油品儲運場所靜電危險因素分析及控制措施

仇祝峰

摘 要：在油庫、加油站等輕質油品儲運場所，成品油極易因靜電放電引燃事故。美國石油學會（PEI）曾統計加油站48.4%的著火事故源于靜電放電。油庫、加油站等區域內各種設施設備的結構不同，位置各異，其靜電產生的環節和原因也有所不同。分析油品儲運場所靜電產生原因、靜電放電風險，綜述國內外靜電控制相關標準，對油庫、加油站采取必要安全措施避免靜電引燃事故具有重要意義。

關鍵詞：油品儲運場所；靜電放電；風險；安全措施

1油品儲運場所靜電危險因素分析

靜電放電所產生的電火花能量大于油品蒸氣引燃的最小能量（0.2～0.25mJ）時就可引起著火或爆炸，需要對油品儲運場所靜電危險因素進行分析。

1.1油品靜電

靜電源于不同種物質間相互接觸-分離時“雙電荷層”內正、負電荷分離。常見油品帶電方式主要包括以下幾種。

a）沖流起電。管輸油品與管壁、管件等之間的摩擦、沖擊帶電。

b）噴射起電。油品噴濺形成的油霧與空氣、

c）水雜等摩擦帶電。

d）沉降起電。油品因其內部雜質、水分沉降而帶電。

1.2設備靜電

油品流經管道、過濾設備等會使相應設備部位帶上與油品極性相反的靜電荷。若設備接地不良或為靜電非導體，則靜電荷在其表面積聚形成高電位。如加油過程中金屬防盜網上的靜電電位高達-1.91kV，而油箱未接地時，防盜網與油箱間靜電電位可能達到5.8kV[3]；加油站使用的耐腐蝕塑料管道，在管道表面靜電位可超過10kV。

1.3人體靜電

人體因行走、操作或與其它物體接觸與分離，或因靜電感應、空間電荷吸附等原因產生的電荷積聚稱為人體靜電。人體上靜電位可達10kV，假設人體電容為100pF，則人體靜電所攜帶的能量超過5mJ。

2油品儲運場所靜電放電分析

油庫、加油站等危險場所需避免發生引燃性的火花放電和刷形放電。

a）火花放電。火花放電是發生在相距較近的帶電金屬導體間或靜電導體間的靜電放電，其放電能量可達1J，引燃能力極強。當帶電導體的靜電電位大于330V，就可發生靜電放電。罐內孤立導體與接地管壁間、帶電金屬管道與接地導體或者人體、采樣器/檢尺器具等與帶電人體之間均可能發生火花放電。

b）刷形放電。刷形放電是帶電位較高的靜電非導體與導體間易發生的靜電放電，其典型放電能量為4mJ。高電位的油面與罐壁、鶴管及檢測工具之間，絕緣非金屬管道外壁與周圍接地導體間（如相鄰接地金屬管道）可發生刷形放電，引燃揮發性油氣。

3油品靜電安全控制措施

3.1靜電接地

易燃易爆危險場所用管道泵及過濾器、緩沖器、閥門等屬于靜電導體的物體應可靠接地，使設備表面靜電荷快速泄漏，抑制靜電積聚，同時各設備間實現等電位連接，防止出現高電位。

3.2提高油品電導率

油品的電導率決定油品靜電荷的消散速率，油品電導率越高，靜電荷越難以積聚。GB6950—1986《輕質油品安全靜止電導率》規定了汽油、煤油、柴油安全靜止電導率應大于50pS/m。為保證輸油作業安全，可根據GB13348規定在油品中加入微量的油溶性的防靜電添加劑，使其電導率達到250pS/m以上，以加速靜電荷的消散。

3.3控制油品流速

對于低電導率油品，限制油品流速可抑制油品靜電產生。靜電荷的產生受油品流速、輸油管徑影響，因此國外標準根據流速和管徑關系對油品輸運或灌裝要求如下：

vd=N×0.50m2/s（對于頂部或下部裝油時，儲罐內含中心導體，如鶴管）

vd=N×0.38m2/s（對于下部裝油時且儲罐內無中心導體）

式中：v———流速，m/s；d———管徑，m；N———根據輸油設施而設定的常數。

一般規定油罐裝料時，灌入電導率≤50pS/m的油料時，速度應不超過1m/s，直到入口被淹沒。當注入口浸沒200mm后，可逐步提高流速，但最大流速不應大于7m/s。

3.4采用靜電緩和器

成品油流過過濾器和篩網等可造成油品靜電量成倍增加，且過濾器或篩網的開孔越小，油品帶電量越大。降低油速可增加過濾器下游的靜電耗散時間，但流速降低并不能明顯減少過濾器后油流的電荷密度。為防止油品電荷進入貯器，通常過濾器應放置在接收貯器上游足夠遠的地方以降低電荷量。油品通過精細過濾器時，從其出口到貯器應留有30s的緩和時間，緩和時間不足時應采用緩和器。帶電油品在緩和器內停留時間一般可按緩和時間的3倍設計，緩和時間用下式表示：

t=εrε0/σ

式中：t——緩和時間，s；εr——油品相對介電常數；ε0——真空介電常數，pF/m；

σ——油品電導率，pS/m。

3.5控制裝油方式

裝油方式應盡量采用底部裝油，防止頂部裝油時油品因噴濺、霧化和泡沫而使容器內油品帶電量增加。按照GB50074-2014《石油庫設計規范》要求，當采用上裝鶴管向罐車灌裝甲B、乙、丙A類液體時，應采用能插到罐車底部的裝車鶴管；采用密閉裝車方式時，應按GB50759-2012《油品裝載系統油氣回收設施設計規范》設置油氣回收設施。

3.6控制安全油面電位

實驗表明，靜電放電時電荷轉移量大于0.1μC或放電能量大于0.2mJ時就有引燃油氣空間的危險，而油面放電電位則隨液面曲率、放電電極、油料電導率、油氣混合物成分等因素變化，不同情況下的油面放電電位主要集中在18～62kV之間，且油面電位為負值時較易引燃油氣，油面電位為正時，需要更高的油面電位和電荷轉移量才能引燃油氣。GB6951-1986《輕質油品裝油安全油面電位值》標準參考了國外歷年來油罐油面放電及引燃實驗的研究情況，規定了輕質油品在輸送過程中的安全油面電位值為12000V。

3.7使用防靜電材料

在靜電危險場所，對接觸起電的物料，應盡量選用在帶電序列中位置鄰近的、或對產生正負電荷的物料加以適當組合，減少靜電荷的產生。使用軟管等輸送油品時，要用導電軟管或內附金屬絲、網的橡膠管，且在相接地時注意靜電導通性。例如油罐車卸油時用的卸油連通軟管、油氣回收連通軟管，應采用導靜電耐油軟管，其體電阻率應小于108Ω？m，表面電阻率應小于1010Ω。

3.8保證油品靜置時間

在油品裝卸完成后，應使油品靜置一段時間以保證其所帶靜電消散到安全值以下。油品靜置時間按照油品電導率和儲罐容積確定，例如GB13348-2009要求油罐裝油完畢靜置10min后再進行采樣、測溫、檢尺等作業（對于容積大于5000m3的油罐，靜置時間應大于30min）；AQ3010-2007《加油站作業安全規范》要求油罐車進站熄火并靜置15min后，卸油員按工藝流程準備接卸作業，且油罐卸油后，待穩油15min后方可計量。近期，根據油罐車及油面電位變化的特點，研究表明從靜電安全角度油罐車卸油前靜置時間5min后罐內液面電位就可穩定。

3.9人體靜電防護

作業人員應穿合格的防靜電鞋和工作服，避免在易燃易爆場所劇烈運動和穿、脫衣物。在易燃易爆場所操作區域可采用防靜電地面，適當設置靜電亞導體材料的人體靜電消除器，且亞導體材料的阻值在107～108Ω范圍內，同時材料的厚度要有一定的絕緣水平，避免擊穿火花的發生。加油、卸油、控油根、采樣操作前，操作人員必須進行人體靜電泄放。

4結語

加油站、油庫等易燃易爆場所在加油、卸油過程中均存在火花放電和刷形放電引燃風險。為抑制油品靜電積聚，降低靜電引燃風險，國內外控制加油站油品靜電需考慮：①抗靜電添加劑，提高油品電導率；②良好跨接和接地，使積聚的靜電快速泄漏；③控制加油流速和卸油流速，降低靜電的產生速率；④防止湍流和沖擊——變徑、彎頭、過濾器等盡量遠離出口，抑制靜電產生；⑤防止水雜影響——卸油管口做成彎的，伸入油罐底部；⑥可使用油氣回收，防止加油槍口出現可燃性揮發油氣，控制可燃物等方面措施，保證油品輸運作業安全。