成品油转运过程中的静电风险及预防措施*

秦国明，李义鹏

(中国石化销售有限公司山东石油分公司，山东济南 250014)

成品油主要采用汽车罐车和铁路槽车进行运输。油罐车是成品油生产、销售企业油品输送的重要交通工具，由于罐车所装油品具有燃爆性，有关油罐车的燃爆事故时有发生，2016年陕西临潼接连发生两起油罐车装车过程中的燃爆事故，均疑似由静电引起。静电放电作为油罐车着火的一个重要点火源，应该引起高度重视。目前销售企业多采取油品承运模式，但承运商在承运油品过程中发生事故，不但会给销售企业带来安全风险，还会给企业带来负面影响，甚至连带责任。因此对油罐车转运过程中的静电风险进行分析并提出预防措施，是保障销售企业油品安全配送的必要工作。

1 静电带电

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[1,2]。

1.1 油品静电

油品在管道里流动，使“双电荷层”中电荷进入油品，电荷随油流移动形成冲流电流。宏观表现为油品流动过程中与管壁、管件、过滤器等之间的摩擦、冲击带电(如图1所示)。在恒定流速下，管道中油品静电荷产生速率与消散速率(电荷弛豫速率)平衡时，一般油品流动形成的冲流电流I可表示为[3]：

I=βvxdy

(1)

式中：v——油品流速；

d——管道内径。

其中β、x和y为常数。

在管径一定的情况下，油品静电量随流速增大而增多。

图1 过滤器中油品静电带电示意

如图2所示，成品油在油库装车栈台进行罐车装车时，油品先后经储罐、管道、油泵、过滤器及鹤管等进入罐车。输油管路中安装有过滤器，油品流经过滤器时可产生10～200倍的静电电荷量。滤芯孔径对油品静电起电有重大影响，滤芯孔径越小，油品静电电荷密度越大[4]。为此，罐车装车时油品经油泵、过滤器后静电量迅速升高，并在后续管道内带电量达到平衡[2]。

图2 罐车灌装作业示意

油品中掺入第二相杂质时也可引起油品静电量的增加。如成品油库灌装车用乙醇汽油时，变性燃料乙醇组分与组分油通过不同的管道输入到混合器中混合，再通过鹤管输送到罐车中。在罐车即将装满时，先关闭乙醇输送管道，然后再关闭组分油输送管道，此时低电导率的组分油中直接混入第二相杂质乙醇，随着乙醇含量逐步降低，汽油的电导率降低可能导致油品电荷密度的增加，即乙醇与组分油装车结束不同步会导致管线中油品电荷密度增大[5,6]。

当油品经鹤管口进入罐车槽罐，油品可能喷溅带电。油品进入罐车后，油品中的杂质、水分沉降会使油品进一步带电。

1.2 人体静电

人体系统因活动产生人体静电，当带电的人体系统接近接地导体时，就可能发生静电放电现象。加油站工作人员站在聚四氟乙烯绝缘板及加油站地面上，利用动态电位测试仪检测人体动态电位(环境温度：20.1 ℃，湿度：39.8%RH)，检测数据见表1。

表1 某加油站人体动态电位检测数据kV

人员编号绝缘板上动态电位地面上动态电位11.200.612.700.313.070.723.390.123.000.222.560.632.300.534.900.743.700.645.400.3

人体静电放电能量可以用以下公式计算：

W=0.5CU2

人体静电电容一般为150 pF，油罐车常输送的介质汽油的最小点火能是0.2 mJ，通过公式可以计算出，当人体电位超过1 600 V时，就可能引燃汽油蒸气。结合表1测试数据可以看出，在绝缘板(绝缘地面)上，人体电位可超过3 kV。

2 油罐车的静电危害分析

成品油在装卸、运输过程中，因静电积聚可能诱导能量大于油品蒸气最小点火能(0.2～0.25 mJ)的引燃性静电放电。油罐车在装车、量油等环节，存在着静电燃爆的风险。

2.1 油罐车装车

在油流流速一定的情况下，冲流电流随油流在管道内流动长度增加而增大并趋于稳定。罐车采用顶部装油时，低电导率带电油品导致槽罐内产生油面电位。相关实验表明，油罐车装车过程中，管道中检测到的最大电荷密度可超过20 μC/m3[7]。图3是采用EST202油面电位测量系统检测某油品油罐车装车时的油面电位变化趋势图，可以看出，油面电位检测的最高值为4 210 V，在装车总时长的约25%处油面电位最高，与国外的研究成果相吻合[3,8]。当油面电位足够高时，罐内就可能导致未接地孤立导体与罐壁之间发生火花放电，或油面与罐壁间发生刷形放电，其放电能量可超过0.25 mJ。

图3 某油罐车装车过程罐内油面电位变化

2.2 油罐车量油

目前油罐车一般采用人工量油，人体静电是油罐车静电安全的一个重大隐患。量油过程中，存在以下静电风险。

a)油品静电并未泄放完全，导致油面静电电位过高，与量油设施间静电放电引发燃爆事故。

b)操作人员未进行人体静电泄放或穿着易起静电的衣物，在量油过程中人体与其他金属间静电放电，引发燃爆事故。

c)量油过程中，操作不规范，导致油面或量油设施带电，出现静电火花。

2.3 油罐车晃车控油

油罐车泄油过程中，为保证油罐车尽量少地残留油品，存在晃车控油违章作业。晃车控油过程产生的静电，在销售企业曾经发生过事故。晃车控油存在以下静电风险。

a)晃车控油过程中车辆接地摘除，油品与罐车摩擦产生的静电不能及时导除。

b)油品呈雾状从卸油口喷出，进入容器后出现静电积聚，油面与其它金属间发生静电放电。

c)工作人员未做个体静电防护，晃车控油操作过程中引起人体静电积聚，与其它金属间静电放电。

2.4 油罐车清洗

当使用高压喷射设备清洗油罐时，油罐车存在较大的静电燃爆风险。

a)液体从喷嘴高速喷出后，液体自身或不接地的金属喷嘴上都会产生大量静电，带电液体及喷嘴与其它金属间可能发生静电放电。

b)液体与罐壁剧烈撞击，破碎的液体形成带电云，与金属间静电放电。相关研究表明当带电云直径超过0.7 m、电场强度大于1 kV/cm就可能引发刷形放电[9]。

3 油罐车的静电防控措施

针对油罐车运营过程中存在的静电引燃风险，提出以下静电防控措施。

3.1 油罐车应有合理的静电泄放手段

a)油罐车装车及卸油前，接地良好的静电接地夹要与油罐车车体有效连接。

b)油罐车轮胎应使用导静电轮胎，即使不使用静电接地夹，油罐车的对地电阻也小于106Ω；相关测试表明，目前石化企业在用的油罐车，其轮胎大多具有防静电性能。

c)油罐车罐体安装金属隔板，隔板间油品的体积小于18 925 L[10]。

3.2 油罐车装车过程中油品的静电防控

a)采用底部装车以减少油面的剧烈波动，减少油品静电的产生。

b)控制流速。油品流速是影响油品静电起电量的重要影响因素，为此，根据GB 13348-2009《液体石油产品静电安全规程》要求，对罐车等大型容器灌装油品且采用顶部进油时，其注油管宜深入罐内离罐底不大于200 mm，在注油管未浸入油面前，其流速应限制在1 m/s以内；注油管浸入油面后，可提高流速，但最大流速不应大于7 m/s(铁路罐车装车出口流速不应大于5 m/s)。

c)在低电导率的油品里面添加防静电剂，使油品电导率超过250 pS/m，抑制油品静电荷积聚[11]。

d)在油品管道上安装油品静电在线监测设备，当油品静电量超过设定安全管理阈值时，停止装车，避免静电事故的发生[7]。

e)装车结束后应静置2 min，再进行采样、测温、检尺、拆除接地线等操作。

f)罐车未经清洗不应换装其它型号油品。

3.3 人体静电防控

要预防人体静电，首先要提高操作人员的防静电意识，不能因为没出过静电事故就放松警惕；其次要做好操作人员的个体防护，操作人员应穿防静电鞋、防静电服、防静电手套；最后操作人员要使用防静电的器具，并规范操作。

3.4 其他措施

a)油罐车清洗过程中，应使用惰性气体保护。

b)油罐车要平稳行驶，避免高速行驶，避免出现紧急刹车等操作。

c)操作人员从事开关罐车人孔盖、量油等工作前，应进行人体静电泄放。

d)禁止晃车控油等操作，对长期配送油品的油罐车采取地罐交接，避免量油等作业过程中的静电风险。

e)如需使用非金属材料，建议使用体积电阻率在106～109Ω·m的静电亚导体材料，且在107～108Ω·m范围内最佳。

4 结语

油罐车转运过程中，油品及人体产生的静电，都可能引发静电放电从而导致静电燃爆事故，除了采取必要的防静电措施，一定要提高相关工作人员的防静电意识，严格遵守各项规章制度，从根本上杜绝静电燃爆事故的发生。