人体静电放电的着火危险性及预防措施

操基连 王红兵

摘 要：人体静电可直接引起火灾的危险，该文分析了人体静电的产生、积聚、放电和引燃可燃物的过程，并由此总结了可以从加强宣传、加湿环境、接地、使用抗静电材料和安全操作的具体措施来防止人体静电产生的火灾危险。

关键词：消防 人体静电 预防措施

中图分类号：X932 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-02

在众多的静电放电现象中，最神秘要算人体静电了。据日本安全专家田岛辛讲过，在化工危险作业的场合，人体静电像吸烟一样可怕。

所谓静电火灾是指由于电荷积累在一定的空间，由这种电荷发生放电现象而引起可燃物质着火，他必须同时满足以下五个条件：现场要有能够产生静电的条件；静电的积聚足以产生放电的电量；具有带电体放电的条件（放电对象、放电距离）；放电能量大于被引燃物的最小点火能量；在间隙及周围环境中有可能引燃的可能性气体或可燃蒸汽与空气的混合物。

物质本身带电，并且积蓄和进行静电放电，最后该放电引起着火或爆炸，下面从静电产生的开始，按顺序叙述一下各种现象。

1 静电的产生

静电主要是指两种不同物体（物质）紧密接触并迅速分离，由于两种物体对电子约束能力不同，物体间发生电子转移，而使两物体分别带上不同种电荷的现象，即由摩擦的机械能转化为电能的现象。静电产生的大小，取决于两种物体接触的距离、分离速度和它们对电子约束力的差异。人体静电的原因较多，在工业生产和社会实践活动中，人体带电主要是摩擦起电，而摩擦带电主要是人穿的绝缘鞋子与地面之间的摩擦带电，化纤衣物与人体的摩擦起电（在地毯上行走、离开化纤座椅、1脱衣、梳理毛发、用有机溶剂洗衣、拖地板等）。实验表明在干燥的季节里，穿着绝缘鞋的人在纯毛毯或塑料地毯上走路时，静电电压超过10000 V，穿上尼龙裤在座位上摩擦4～5次，静电电压可达500 V左右。

2 静电荷的积聚

任何不同物质都可产生静电，但不等于任何物质都可储存静电荷。静电的危险关键是静电的积聚。根据实验资料得知：电阻率为1012Ω·CM的物质最易积累静电，而大于1018或小于1010Ω·CM的物质，因其本身不能有效的积累电荷，产生的电荷将较快泄露。环境的相对湿度可改变一些的电阻率。如布质材料相对湿度50%时，电阻率约为10-8Ω·CM，积聚静电的可能性较小，当相对湿度为30%时，电阻率升到1012Ω·CM，具有很强地起电能力。

3 静电放电

鉴于带电体自身的化学性能几何形状和电位的高低的不同，静电放电的形式多种多样。其中人体静电火灾大多由电火花放电引起。电火花放电的带电体与接地体形状和表面都比较光滑，彼此距离又较小的条件下，空气被击穿所形成的放电通道，有明显的放电点，虽拉成线状，伴随着强烈的光、热和破坏声，放电能量较集中，释放的能量较大，具有较大的点火能力。一般认为只有超过300 V的静电电压才能产生静电放电现象，静电电压达到30 kV可击穿1 cm的空气间隙。

4 静电放电能量及引燃可能

静电火花能否成为火源，一是看被可能引燃对象的最小点火能量；二是看静电放电能量。

若要使爆炸性混合气体着火，使它传播燃烧，必须从外部提供能量。能够引起着火的最小能量值叫做最小点火能量。可燃物混合气体的最小点火能量一般为0.2 mJ，其中点火能量较小的有：CS2为0.015 mJ，H2为0.02 mJ，环氧乙烷为0.087 mJ。大部分可燃粉尘最小点火能量为几十毫焦。

人体对地绝缘就相当于一个电容器，人体对静电来说相当于导体，人体放电可看作为电容器放电，可使用电容器放电公式：W=CU2来表示。

人体电容系指人体对大地的电容值，是由两部分组成：两只脚对地电容和人体其余部分对地的分布电容。根据日本《经典安全指南》定出人体电容约为人体电容90～200 pF，而根据美国空军标准（MIL—STDIS12，USAF）把人体电容规定为500 pF，欧洲许多火工品生产厂家，把到导电地面的人体对大地的电容规定为1000～2000 pF，我国由北京工业学院等许多单位进行人体电容测试，其平均值为250 pF，最高为400 pF。

实验表明，电容器放电火花会电容器贮能地90%以上作用于发火过程。所以可用电容器的全部贮能看作是可燃的最小点火能。

W=CU2=QU=Q2/2C

式中 C-静电电容 F

U-静电电压 V

Q-带电电量 C

W-静电能量 J

人体静电电容我们取300 pF，假若人体静电电压为2000 V，当接触接地体放电时产生的静电火花能量。

W=×300×10-12×20002=0.6 mJ。

0.6 mJ的能量足以点燃一般烃类与空气的混合物。

5 防止人体静电引起火灾危险措施

因作业环境、程序及材料的不同，所实施的静电危害防治方法亦会有所不同。选用时必须考虑现场环境、条件与限制，甚至经费、管理系统与人力素质等因素。没有一种静电危害防方法可以适用于所有的工业制程或情况，有时同时采用2种或2种以上的静电危害防治方法。

5.1 加强宣传

制定安全生产制度，加强管理，进行消防安全培训，在有可能产生静电的场合张贴消防标识标牌。健全管理档案，定期开展演练，定期检验、维修各种防静电设施，确保完好有效，努力做到隐患自查自除，确保安全。

5.2 接地

静电危害防治方法中，接地是最有效且经济的方法。电荷蓄积在对地绝缘人员身体上，则蓄积的电荷会在一次放电中将能量释放。此类静电放电为发生静电危害事故的主要原因。其方法就是将所有导电性的对象实施接地，并保持低的接地电阻，将蓄积在人员身体上的电荷迅速向大地散逸，以避免发生静电危害事故。在人体必须接地的场所，应有金属接地棒，当手接触时即可导走人体静电。坐着工作，可在手腕上佩带接地腕带等，以消除人体所带的静电。在防静电的场所入口处、外侧，应有裸露的金属接地物。在有静电危害的场，工作人员应穿戴防静电衣服、鞋和手套，不得穿化纤衣物，穿防静电鞋的目的是将人体接地。特殊危险场所的工作地面应是导电性的或造成导电条件，工作地面泄漏电阻的阻值，既要小到能防止人体静电积累，又要防止人体触电时不致受到伤害。

5.3 增加湿度

增加作业环境中空气的相对湿度，在目前传统产业的制程中亦是常见的静电危害防制方法。在高湿度（R.H.>65﹪）环境中，若物质表面具亲水性，则容易吸附空气中的水份，进而降低物质的表面电阻值，增加电荷散逸的速率，将电荷蓄积程度降至最低。这类物质包括棉、纸及醋酸纤维素等。工厂通常会采用加湿器、地面洒水、或水蒸气喷出等方法，增加作业环境中空气的相对湿度。若物质表面为非亲水性，则不易吸附空气中的水份，致无法降低物质的表面电阻值，因此不能增加电荷散逸的速率。这类物质包括部份人造聚合物如：ABS（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，丙烯月青-丁二烯-苯乙烯）、Teflon（铁氟龙，氟碳聚合物）等。这类高斥水性物质需要相对湿度提高至80﹪，甚至90﹪以上，才能有效降低物质的表面电阻值，将电荷蓄积程度降至最低。

5.4 抗静电材料

物质所蓄积的静电会经传导路径向大地散逸。若传导路径为绝缘性材料（导电性低）则静电散逸率低，若传导路径为导电性材料（导电性高）则静电散逸率高。物质的表面电阻系数小于1011 Ω/m2或体积电阻系数小于1010 Ωm，即可避免物质蓄积过量的静电。该类物质称为抗静电材料。但在含易燃性物质的作业场所中，则抗静电材料的表面电阻系数需小于108 Ω/m2或体积电阻系数需小于106 Ωm。物质本身具有抗静电能力（如：棉、木材、纸及土壤等）、在绝缘材料的表面涂布抗静电物质（如碳粉、抗静电剂等）、在绝缘材料制造过程中加入导电或抗静电物质（如碳粉、金属、抗静电剂、导电性纤维等）。在工作时穿防静电工作鞋，电阻应小于1×108Ω；禁止穿羊毛 或化纤厚袜；穿防静电工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服装。

5.5 静电消除器

利用高压电在空气中产生带电离子。由于异性电荷会互相吸引而中和，离子可中和带静电物体的电荷，使其电荷蓄积程度降至最低，因此不会发生静电放电。

5.6 参数要求

（1）对漏电电阻的要求。为泄放人身静电，一般是选择人体泄露电阻在108Ω范围以下，同时考虑特别敏感的爆炸危险的场所，避免通过人体直接放电所造成的引燃性，所以泄露电阻要选在107Ω以下。在低压工频线路的场合还要考虑人身误触电的安全防护，总事故泄露电阻选择在106Ω以下为宜。（2）对导电工作服和导电地面等的要求。导电工作服要求在摩擦过程中，其带电电荷密度不得大于7.0 μc/m2。导电地面，一般要求消除静电的场合要求1010Ω，对爆炸危险场所选择106-107上下为宜，导电工作鞋以1.0×108Ω以下为标准。（3）对静电电位的要求。在操作对静电非常敏感的化工产品时，按规定人体电位不能超过10（1）V。因此，人们可依据这个具体要求控制操作速度和操作方法。

5.7 安全操作

（1）工作中应尽量不搞可使人带电的活动；（2）合理使用规定的动防护用品；（3）工作时应有条不紊，避免急性动作；（4）正在防静电的场所不得携带与工作无关的金属物品；（5）不准使用化纤材料制作的拖布或抹布擦洗物品及地面；（6）在工作中尽量不做与人体静电放电有影响的事，如在工作场所不穿脱衣服鞋帽等。

6 结语

人体静电火灾危险应引起化工企业的安全生产管理者高度重视。通过合理的安全措施给予消除，从而保证企业安全生产，避免事故的发生。

参考文献

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[2] 公安部消防局编.消防监督检查（公安消防监督员业务培训教材）[M].警官教育出版社，1999.

[3] 傅智敏.工业企业防火[M].中国人民公安大学出版社，2008.

[4] 陈南.电气防火教程[M].中国人民公安大学出版社，2008.