石油静电火灾事故的原因及预防措施

王春俊(南昌市东湖区消防救援大队，江西 南昌 330000)

0 引言

石油化工企业在生产储存过程中，油品处于流动和摩擦中，极易产生静电，引起火灾爆炸事故。例如：2019年1月11日8时21分，江苏某加油站，员工在清理2#罐内残余柴油时，罐内突然发生闪爆。经调查，该起事故原因是员工作业时未穿防静电服装，产生静电导致爆炸。该事故深层次的原因主要是缺乏对静电知识的了解，以致操作和管理不够科学。

1 静电的产生

1.1 输油管道内静电的产生

油品在管道内流动时与管壁摩擦，可以产生静电荷。油品因此带电，其静电量与流速有密切关系。因油品的电导率较小，绝缘性能好，所以它能够长时间保持静电且不消散。产生的静电荷将随着油品的流动进入油罐或铁路、公路油罐车内。管道内油品流速及其管径对油品静电起电的影响，如表1和表2所示。

表1 油品流速对静电的影响

表2 输油管径对静电的影响

1.2 油罐中的静电

成品油在输转过程中，通过泵与管道送往各种油罐。油品在管道内输转，会产生静电。带电荷的油品被装入油罐，会因为电荷不能快速泄掉而积聚，使油品表面具有一个比较高的电位。因此，油罐内大部分静电荷产生于输送系统，其余部分是在灌装时产生的。油罐在装油过程中，油品电位的最大值有时发生在停止装油之后。从装油结束的时刻到最大电位值出现的时刻，称为延迟时间，其值通常为30s左右。装油结束80s之后静电位才开始明显下降。

1.3 公路油罐车的静电

国内公路轻油罐车均为上部装御，此种方法极容易产生电荷。公路油罐车装油系统分为自流和泵送两种方式。采取自流装油系统的方式进入过湖器的初始电荷量较小。但采取泵送装油系统方式，静电荷就会从泵入口处开始大量的产生，流经过滤器处达到一个高峰，最后全部进入罐车内。上部装御油，容易喷溅产生静电荷，还会产生油雾，使油气混合物达到爆炸浓度范围。汽车油罐车一般采用 DN80的小鹤管装油，4m3油罐车装车时间约8min。装车时应把鹤管伸入罐底，防止喷溅式装油，从而减少产生新的静电。

1.4 过滤器起电规律

过滤器是石油工业中常见的工艺设备。油品流经过滤器产生的静电荷比油品流经输油管道时产生的静电荷还要多。有专家曾对管道上安装过滤器对油品静电起电的影响作过专门研究，如表3所示。

表3 过滤器对静电的影响

2 石油静电火灾事故发生的基本条件

以汽油为例，因为汽油蒸汽的最小点火能量为0.1～0.2mJ,所以静电极易引起燃烧爆炸。静电引起火灾事故，必须具备以下5 个基本条件：(1)符合产生静电的条件；(2)产生并积聚电荷，能达到火花放电电压；(3)能引起火花放电，并有足够的放电间隙；(4)要有足够引发火灾或爆炸的点火能量；(5)在间隙和周围环境中，具有足够浓度的爆炸混合物。

在同时满足以上5个条件时，才能引起火灾爆炸事故的发生。

3 防静电火灾事故的预防措施

防静电火灾事故的措施较多，如：减少静电的产生；采取接地等有效措施导走或中和静电荷使其不能积聚；防止爆炸性气体混合物的形成等。因此对防止石油静电火灾事故，不是完全消除静电荷，而是控制各项指标值不致引起火灾事故。

3.1 控制流速

实验表明，油品在输油管道中流动所产生的电流与油品流速的2次方成正比。由此可见，流速加快会增加静电的产生，而控制油品流速是减少静电产生的有效办法，如表4所示。

表4 油品流速限制一览表

3.2 注意静置时间

因为油品的绝缘性能良好，带电油品进入油罐内，静电荷一时无法消散，需要经过一定时间的静置才能消散完。为避免产生静电风险，员工进行直接测量液位或油温作业前，应等罐内静电荷基本消散后。油品的静置时间是依据油品的电导率和油罐容积来确定的。国家规定油罐车泄油前的静置时间为15min。

3.3 油罐和管道的可靠接地与跨接

接地是指将油罐和管道与大地接通，形成相等电位，形成最小电阻值。跨接是指将油罐和管道之间用金属导线相连，形成相等电位，目的是通过人为方式，使油罐和管道与大地形成一个等电位体，不致于因为静电的电位差形成火花放电，而引起火灾事故。管道跨接还有一个作用，当有杂散电流时，可以避免在断路处发生电火花而造成火灾事故。静电接地电阻值的规定如表5所示。

表5 静电接地电阻值

3.4 投放抗静电添加剂

抗静电剂的真正作用不是“抗”静电，而是当加入微量抗静电添加剂后，可以在不影响油品质量的前提下，大幅提高油品电导率，使其电荷得不到有效积聚。我国对抗静电剂的使用量一般为百万分之一(质)(1mg/L=1ppm)。多次使用证明，国产各牌号的喷气燃料只要加1mg的抗静电剂，就可使导电率维持在140～210电导单位以上。加剂时，一般情况先将抗静电剂以数倍燃料油稀释，再调配成母液，然后根据调和罐容积大小，进行充分循环调和。停泵半小时后测定，当各部位电导率值完全相同时(可调至(50～300)×10-12s/m)，说明油品即已调和均匀。

3.5 控制油面空间的混合气体

在可能形成爆炸性气体混合物的空间充以惰性气体(如N2)，使该混合气体达不到爆炸气体的浓度范围，充惰性气体的方法是防止形成爆炸性气体混合物。在充填惰性气体之后，要保证氧气所占体积小于7%，这样的做的话，生产操作就不受许多条件的限制。

3.6 避免空气、水和油品等混合

当油中含不同油品或水相混并进入压缩空气时，静电的发生量将大幅增加。相关实验表明，油品中含水量在5%时，会使起电效应增大10～50倍。并且油品通风调和也是十分危险的。某家炼厂一个5000m3油罐，罐内原装有40t喷气燃料，之后装柴油并通风调和，在通风仅1分多钟时便发生了爆炸。因此，油品调和时必须采取相应的安全措施。

3.7 消静电管

消静电管是直接消除油品内流动电荷的器件。它安装在管道的末端，不断地向管中注入与油品电荷极性相反的电荷而达到中和的目的。消静电管一般长1m左右，适用管道直径为50～200mm，适用温度为-50～50℃。因为消静电管出口电荷密度较稳定，所以消静电器的安装位置应该离油品出口处越近越好，但最长不应超出10m，防静电重新产生。消静电器在使用过程中，产生的沉积物容易对绝缘层的绝缘程度造成破坏，消电效率也会随着内壁沉积物的增加而有所下降，最好每隔半年至一年清洗一次内壁。为保证消静电器的工作可靠，使出口电荷密度在30×10-12C/m3以下，管道内油品流量应不大于2.5m3/min，并保证管体接地可靠，接地电阻值不大于10Ω。

3.8 加强组织管理

控制和防止静电灾害，必须加强组织管理工作：一是要使操作人员有一定的石油静电知识；二是要有完整的管理制度和操作规程。(1)建立静电安全管理体制：如建立静电安全操作规范、静电测试方法标准；建立用于检测、取样及衣、鞋等器具标准；(2)测定现场安全状况：如在现场安装可燃气体测爆和报警装置；确定静电危险源场所，测定接地电阻值，设置静电接地检测报警仪；(3)加强防静电的研究与教育：定期举办普及防静电知识技术讲座，增强防静电意识；(4)加强人身静电的预防：人体在正常活动时也会产生静电。要严格规定相关人员在进入具有高浓度爆炸气体混合物场所作业时，必须穿着防静电工作服、防静电鞋等。