油品储运场所静电危险因素分析及控制措施

仇祝峰

摘 要：在油库、加油站等轻质油品储运场所，成品油极易因静电放电引燃事故。美国石油学会（PEI）曾统计加油站48.4%的着火事故源于静电放电。油库、加油站等区域内各种设施设备的结构不同，位置各异，其静电产生的环节和原因也有所不同。分析油品储运场所静电产生原因、静电放电风险，综述国内外静电控制相关标准，对油库、加油站采取必要安全措施避免静电引燃事故具有重要意义。

关键词：油品储运场所；静电放电；风险；安全措施

1油品储运场所静电危险因素分析

静电放电所产生的电火花能量大于油品蒸气引燃的最小能量（0.2～0.25mJ）时就可引起着火或爆炸，需要对油品储运场所静电危险因素进行分析。

1.1油品静电

静电源于不同种物质间相互接触-分离时“双电荷层”内正、负电荷分离。常见油品带电方式主要包括以下几种。

a）冲流起電。管输油品与管壁、管件等之间的摩擦、冲击带电。

b）喷射起电。油品喷溅形成的油雾与空气、

c）水杂等摩擦带电。

d）沉降起电。油品因其内部杂质、水分沉降而带电。

1.2设备静电

油品流经管道、过滤设备等会使相应设备部位带上与油品极性相反的静电荷。若设备接地不良或为静电非导体，则静电荷在其表面积聚形成高电位。如加油过程中金属防盗网上的静电电位高达-1.91kV，而油箱未接地时，防盗网与油箱间静电电位可能达到5.8kV[3]；加油站使用的耐腐蚀塑料管道，在管道表面静电位可超过10kV。

1.3人体静电

人体因行走、操作或与其它物体接触与分离，或因静电感应、空间电荷吸附等原因产生的电荷积聚称为人体静电。人体上静电位可达10kV，假设人体电容为100pF，则人体静电所携带的能量超过5mJ。

2油品储运场所静电放电分析

油库、加油站等危险场所需避免发生引燃性的火花放电和刷形放电。

a）火花放电。火花放电是发生在相距较近的带电金属导体间或静电导体间的静电放电，其放电能量可达1J，引燃能力极强。当带电导体的静电电位大于330V，就可发生静电放电。罐内孤立导体与接地管壁间、带电金属管道与接地导体或者人体、采样器/检尺器具等与带电人体之间均可能发生火花放电。

b）刷形放电。刷形放电是带电位较高的静电非导体与导体间易发生的静电放电，其典型放电能量为4mJ。高电位的油面与罐壁、鹤管及检测工具之间，绝缘非金属管道外壁与周围接地导体间（如相邻接地金属管道）可发生刷形放电，引燃挥发性油气。

3油品静电安全控制措施

3.1静电接地

易燃易爆危险场所用管道泵及过滤器、缓冲器、阀门等属于静电导体的物体应可靠接地，使设备表面静电荷快速泄漏，抑制静电积聚，同时各设备间实现等电位连接，防止出现高电位。

3.2提高油品电导率

油品的电导率决定油品静电荷的消散速率，油品电导率越高，静电荷越难以积聚。GB6950—1986《轻质油品安全静止电导率》规定了汽油、煤油、柴油安全静止电导率应大于50pS/m。为保证输油作业安全，可根据GB13348规定在油品中加入微量的油溶性的防静电添加剂，使其电导率达到250pS/m以上，以加速静电荷的消散。

3.3控制油品流速

对于低电导率油品，限制油品流速可抑制油品静电产生。静电荷的产生受油品流速、输油管径影响，因此国外标准根据流速和管径关系对油品输运或灌装要求如下：

vd=N×0.50m2/s（对于顶部或下部装油时，储罐内含中心导体，如鹤管）

vd=N×0.38m2/s（对于下部装油时且储罐内无中心导体）

式中：v———流速，m/s；d———管径，m；N———根据输油设施而设定的常数。

一般规定油罐装料时，灌入电导率≤50pS/m的油料时，速度应不超过1m/s，直到入口被淹没。当注入口浸没200mm后，可逐步提高流速，但最大流速不应大于7m/s。

3.4采用静电缓和器

成品油流过过滤器和筛网等可造成油品静电量成倍增加，且过滤器或筛网的开孔越小，油品带电量越大。降低油速可增加过滤器下游的静电耗散时间，但流速降低并不能明显减少过滤器后油流的电荷密度。为防止油品电荷进入贮器，通常过滤器应放置在接收贮器上游足够远的地方以降低电荷量。油品通过精细过滤器时，从其出口到贮器应留有30s的缓和时间，缓和时间不足时应采用缓和器。带电油品在缓和器内停留时间一般可按缓和时间的3倍设计，缓和时间用下式表示：

t=εrε0/σ

式中：t——缓和时间，s；εr——油品相对介电常数；ε0——真空介电常数，pF/m；

σ——油品电导率，pS/m。

3.5控制装油方式

装油方式应尽量采用底部装油，防止顶部装油时油品因喷溅、雾化和泡沫而使容器内油品带电量增加。按照GB50074-2014《石油库设计规范》要求，当采用上装鹤管向罐车灌装甲B、乙、丙A类液体时，应采用能插到罐车底部的装车鹤管；采用密闭装车方式时，应按GB50759-2012《油品装载系统油气回收设施设计规范》设置油气回收设施。

3.6控制安全油面电位

实验表明，静电放电时电荷转移量大于0.1μC或放电能量大于0.2mJ时就有引燃油气空间的危险，而油面放电电位则随液面曲率、放电电极、油料电导率、油气混合物成分等因素变化，不同情况下的油面放电电位主要集中在18～62kV之间，且油面电位为负值时较易引燃油气，油面电位为正时，需要更高的油面电位和电荷转移量才能引燃油气。GB6951-1986《轻质油品装油安全油面电位值》标准参考了国外历年来油罐油面放电及引燃实验的研究情况，规定了轻质油品在输送过程中的安全油面电位值为12000V。

3.7使用防静电材料

在静电危险场所，对接触起电的物料，应尽量选用在带电序列中位置邻近的、或对产生正负电荷的物料加以适当组合，减少静电荷的产生。使用软管等输送油品时，要用导电软管或内附金属丝、网的橡胶管，且在相接地时注意静电导通性。例如油罐车卸油时用的卸油连通软管、油气回收连通软管，应采用导静电耐油软管，其体电阻率应小于108Ω？m，表面电阻率应小于1010Ω。

3.8保证油品静置时间

在油品装卸完成后，应使油品静置一段时间以保证其所带静电消散到安全值以下。油品静置时间按照油品电导率和储罐容积确定，例如GB13348-2009要求油罐装油完毕静置10min后再进行采样、测温、检尺等作业（对于容积大于5000m3的油罐，静置时间应大于30min）；AQ3010-2007《加油站作业安全规范》要求油罐车进站熄火并静置15min后，卸油员按工艺流程准备接卸作业，且油罐卸油后，待稳油15min后方可计量。近期，根据油罐车及油面电位变化的特点，研究表明从静电安全角度油罐车卸油前静置时间5min后罐内液面电位就可稳定。

3.9人体静电防护

作业人员应穿合格的防静电鞋和工作服，避免在易燃易爆场所剧烈运动和穿、脱衣物。在易燃易爆场所操作区域可采用防静电地面，适当设置静电亚导体材料的人体静电消除器，且亚导体材料的阻值在107～108Ω范围内，同时材料的厚度要有一定的绝缘水平，避免击穿火花的发生。加油、卸油、控油根、采样操作前，操作人员必须进行人体静电泄放。

4结语

加油站、油库等易燃易爆场所在加油、卸油过程中均存在火花放电和刷形放电引燃风险。为抑制油品静电积聚，降低静电引燃风险，国内外控制加油站油品静电需考虑：①抗静电添加剂，提高油品电导率；②良好跨接和接地，使积聚的静电快速泄漏；③控制加油流速和卸油流速，降低静电的产生速率；④防止湍流和冲击——变径、弯头、过滤器等尽量远离出口，抑制静电产生；⑤防止水杂影响——卸油管口做成弯的，伸入油罐底部；⑥可使用油气回收，防止加油枪口出现可燃性挥发油气，控制可燃物等方面措施，保证油品输运作业安全。