浅谈油库防静电工艺设计

浅谈油库防静电工艺设计

霍雳程莹莹代月松

中国航空规划设计研究总院有限公司北京100120

摘要：通过某油库爆炸新闻，引出关于油库爆炸危险环境的工艺设计与一般工业建筑的异同，通过对静电的产生，危害及治理措施几个方面，以及对相应规范的理解，从而更有效直观的理解油库工艺技术。

关键词：油库；加油站；爆炸危险环境；防静电工艺设计

Abstract：Theoildepotexplosionnews，leadstosimilaritiesanddifferencesonprocessdesignofoildepotexplosionhazardenvironmentandgeneralindustrialbuildings，basedonthestatic,hazardsandcontrolmeasuresinseveralaspects，andtheunderstandingoftherelevantregulations,thusmoreeffectiveunderstandingofoildepottechnologydirectly.

Keywords：oildepotgasstationexplosivedangerousenvironmentAntistaticprocessdesign

静电是油库着火爆炸事故主要点火源之一，加油站油库中的油品在储存、运输、输送、装卸等过程中，不可避免地会产生静电。油品本身属于易燃易爆液体，当静电放电能量超过油蒸气的最小引燃能量时，就可引燃引爆油品。因此加油站油库在营运过程中静电的危害是非常大的，研究静电危害的原因，采取工程技术手段和管理对策，是加油站油库预防和避免静电事故的一项重要任务。

1静电导致爆炸案例

2011年1月12日16是45分许，河北省廊坊市和平路一中石化加油站发生起火爆炸事故。据新闻报道，17点5分，该加油站上空浓烟滚滚，近10辆消防车陆续赶到进行灭火。距事故一公里外警方设卡戒严，附近居民被紧急疏散。该加油站地处市区繁华地段，周边均为居民区。廊坊市官方称，起火原因为油罐车卸油后静电火花引发起火爆炸。

加油站静电产生的几个环节和成因：

（1）储油罐在装油或罐与罐之间油品互倒时，一般都采用底部注油，但油品从注油管内高速分射出时，由于喷射起电而使油罐带电，同时油品冲击到罐壁造成油雾，也容易使电荷堆积，并发生放电现象。

（2）输油管道与加油区油品流动产生的静电，形成电流。

（3）油罐车在装油，运油，卸油过程中，由于油品与油罐壁，卸油及装油用的鹤管反复冲刷，接触，摩擦，而使电荷聚集产生静电，当积累到一定的静电电位时，就会发生静电放电，加之周围可能存在着爆炸混合物，这时就有可能发生燃爆事故。

（4）进出油库的人员身着衣物为化纤制品，走动或操作设备时易产生静电。根据有关测试资料，在空气相对湿度为60%，温度为25摄氏度的条件下，当一个人身穿化纤服装，在非导电静电地面上快步行走40米时，人体活动产生的静电点位就能达到2500v，故可以成为引起油气燃爆的点火源。

此上，均为油库爆炸危险潜在的原因，这就要求从设计开始就严格遵守规范中防静电措施。静电与雷电灾害严重影响石油、石油化工、石油销售企业的安全生产，给企业造成很大的损失。

油库事故案例汇编中收集了445起油库着火爆炸事故，其中由静电引起的有54起，占12.13%；由雷电引起的有21起，占4.72%。

“加油站百例事故分析”一书收集了115起加油站事故，其中由静电引起的有23起，占20%；由雷电引起的有5起，占4.35%。

2002年2月23日至2006年9月11日中国石油23起重大事故中，由静电引起的着火爆炸有6起，占26.08%。

所以我们必须有效地控制雷电与静电灾害，消除雷电与静电的安全隐患，避免雷电与静电事故发生，确保石油、石油化工、石油销售企业安全生产。

2静电的产生及放电形式分析

1）物体的接触分离带电

3）静电产生源

(1)员工人体携带的静电;

(2)收发油、气的作业过程中产生的静电;

(3)设备运转过程产生的静电。

4）静电放电形式

（1）电晕放电

电晕放电是在非均匀电场中电场强度极高的部分发生局部电离的放电。电晕放电一般伴随着微弱嘶嘶声与图所示的发光。（发生电晕放电曲率半径小于1mm）

（2）传播型刷形放电

在高速起电场所及静电非导体背面衬有接地导体的情况下，在静电非导体上所发生的放电能量集中、引燃能力强，并带有声光特征的一种放电。

（3）沿表面放电

在带电物体背面附近有接地导体，带电物体表面电位上升被抑制的情况下，带电量非常大时，沿着带电物体表面发生的放电。在接地导体接近带电物体表面时产生了空气中放电，以此为契机，沿表面放电几乎同时产生。

当静电产生后，由于容器内的油面上积聚的电荷亦可通过油品向接地的四壁流散，但汽油、柴油等石油产品本身存在着导电性能差和对地电容，所以静电电荷积累是必然的。静电除流散外，还以放电进行消散，当静电积累到一定程度会在空间放电。

电晕放电、刷形放电和火花放电以上三种放电形式中，电晕放电能量小而分散，引起火灾的几率较小。刷形放电因放电不集中，所以释放的能量也较小，但具有一定的危险性，比电晕放电的灾害几率高。火花放电是两极间的气体被击穿而形成通路，又没有分叉的放电，这时电极有明显的放电集中点，在瞬间内能量集中释放，因而危险性最大。

3形成静电危害的条件

静电危害的形成主要有以下条件：

（1）有产生静电的来源；

（2）静电得以积聚，并达到足以引起火花放电的静电电压；

（3）静电放电的能量达到爆炸性混合物的最小引燃能量；

（4）静电放电火花周围必须有爆炸性的混合物存在。

从理论上讲，只要消除其中一个条件就可预防静电事故。但油品在装卸、储运过程中，静电荷的产生、积聚、作业场所形成爆炸性混合物等是客观存在的，因此只有采取措施抑制静电荷的产生、积聚，消除放电火花间隙，加强作业场所的管理，降低爆炸性混合物浓度。

通过以上分析，油品作业过程中防静电措施主要有四个方面：减少静电产生；促进静电流散；避免火花放电；加强安全管理。

4油库、加油站防雷防静电工艺设计要点

油库防静电措施与防雷措施是相互结合，密不可分的。

金属油罐必须做环型防雷防静电接地，接地点不应少于两处，其间弧形距离不应大于30米，接地体距罐体的距离应大于3米,油罐的呼吸阀、阻火器、量油孔、人孔、光孔等金属附件必须保持等电位连接。加油站每个埋地卧式油罐的两组接地必须将接地断接卡露出地面，以便进行检测。

加油站罩棚及站房一般使用接闪带进行保护，站房屋顶金属物应与接闪带相连。金属顶罩棚其金属构件应通过柱筋或敷设扁钢与接地装置相连,为使雷电流分多路引导泄人大地,降低雷电在附近导体或电线、电缆上的感应电势或电流每个柱子都应作为引下线，但至少不少于两根引下线,距地面合适位置留出断接卡,其外部包裹塑钢板应可靠接地,以防积聚静电。所有防雷防静电接地引下线须设断接卡。

地上或管沟敷设输油管道的始端，末端和分支处，拐弯处均应设置防雷防静电的接地装置，接地引下线可采用圆钢，扁钢，多股铜绞线等材料，线径截面积不少于48mm2，少于5根螺栓连接的输油管道法兰，阀门应该用金属跨接线实行等电位连接，跨接线直径不小于16mm2，材质可选用多股铜绞线，镀锌扁钢等，在一个区域内应该使用统一材质，规格大小一致。当法兰用5根以上螺栓连接时，法兰可不用金属线跨接，但必须构成电气通路，其法兰间的电阻值不大于0.03欧姆。测试加油站防雷防静电接地电阻时，应对卸油管及加油枪胶管的接地泄露电阻进行测量，以保证胶管两端导通良好。

供配电系统要有重复接地，采用TN-C-S系统，配电柜，发电机机座，加油机等设备都要实行保护接地与接地装置可靠连接。

油库，加油站的供电及控制系统应采用铠装电缆或导线穿钢管配线，配线电缆金属外皮两端保护钢管两端均应可靠与接地装置相连，实现入户前感应雷电得到释放。

加油站的防雷防静电接地，电气设备工作接地，保护接地，电子系统接地，SPD接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4欧姆。

5油库防静电工艺设计参考规范介绍

1）危险区域划分

根据《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）中指出：具有爆炸性混合物，以致有爆炸危险的场所，被称为爆炸危险环境；爆炸危险区域的划分按释放源级别和通风条件确定，分为0区，1区和2区。为具有可燃物质，以致有火灾危险的场所，被称为火灾危险环境。火灾危险坏境根据火灾事故发生的可能性和后果，以及危险程度及物质状态的不同，分为21区，22区，23区。

本项目按照工艺专业要求，油泵房内划分为爆炸性气体危险环境2区，主要危险介质为汽油，需要选择防爆型配电装置及照明灯具，防爆组别不低于IIA级T2组；室外（地下式）油罐区：油罐内为0区，以放空口为中心，半径1.5m的空间及地下坑沟内为1区，距检查口3米范围内为2区。

2）防雷接地设计

按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）本工程中油泵房及油车库为具有21区爆炸危险场所的建筑物，故划为第二类防雷建筑物。设计中在油泵房及油车库屋面分别组成不大于10mx10m或12mX8m的网格，突出屋面的金属物体和屋面防雷装置相连。专设引下线根数及间距均满足GB50057-2010中4.3.3条款。设备用房内的供配电系统防雷，从建筑内的总配电箱开始引出的配电线路和分支线路采用TN-S系统。

另外，室外油罐区的罐体为埋地式，根据《石油库设计规范》(GB50074-2002)中的规定，钢油罐设不少于两处的接地点。并且附图油罐的罐体及罐室的金属构件以及呼吸阀放散孔等金属附件，均做电气连接并接地，要求接地电阻不大于10欧姆。

室外油罐区设置临时接地螺栓，为油车装卸油作业时，起到与接地网可靠连接的作用。输油管道采用金属线跨接的方式，交叉点及管道法兰连接处均设计跨接。

采用共用接地方式，防雷接地，工作接地与保护接地共同接地体，接地电阻不大于1欧姆。所有设备金属外壳，建筑金属构件，供油管道，油泵，油罐等，实施总等电位联结。

3）防静电措施

静电的产生及危害：当不同的物体接触时，由于物体表面载流子的浓度和逸出功的不同，载流子就从一个表面迁移到另一个表面。因此，静电物质在摩擦中产生的物理化学反应。静电产生的能量虽小但是可能产生较高的静电电压，放电时的火花可能点燃易燃易爆物造成事故。对于油库来说，油槽车产生的静电电压高到25KV。防静电危害的措施有采用导电材料，减少摩擦阻力。增加环境湿度，及有效的接地。

本项目中的措施有：在库区范围内设多处防静电临时接地卡，与接地网相联结，为油槽车临时释放静电电压用。油泵房，油车库均在入门处H=1.5m安装100（W）X200(H)的不锈钢板做为消除人体静电装置。油罐，管道，法兰，油罐车均采取防静电措施。

4）防爆装置

油库是储存易燃易爆的油品及化工产品的场所，其电气装置的设计和选型具有特殊的要求。根据《石油库设计规范》（GB50074-2002）中规定，石油库内建筑物，构筑物爆炸危险区域的等级及电气设备选型，应按照现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058）执行，其爆炸危险区域的等级范围划分应符合本规范的规定。

6结论

关注国内外新闻，近年来能源问题一直是热议的话题，越来越多油库爆炸事件，引起的严重火灾，人员伤亡，原油泄漏造成环境污染,更是切身的关系到每个人的生命安全和生活安全。比如，黄岛油库爆炸造成库区连环爆炸导致资源短期紧张和空气污染；大连油管爆炸导致海洋污染；英国卫生和安全管理局称，2005年储油罐爆炸造成的经济损失是英国历史上最大的工业灾难。对于油库的安全问题，工艺设计是最初的也是最重要的一个环节，所以满足相关规范，做出安全可靠及人性化方案，是油库工程设计的宗旨。

参考文献

[1]《石油库设计规范》GB50074-2002.

[2]《石油天然气工程设计防火规范》GB50183-2004.

[3]《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92.

[4]《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010.

[5]《电子工程防静电设计规范》GB50611-2010.

[6]刘尚合，五占成，静电放电及危害防护，北京；北京邮电大学出版社，2004:86-91,100,102,196-205.