人體靜電放電的著火危險性及預防措施

操基連 王紅兵

摘 要：人體靜電可直接引起火災的危險，該文分析了人體靜電的產生、積聚、放電和引燃可燃物的過程，并由此總結了可以從加強宣傳、加濕環境、接地、使用抗靜電材料和安全操作的具體措施來防止人體靜電產生的火災危險。

關鍵詞：消防 人體靜電 預防措施

中圖分類號：X932 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-02

在眾多的靜電放電現象中，最神秘要算人體靜電了。據日本安全專家田島辛講過，在化工危險作業的場合，人體靜電像吸煙一樣可怕。

所謂靜電火災是指由于電荷積累在一定的空間，由這種電荷發生放電現象而引起可燃物質著火，他必須同時滿足以下五個條件：現場要有能夠產生靜電的條件；靜電的積聚足以產生放電的電量；具有帶電體放電的條件（放電對象、放電距離）；放電能量大于被引燃物的最小點火能量；在間隙及周圍環境中有可能引燃的可能性氣體或可燃蒸汽與空氣的混合物。

物質本身帶電，并且積蓄和進行靜電放電，最后該放電引起著火或爆炸，下面從靜電產生的開始，按順序敘述一下各種現象。

1 靜電的產生

靜電主要是指兩種不同物體（物質）緊密接觸并迅速分離，由于兩種物體對電子約束能力不同，物體間發生電子轉移，而使兩物體分別帶上不同種電荷的現象，即由摩擦的機械能轉化為電能的現象。靜電產生的大小，取決于兩種物體接觸的距離、分離速度和它們對電子約束力的差異。人體靜電的原因較多，在工業生產和社會實踐活動中，人體帶電主要是摩擦起電，而摩擦帶電主要是人穿的絕緣鞋子與地面之間的摩擦帶電，化纖衣物與人體的摩擦起電（在地毯上行走、離開化纖座椅、1脫衣、梳理毛發、用有機溶劑洗衣、拖地板等）。實驗表明在干燥的季節里，穿著絕緣鞋的人在純毛毯或塑料地毯上走路時，靜電電壓超過10000 V，穿上尼龍褲在座位上摩擦4～5次，靜電電壓可達500 V左右。

2 靜電荷的積聚

任何不同物質都可產生靜電，但不等于任何物質都可儲存靜電荷。靜電的危險關鍵是靜電的積聚。根據實驗資料得知：電阻率為1012Ω·CM的物質最易積累靜電，而大于1018或小于1010Ω·CM的物質，因其本身不能有效的積累電荷，產生的電荷將較快泄露。環境的相對濕度可改變一些的電阻率。如布質材料相對濕度50%時，電阻率約為10-8Ω·CM，積聚靜電的可能性較小，當相對濕度為30%時，電阻率升到1012Ω·CM，具有很強地起電能力。

3 靜電放電

鑒于帶電體自身的化學性能幾何形狀和電位的高低的不同，靜電放電的形式多種多樣。其中人體靜電火災大多由電火花放電引起。電火花放電的帶電體與接地體形狀和表面都比較光滑，彼此距離又較小的條件下，空氣被擊穿所形成的放電通道，有明顯的放電點，雖拉成線狀，伴隨著強烈的光、熱和破壞聲，放電能量較集中，釋放的能量較大，具有較大的點火能力。一般認為只有超過300 V的靜電電壓才能產生靜電放電現象，靜電電壓達到30 kV可擊穿1 cm的空氣間隙。

4 靜電放電能量及引燃可能

靜電火花能否成為火源，一是看被可能引燃對象的最小點火能量；二是看靜電放電能量。

若要使爆炸性混合氣體著火，使它傳播燃燒，必須從外部提供能量。能夠引起著火的最小能量值叫做最小點火能量。可燃物混合氣體的最小點火能量一般為0.2 mJ，其中點火能量較小的有：CS2為0.015 mJ，H2為0.02 mJ，環氧乙烷為0.087 mJ。大部分可燃粉塵最小點火能量為幾十毫焦。

人體對地絕緣就相當于一個電容器，人體對靜電來說相當于導體，人體放電可看作為電容器放電，可使用電容器放電公式：W=CU2來表示。

人體電容系指人體對大地的電容值，是由兩部分組成：兩只腳對地電容和人體其余部分對地的分布電容。根據日本《經典安全指南》定出人體電容約為人體電容90～200 pF，而根據美國空軍標準（MIL—STDIS12，USAF）把人體電容規定為500 pF，歐洲許多火工品生產廠家，把到導電地面的人體對大地的電容規定為1000～2000 pF，我國由北京工業學院等許多單位進行人體電容測試，其平均值為250 pF，最高為400 pF。

實驗表明，電容器放電火花會電容器貯能地90%以上作用于發火過程。所以可用電容器的全部貯能看作是可燃的最小點火能。

W=CU2=QU=Q2/2C

式中 C-靜電電容 F

U-靜電電壓 V

Q-帶電電量 C

W-靜電能量 J

人體靜電電容我們取300 pF，假若人體靜電電壓為2000 V，當接觸接地體放電時產生的靜電火花能量。

W=×300×10-12×20002=0.6 mJ。

0.6 mJ的能量足以點燃一般烴類與空氣的混合物。

5 防止人體靜電引起火災危險措施

因作業環境、程序及材料的不同，所實施的靜電危害防治方法亦會有所不同。選用時必須考慮現場環境、條件與限制，甚至經費、管理系統與人力素質等因素。沒有一種靜電危害防方法可以適用于所有的工業制程或情況，有時同時采用2種或2種以上的靜電危害防治方法。

5.1 加強宣傳

制定安全生產制度，加強管理，進行消防安全培訓，在有可能產生靜電的場合張貼消防標識標牌。健全管理檔案，定期開展演練，定期檢驗、維修各種防靜電設施，確保完好有效，努力做到隱患自查自除，確保安全。

5.2 接地

靜電危害防治方法中，接地是最有效且經濟的方法。電荷蓄積在對地絕緣人員身體上，則蓄積的電荷會在一次放電中將能量釋放。此類靜電放電為發生靜電危害事故的主要原因。其方法就是將所有導電性的對象實施接地，并保持低的接地電阻，將蓄積在人員身體上的電荷迅速向大地散逸，以避免發生靜電危害事故。在人體必須接地的場所，應有金屬接地棒，當手接觸時即可導走人體靜電。坐著工作，可在手腕上佩帶接地腕帶等，以消除人體所帶的靜電。在防靜電的場所入口處、外側，應有裸露的金屬接地物。在有靜電危害的場，工作人員應穿戴防靜電衣服、鞋和手套，不得穿化纖衣物，穿防靜電鞋的目的是將人體接地。特殊危險場所的工作地面應是導電性的或造成導電條件，工作地面泄漏電阻的阻值，既要小到能防止人體靜電積累，又要防止人體觸電時不致受到傷害。

5.3 增加濕度

增加作業環境中空氣的相對濕度，在目前傳統產業的制程中亦是常見的靜電危害防制方法。在高濕度（R.H.>65﹪）環境中，若物質表面具親水性，則容易吸附空氣中的水份，進而降低物質的表面電阻值，增加電荷散逸的速率，將電荷蓄積程度降至最低。這類物質包括棉、紙及醋酸纖維素等。工廠通常會采用加濕器、地面灑水、或水蒸氣噴出等方法，增加作業環境中空氣的相對濕度。若物質表面為非親水性，則不易吸附空氣中的水份，致無法降低物質的表面電阻值，因此不能增加電荷散逸的速率。這類物質包括部份人造聚合物如：ABS（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，丙烯月青-丁二烯-苯乙烯）、Teflon（鐵氟龍，氟碳聚合物）等。這類高斥水性物質需要相對濕度提高至80﹪，甚至90﹪以上，才能有效降低物質的表面電阻值，將電荷蓄積程度降至最低。

5.4 抗靜電材料

物質所蓄積的靜電會經傳導路徑向大地散逸。若傳導路徑為絕緣性材料（導電性低）則靜電散逸率低，若傳導路徑為導電性材料（導電性高）則靜電散逸率高。物質的表面電阻系數小于1011 Ω/m2或體積電阻系數小于1010 Ωm，即可避免物質蓄積過量的靜電。該類物質稱為抗靜電材料。但在含易燃性物質的作業場所中，則抗靜電材料的表面電阻系數需小于108 Ω/m2或體積電阻系數需小于106 Ωm。物質本身具有抗靜電能力（如：棉、木材、紙及土壤等）、在絕緣材料的表面涂布抗靜電物質（如碳粉、抗靜電劑等）、在絕緣材料制造過程中加入導電或抗靜電物質（如碳粉、金屬、抗靜電劑、導電性纖維等）。在工作時穿防靜電工作鞋，電阻應小于1×108Ω；禁止穿羊毛 或化纖厚襪；穿防靜電工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服裝。

5.5 靜電消除器

利用高壓電在空氣中產生帶電離子。由于異性電荷會互相吸引而中和，離子可中和帶靜電物體的電荷，使其電荷蓄積程度降至最低，因此不會發生靜電放電。

5.6 參數要求

（1）對漏電電阻的要求。為泄放人身靜電，一般是選擇人體泄露電阻在108Ω范圍以下，同時考慮特別敏感的爆炸危險的場所，避免通過人體直接放電所造成的引燃性，所以泄露電阻要選在107Ω以下。在低壓工頻線路的場合還要考慮人身誤觸電的安全防護，總事故泄露電阻選擇在106Ω以下為宜。（2）對導電工作服和導電地面等的要求。導電工作服要求在摩擦過程中，其帶電電荷密度不得大于7.0 μc/m2。導電地面，一般要求消除靜電的場合要求1010Ω，對爆炸危險場所選擇106-107上下為宜，導電工作鞋以1.0×108Ω以下為標準。（3）對靜電電位的要求。在操作對靜電非常敏感的化工產品時，按規定人體電位不能超過10（1）V。因此，人們可依據這個具體要求控制操作速度和操作方法。

5.7 安全操作

（1）工作中應盡量不搞可使人帶電的活動；（2）合理使用規定的動防護用品；（3）工作時應有條不紊，避免急性動作；（4）正在防靜電的場所不得攜帶與工作無關的金屬物品；（5）不準使用化纖材料制作的拖布或抹布擦洗物品及地面；（6）在工作中盡量不做與人體靜電放電有影響的事，如在工作場所不穿脫衣服鞋帽等。

6 結語

人體靜電火災危險應引起化工企業的安全生產管理者高度重視。通過合理的安全措施給予消除，從而保證企業安全生產，避免事故的發生。

參考文獻

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