] 中国石油化工集团公司,中国石油天然气集团公司,建设部城市建设司.汽车加油加气站设计与施工规范 G B50156-2002(2006年版).北京：中国计划出版社,2006.

[7] 住房和城乡建设部.石油化工企业设计防火规范 G B50160-2008.北京：中国计划出版社,2009.

[8] 中华人民共和国公安部.火灾自动报警系统设计规范G B50116-2008.北京：中国计划出版社,2008.