油气生产集输过程中静电的危害与预防

贾宁生, 张亚东,贾会祥, 安富鹏,王,婷

长庆油田分公司第五采油厂，陕西 西安 710201

摘要：文章阐释了静电产生的原因，油气生产集输过程中静电的主要危害。从静电产生的原因入手，通过分析油气生产集输系统中静电产生的来源，具体分析静电作为点火源，引起油气爆炸和燃烧所需要的4个条件。通过典型案例故障树分析，提出了油气集输过程中预防静电着火爆炸事故的发生方法是：“制定防静电安全管理制度和措施；严防静电放电，控制静电产生的条件，加速静电逸散，防止静电积累；控制油气积聚可燃物浓度”，并总结了防止措施。

关键词：油气集输系统；爆炸极限；故障树；静电逸散；静电聚积

引言

油气生产集输过程中静电危害主要有：对人体的电击和二次故障伤害，对生产电子通讯设备的影响危害，引发爆炸、火灾事故危害等；特别是引发爆炸、火灾事故危害。

对于着火爆炸事故发生主要点火源之一的静电，由于其隐蔽性，在安全生产管理中往往容易忽视，从而导致原因不明的着火爆炸事故的发生。油气生产集输生产过程中产生静电，其中固体静电电压可达20万伏以上、液体和粉体静电电压可达数万伏以上，气体和蒸汽静电电压可达1万伏以上，人体静电电压可达1万伏以上，当不同材质的物体接触后分离，可现场放电，而由此产生的能量足够点燃任何易燃、可燃物质。油气本身属于易燃易爆易挥发流体，当油气浓度达到爆炸极限浓度时甚至发生着火爆炸事故。

静电作为火源，引起油品爆炸和燃烧有4个条件，当静电放电能量超过油气蒸气的最小引燃能量时，就可引燃引爆油气，因此油气生产集输系统静电的危害是非常大的，研究静电危害的原因，防止或减少静电的产生；在油气生产集输过

程中采取防止静电工程技术手段和安全管理对策，是预防和避免静电事故的一项重要任务。

一 油气生产集输过程中静电的产生

构成物质的最小单位是原子，在原子的中心有带正电的原子核，在原子核的周围有围绕它运动带同样数目负电的电子。所以原子本身是显中性的，然而，如果使用某种方法使电子与原子核分离并把他们拆散的话，物质就带上了正电或负电。无论什么物体，若相互摩擦，就会发生电荷转移带电，使电介质或绝缘体产生静电的过程主要有雷电感应起电、摩擦起电、吸附起电、沉降起电、溅波起电、喷雾起电、破裂起电、碰撞起电、滴下起电和极化起电等几种方式。静电是一种自然现象，是由于两种不同物质相互接触、分离、摩擦而产生的。静电电压的大小与物体表面处电介质的性质和状态，物体表面之间相互贴近的压力的大小，物体表面之间相互摩擦的速度，物体周围介质的温度、湿度有关。现有的技术还不能彻底防止静电的产生，但可以根据静电产生的途径及特点，积极采取相应的对策和措施,防止或减少静电带来的危害。油品带静电是由油品生产过程中运动摩擦接触以及油品自身的特性决定的，根据双电层理论，油品在储存、运输、输送、装卸等过程中，不可避免地发生流动、搅拌、沉降、过滤、摇晃、喷射、飞溅、冲刷及发泡等接触、摩擦、分离的相对运动而产生静电。油气集输过程中由于集输工艺不同，不同的集输系统输送作业方式不一样，但大致输送主要有管道输油、加热、沉降净化、收发油、倒罐等项作业。在这些作业过程中，油罐车在行驶中晃动产生静电；收发油品过程中,油品通过油泵、管道、过滤器、管道附件、等设备设施时，流体流动摩擦产生静电。同时，油品在进入储油容器时,由于自身摩擦、冲击、沉降也产生静电。实验表明，潜流式灌装产生静电少,喷溅式灌装产生静电多; 油罐中的静电主要积聚在液面,不同形式的油罐静电在液面的分布也不相同；汽车油罐车椭圆形油罐在3/4处静电荷积聚最多，电势最大；而矩形油罐在1/2处静电荷积聚最多，电势最大。按集输过程中油气流体的运动形式分为流动带电、喷射带电、冲击带电和沉降带电等。油气集输过程中的操作人员在危险场所频繁作业和接触设备，可能由于人体活动时，衣服与衣服、人体与衣服摩擦、鞋底与地面或地板摩擦而使人体带电，由于雷电感应和油气集输信息技术的发展和生产生活中大量电器 设备的投入使用,产生的各种形式的静电感应产生的静电。

二 油气生产集输过程中静电的积聚和放电

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，但油气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。放电有电晕放电、刷形放电和火花放电三种形式。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。

三 油气生产集输过程中静电的危害

静电的危害很多，它的第一种危害来源于带电体的互相作用造成设备人员电击事故以及由此引发人员二次伤害事故、。静电对人体造成电击伤害，静电的电击伤害极易导致人体的应激反应，使工作人员动作失常，诱发机械伤害、触电、高空坠落或设备故障等二次故障。静电对生产的直接影响，可能引起电子设备（如计算机、数控设备等）故障或误动作，影响正常运行；静电易造成电磁干扰，引发无线通信异常等危害；静电会导致精密电子元器件内部击穿断路，造成设备故障；静电会加速元件老化，降低设备使用寿命，妨碍生产，造成浪费。我单位在仪表效验过程中现场测试发现30%集输仪器仪表的损坏失灵是因静电感应引起仪表感应电荷，从而造成生产运行参数录取不准，油气集输过程中压力、温度仪表失真录取参数不准。

静电的第二大危害，油气的化学性质不稳定易燃易爆易挥发，在油气集输过程中产生的静电电压达到几万伏以上, 足以引起多种爆炸性油气混合物发生燃烧和爆炸，还可能造成人员设备电击，或者由此导致的在工作人员的二次伤害，是为风险点和不稳点安全因素。漆黑的夜晚，我们脱尼龙、毛料衣服时，会发出火花和“叭叭”的响声，这对人体基本无害。但在油气集输生产过程中，静电火花会引起可燃油气的闪燃、燃烧、爆炸，导致人员死伤，设备报废，造成人员伤亡和财产损失，有时也会带来严重的次生危害,有些甚至造成巨大的灾害，这也是静电造成的最严重的危害，所以防止和消除静电危险十分重要。

四 油气集输过程中发生静电危害的条件

静电灾害是在一定条件下造成的，静电作为点火源引起燃烧和爆炸的可归纳为四点：

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并达到爆炸极限的浓度；

从理论上讲，只要消除其中一个条件就可预防静电事故。但油气在集输过程中，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，因此必须采取措施抑制静电荷的产生和积聚，及时逸散静电，消除火花式放电；加强作业场所的危险物质安全管理制度及要求，降低爆炸性混合物浓度。

典型案例一：静电引起甲苯装卸槽车爆炸起火事故

某年7月22日9时50分左右，某化工厂租用某运输公司一辆汽车槽车，到铁路专线上装卸外购的46.5t甲苯，并指派仓库副主任、厂安全员及2名装卸工执行卸车任务。约7时20分，开始装卸第一车。由于火车与汽车槽车约有4m高的位差，装卸直接采用自流方式，即用4条塑料管（两头橡胶管）分别插入火车和汽车槽车，依靠高度差，使甲苯从火车罐车经塑料管流入汽车罐车。约8时30分，第一车甲苯约13.5t被拉回仓库。约9时50分，汽车开始装卸第二车。汽车司机将车停放在预定位置后与安全员到离装卸点20m的站台上休息，1名装卸工爬上汽车槽车，接过地上装卸工递上来的装卸管，打开汽车槽车前后2个装卸孔盖，在每个装卸孔内放入2根自流式装卸管。4根自流式装卸管全部放进汽车槽罐后，槽车顶上的装卸工因天气太热，便爬下汽车去喝水。人刚走离汽车约2m远，汽车槽车靠近尾部的装卸孔突然发生爆炸起火。爆炸冲击波将2根塑料管抛出车外，喷洒出来的甲苯致使汽车槽车周边一片大火，2名装卸工当场被炸死。约10min后，消防车赶到。经10多分钟的扑救，大火全部扑灭，阻止了事故进一步的扩大，火车槽基本没有受损害，但汽车已全部烧毁。

事故原因分析

(1)直接原因是装卸作业没有按规定装设静电接地装置，使装卸产生的静电火花无法及时导出，造成静电积聚过高产生静电火花，引发事故。

(2)间接原因事发时气温超过35℃。当汽车完成第一车装卸任务并返回火车装卸站时，汽车槽罐内残留的甲苯经途中30多分钟的太阳暴晒，已挥发到相当高的浓度，但未采取必要的安全措施，直接灌装甲苯。高温作业未采取必要的安全措施，因而引发爆炸事故。

五 消除静电危害的预防措施

油气生产集输过程中防静电措施主要有四个方面：

1、控制和减少静电产生；油品安全静止电导率按GB6539-86执行。控制油品装卸和排放流速，严格执行控制油罐车卸油和出关收油方式标准，减少油品与高起电材质剧烈摩擦，做好人体静电防护措施，执行机械通风设备的防静电要求，注意设备、用具清洗时的防静电，设备设施人体的雷电、电磁感应现象静电防止，严格油气区作业安全管理制度，落实岗位风险识别，执行标准化作业程序。

2、保证静电及时流散；静电接地范围、要求、跨接执行标准要求，导电措施符合要求。

3、避免火花式放电；金属设备进行电气连接并接地，相邻设备形成等电位，油品采取静置措施，正确选用检测工具，避免或减少静电放电机会。

4、静电危害的安全管理；建立严格的油气集输系统静电防护管理制度，完善HSE管理体系静电防护要求，养成良好的岗位风险识别、事故树分析习惯。 

结束语

多年来国内外石油工业的静电事故不断发生，造成很大的经济损失和人身伤亡。由于防静电方面的安全管理制度没有出台，操作人员当时认为并未违章反操作规定，往往查不出事故的原因，以致使人们对静电事故有一种神秘感。许多国家在石油防静电研究上取得了一些可喜的成果，但石油静电事故并未能完全杜绝。我国石油工业近年来发展得较快，伴随而来的静电事故也屡屡发生。值得注意的是，静电往往在油品储存和装卸两个环节，即在罐区和装卸车台中发生，从而引发油罐爆炸事故。这些事故的发生，主要原因是缺乏对石油静电知识的基本了解，以致对操作和管理不够科学，直接危及着企业的经济效益和安全生产。静电事故原因虽不复杂，但具有极大的隐蔽性，在管理上给企业带来了巨大的压力。近年来，静电引发的火灾爆炸事故时有发生，由于静电火灾爆炸事故隐蔽性较强，一旦发生事故，将给企业造成意想不到的重大损失。完善有关防静电接地的硬件设施，建立有关防静电的规章制度，强化安全和安全考核，杜绝静电事故的发生，对于企业的生产具有十分重要的意义。

注释:

1．静电感应：是指当导体接近带电物体时产生的电荷分布于导体表面的现象。利用静电感应现象可以使导体带电。

2.危险点源：一般是指在生产过程中,有可能危及作业人员的身体健康和生命安全、危及机械设备安全、影响作业正常进行、甚至造成经济损失的起因点。危险点包括三个方面,即:人、物、环境。人的危险点是指作业人员在施工生产过程中违反安全技术或工艺规定。

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