防静电技术在石油库生产中的应用

蓝晓民，曹继伟，王国维

（1. 辽宁石油化工大学机械学院, 辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油内蒙古乌兰察布销售分公司，内蒙古 乌兰察布 012000；3. 辽宁石油化工大学石油与天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）

防静电技术在石油库生产中的应用

蓝晓民1，曹继伟2，王国维3

（1. 辽宁石油化工大学机械学院, 辽宁 抚顺 113001； 2. 中国石油内蒙古乌兰察布销售分公司，内蒙古 乌兰察布 012000；3. 辽宁石油化工大学石油与天然气工程学院，辽宁 抚顺 113001）

石油石化工业在国民经济发展中起着不可替代的作用，随之而来的石油石化企业也已成为国家安全监督的重点行业。作为安全生产中重要手段的防静电技术，就成为石油石化企业安全生产的重要保证之一。石油库中常用的防静电技术，一般包括静电接地、跨接技术、静电中和技术、工艺控制技术三个方面。阐述和总结了石油库防静电技术的原理、技术路线等问题。

石油库；防静电；技术

石油库作为石油物流链中的一个中心环节，它既是协调原油生产、加工、成品油供应及运输的纽带，也是国家原油及成品油储备和供应的基地。石油产品在储运过程中由于本身的特性易产生静电荷，当静电荷在积累到一定程度时，就会发生放电现象，从而产生电火花。石油库作业现场的空气中长期积累了大量的油蒸气，当遇到电火花时，火灾和爆炸事故的发生就难以避免。

对于油库而言，防静电技术主要有静电接地、跨接、静电中和、工艺控制等。

1 静电产生及危害

1.1 静电的产生

静电是由物体间的相互摩擦或感应而产生的。当两种不同性质的物体相互摩擦或紧密接触后迅速剥离时，由于它们对电子的吸引力不同，因此，在两种物体间就会发生电子转移现象。其中一个物体失去部分电子而带正电，另一物体获得部分电子而带负电。如果这二个物体与大地绝缘，则电荷无法导出而停留在物体的内部或表面呈相对静止状态，这种电荷就称静电。

1.2 静电放电引燃条件

带电体上的静电荷总是要释放的。电荷释放有两个途径：自然逸散和不同形式的放电。静电放电是电能转换成热能的过程，它能将可燃物引燃，成为引起燃烧或爆炸的火源之一。

静电积聚是静电放电的前提，而被积聚的静电只有同时具备以下条件时才能构成放电危害，即

（1）积聚起来的电荷能形成具有足以引起火花放电的静电电压；

（2）有适宜的放电间隙；

（3）放电达到能够点燃可燃性气体的最小能量；

（4）放电在爆炸性混合物的爆炸浓度范围内发生[1]。

由于石油产品具有较高的电阻率，故产生静电电荷积聚和静电放电的几率很高。至于放电能否引燃可燃性油蒸气，主要取决于其放电能量是否大于油蒸气的最小引燃能量和油蒸气的浓度是否在爆炸范围之内。

1.3 静电的危害

油库储存着大量的石油产品，作业场所时刻弥漫着爆炸性混合气体。静电的存在，是引发油库爆炸、火灾的一种潜在危险。因此，静电事故的预防是油库一项极其重要的工作。

2 油库储运环节静电的产生和积聚

2.1 油罐静电

油品在管道内输转时，虽然已有静电产生，但由于管道内充满油品而缺乏足够的空气，所以不具备爆炸起火的条件。但如果将已带有电荷的油品送入油罐，则电荷不能迅速泄掉而积聚，这样油面会有一个较高电位。此时若油罐气相空间有浓度适宜的爆炸性气体混合物，就会十分危险。所以，可以认为油品中的静电荷主要来自于管道输送系统，而静电荷积聚和引起火灾的危险则主要来自可形成爆炸性混合气体的油罐或铁路、公路油罐车上。

2.2 输油管道静电

油品在管道内流动时与管壁摩擦，油品中便产生了静电荷。由于油品的电导率小，绝缘性能好，因而能够良好地保持静电能。管道管径越大，产生的静电荷越多；油品的流速越快，产生的静电荷也越多。

2.3 过滤器静电

过滤器是油库中必不可少的工艺设备。油品流过过滤器时产生的静电荷比油品流过泵、管道时还要多，这是因为油品通过时与过滤器滤芯摩擦产生静电。

2.4 铁路、公路油罐车的静电

目前，发生在我国的较大的石油储运静电事故，公路油罐车及铁路油罐车居首，其次是油罐事故。因此对油罐车的静电规律更应重视。

对于油罐车内的静电大小分布分析如下：

（1）电导率较大的油品，车内电荷密度一般趋向均匀，同时在电荷同性相斥及液体表面张力的作用下，油品中的电荷有流向油面的趋势，所以油面电荷较多。

（2）采用鹤管装油，其管口末端形状对电荷密度及电位都有明显差异。实验表明以平口形式为佳。

（3）在装车过程中，油面处的电位是随着液面的上升而变化的，最高电位出现在油罐容积的l／2至3/4处。

2.5 油轮静电

油轮上引起静电的因素较多，油在管道内流动、油从管口喷出、洗舱时水和水蒸气的高速喷射、用压缩空气清除管道存油、用尼龙绳系船等都能产生静电。

（1）油舱未装满油，由于风浪油轮摇晃，使油品在舱内与船壁发生冲击带电。

（2）油轮常用空气或惰性气体清扫管道，将管道内残油驱向油舱。这时，舱内的油受到剧烈搅动而带电。

（3）泵送装油。当油品经管道注入油舱的同时也注入了电荷。

（4）连接在绝缘软管上的喷嘴、绝缘绳系着的采样筒、吊在舱内未接地的洗舱机、穿着绝缘鞋的人体等都是被绝缘的导体。当这些绝缘导体接触带电的油、雾滴时都会积聚电荷变成高电位带电体。

（5）油轮洗舱过程中可长时间存在空间电荷，当油气混合浓度达到爆炸范围之内时是极其危险的。这是因为：其一，带电水雾可能向船体构件直接放电引爆。其二，带电水雾中的绝缘导体可能向船体构件放电引爆。

（6）油轮上备用的各种绝缘软管与船甲板摩擦而使绝缘管产生静电。

3 消除静电危害的途径和方法

3.1 消除静电危害的途径

（1）防止或减少静电的产生；

（2）设法导走或中和产生的电荷，使其不能积聚；

（3）防止足够能量的静电放电；（4）防止爆炸性混合气体的形成。

在这些消除静电危害的途径中，最重要的二个是：一创造条件加速静电泄漏或中和；二控制油品储输工艺过程限制静电产生[2]。

3.2 常用消除静电危害的方法

3.2.1 静电接地、跨接

消除静电危害最简单、最常用的方法是将油品储运设备通过金属导线接地，从而与大地形成等电位，并使电阻值达到最小。

跨接是将不同金属设备用金属导线相连接，以形成等电位。跨接与接地的目的在于人为使设备间、设备与大地间形成一个等电位体，不致因静电电位形成火花放电而引发灾害。

油罐接地与跨接：金属油罐静电接地按油罐周长计算每30 m独立接地一次，且接地点不少于两处；接地体与罐壁距离应大于3 m。每罐独立与接地干线连接不少于两处，不得串接；当与防感应雷共用接地装置时，接地电阻不大于10 Ω。

浮顶油罐除外壁接地外，尚需将浮顶与罐体、活动扶梯与罐顶进行跨接，跨接点不少于两处。使用截面积不少于25 mm2的铜软绞线作电气连接。

油罐应设置上罐静电消除扶手。

管道接地与跨接：输油管道的所有金属构件（包括护套的金属包覆层）均应接地。管道两端和中间每隔200～300 m做一次接地处理。两平行管道及两交叉管道间距不足0.1 m时，应每隔20 m进行一次等电位连接处理。

地上或埋地敷设的输油管道的始端、末端和分支处应设防静电接地。

静电连接线宜采用截面不小于 6 mm2的软铜线。装卸油设施间设置的跨接接地装置，应考虑安装有检测跨接线及监视接地装置状态功能的静电接地仪器。

在爆炸危险区域内的输油、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。不少于4根螺栓连接的法兰，在非腐蚀环境，可不跨接。

其它接地与跨接：汽车油罐车装卸时应与鹤管、输油管道作可靠的电位连接并接地。油轮作业时应与码头静电接地装置有两处以上的电位连接。清洗油罐时，油罐应与机械通风设备、临时管道作可靠电位连接并接地。

3.2.2 静电中和法

消除油品内流动电荷的设备可采用消静电器。通过安装在管道末端的消静电器，不断地向管道中注入与油品电荷极性相反的电荷从而使油品电荷中和。虽然接地是防静电的有效措施。但接地只能将金属外壳壁上的静电导走。由于油品属低电导率液体，油品内电荷的泄漏需要一定时间，这样大量电荷必然进入油罐造成积聚或瞬间放电，因此需要控制进入油罐的静电荷量，采用消静电器是较理想的措施。

3.2.3 工艺控制法

工艺控制法是指为限制和避免静电的产生和积聚，从油品储运工艺上采取相应的措施，它也是消除静电危害的方法之一。采取的措施一般有：

（1）控制油品流速

管道中油品流动会产生静电，静电量与油品流速的平方成正比，所以控制油品流速是减少其静电电荷的一个有效方法。

（2）控制装油方式

装油时，避免发生喷溅现象，即装车鹤管应伸入距离油罐罐底不大于0.2 m处，并且采取密闭装油工艺，以减少静电量的产生[3]。

（3）油品静置时间

带电油品进入油罐后，由于油品的绝缘性能良好，静电荷消散很慢。只有经过一定的静置时间才能基本消散完。也就是说，当需要直接进行测量液位或油温时，应该等罐内静电荷基本消散方可作业。

《石油库静电安全规程》对油品的静置时间有明确规定，静置时间是依据油品的电导率和油罐容积来确定的。

（4）消除产生静电的附加源

所谓消除产生静电的附加源，主要指下述三种情况。其一，石油产品含水或不同油品相混通入压缩空气时，静电发生的可能性将增大。因此，石油产品在输转、储存及运输中要避免油与水、空气混合以及不同油品相混合。其二，油罐或管道内混有杂质时，会产生较多的静电。因此，要注意清除油罐和管道内杂质。其三，要用导静电绳进行油品采样作业，使用时采样绳末端要与罐体做可靠接地[4]。

（5）油品计量作业要求

储罐测量口必须装有铜（铝）导尺槽。当进行测油高、油温，采样作业时，钢卷尺、测温盒绳、采样器绳进入油罐时必须紧贴板下落和上提。其上提速度不大于0.5 m/s，下落速度不大于l m/s[5]。

4 人身静电的预防

（1）人体在行走、穿脱衣服或从坐椅上起立时都会产生静电，其能量足以引燃（爆）爆炸性气体混合物。所以操作人员进入含爆炸性气体混合物场所必须严格按规定穿着特制的导电衣物，如防静电工作服、防静电鞋等。

（2）操作人员要有效地消除人体静电的条件是穿着防静电鞋的人必须站在导电性地面上，为此必须实现工作地面导电化[6]。

5 结 论

油库是石油储运的重要一环，各企业要重视防静电技术在油库生产方面的应用，确保石油、石化企业安全、平稳、快速发展。

［1］ 李进．油品储运中的静电与防止[J]. 甘肃科技纵横，2003(4)：46．

［2］ 王玉贺．石油储运中的静电与防止[J]. 油气储运，1993(3)：55-57．

［3］ 中国石油天然气集团公司职业技能鉴定指导中心．油品储运调和操作工[M].北京：中国石油大学出版社，2012-03.

［4］ 许行. 油库设计与管理[M].北京：中国石化出版社，2009-03.

［5］ 樊宝德．油库安全技术问答[M].北京：中国石化出版社，2005-02.．

［6］郭光臣．油库设计与管理[M].北京：中国石油大学出版社，2006-12.

Application of Antistatic Technology in Operation of Oil Depots

LAN Xiao-min1,CAO Ji-wei2,WANG Guo-wei3

（1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Shihua University, Fushun Liaoning 113001, China；2. petroChina Inner Mongolia Wulanchabu Sales Company, Inner Mongolia Wulanchabu 012000, China; 3. College of Petroleum Engineering，Liaoning Shihua University，Fushun Liaoning 113001，China)

Petroleum and petrochemical industry plays an irreplaceable role in the development of national economy, so safety supervision of the petroleum and petrochemical enterprises is very important. As an important means in safety production, anti-electrostatic technology has become one of important guarantees of safe production in petrochemical enterprises. Common antistatic technologies for oil bases include static grounding, cross connect technology, electrostatic neutralization technology and process control technology. In this paper, principles and technical routes of the anti electrostatic technologies were described and summarized.

: Oil depot; Anti static; Technology

TE 821

： A

： 1671-0460（2015）03-0561-03

2014-08-12

蓝晓民（1960-），男，辽宁抚顺人，教授，1982年毕业于抚顺石油学院机械系，研究方向：计算机辅助设计、化工机械。E-mail：lanxiaomin@163.com。