安全生产-安全管理3-防静电2019-09-20

一:原理说明

1:静电产生的原理

静电产生的原因,大部分都只是可信度较高的假说,所以不应当讨论具体的物理机理,我们只考察对我们来说实用的部分。

由于摩擦或者液体流动,会有分离起电,也有破断,挤压,吸附,过滤,搅拌,喷射的起电。

简单来说,由于物体运动产生的电荷不平衡状态使得物体携带太多的单一电荷,等到物体和接地物体接触的瞬间,高势能的物体上的电荷流向低势能的物体产生电流,电流足够大了就产生火花。

2:电火花引爆易燃液体原理

易燃液体比如汽油,区别于其他液体最大的特点就是闪点低,在正常室温条件下,这些液体蒸发产生的蒸汽团,如果在空气中占比在一定的范围内,比如5%-20%,这时候火花接触就会点燃蒸汽团。点燃的蒸汽继而点燃液体本身,燃烧的液体产生更多蒸汽形成爆炸。

3:产生静电的操作

对于我们来说,主要是摩擦,流动,喷洒,过滤产生静电。

摩擦主要是衣服摩擦,以及货物和管道,包装桶的摩擦。

流动的因素比较广泛,所有液体在管道中流动,在桶中滚动,在槽罐中晃动。

过滤属于液体的分离,而且是大量的,细密的分离,因此特别容易产生静电。

二:静电产生的影响因素

1:流动速度/摩擦速度

速度分为液体的流动速度以及固体的摩擦速度,显然速度越快,产生的静电就越多。

2:面积/形状

如果摩擦的面积大,则静电产生的多,这对固体液体都适用。

如果是液体,管道的设计上如果因为弯曲产生的碰撞多,则产生的静电也多。

3:材料/杂质

以静电序列表为例

(+) 玻璃、有机玻璃、尼龙、羊毛、丝绸、赛璐珞、棉织品、纸、金属、黑橡胶、涤纶、维尼纶、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯(-)

在以上序列中,玻璃最容易失去电子,聚四氟乙烯最容易得到电子。如果用玻璃和聚四氟乙烯设计成一个经常摩擦的系统,肯定会增加风险。

在液体方面,机械杂质会大幅增加液体流动中产生的静电,如果这个杂质还是电阻率高的材料,就更容易增加静电。

4:逸散速度

逸散速度则是静电自己消失中和的速度,虽然空气的电阻很大,但是带静电的物体总是和某种支撑物有所接触,并非悬在空中的,特别是放在地上的物体,即使即使我们不管他,自己的静电也会缓慢逸散掉。

三:参数学习

1:易积聚静电

根据资料,固体的电阻率在1*10^7Ω·m以内,由于逸散快而不容易积聚。而高于1*10^9Ω·m则容易产生静电,也就是电阻率越高,越容易产生静电。

在液体方面

1*10^8Ω·m,产生的静电容易自行逸散

1*10^10Ω·m,产生的静电最容易聚集

1*10^13Ω·m,不容易产生静电。

我们只要查到液体的电阻率,就可以基本判断该溶剂在静电层面的危险程度。

2:控制流速

液体在管道中流速满足公式V^2*D≤0.64,则不易产生足够的静电。

其中V是流速m/s,D是管径m

如果以我们出水管0.05m直径计算,我们流速控制在V≤1.41m/s

3:静电逸散

逸散速度可以根据逸散时间的计算获得

T=ε*ρ

ε为介电常数=17*10^-12F/m,是一个极小的数值。ρ为电阻率。

比如某橡胶电阻率为1*10^14Ω·m,计算结果为T=1700s,也就是28分钟

4:静置时间

液体方面一般用静置时间表,而不采用逸散时间的计算

安全生产-安全管理3-防静电2019-09-20_第1张图片

其中导电率=1/电阻率,因此导电率电阻率只要获取任何一个数值即可代入。

5:电火花电压

当人体放电达到3000V,就可能打出电火花的放电。而积累3000V是很容易的,根据测算,如果穿电阻率很高的衣服在绝缘地板上走个40步,就能积累出接近3000V的电压。

在正常作业中,由于我们的衣服电阻率不高,地面也是导电的,因此才聚集不起来足够的电压。

6:点燃能量

只有放电的能量达到点燃的最低要求,蒸汽才有可能被点燃。

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根据《典型静电放电火花点燃能力测试研究》,电晕放电只可以点燃≤0.025mJ的气体,刷新放电可以点燃≤3mJ的气体,人体放电能产生超过30mJ的能量,可以点燃几乎所有的易燃气体。

四:导除静电方案

参考静电产生原理和逸散的数据,可以了解到,静电是无时不刻不在产生和消失的,这就是进水管和出水管的数学问题。

只能通过设计减少静电产生和增加静电逸散,使得人体和物体上的静电动态水平无法达到放电电压。

1:人体

人体是行走的静电发生器,人体放电的能量远高于物体静电放电中能量最高的电火花放电。

①:工作服/鞋子/手套

根据网上的测算,鞋子是最好的,因为鞋子和地面接触,最快的增加静电逸散的速度。其次是工作服,防静电工作服的材料电阻率低,可以快速释放静电。手套的作用是通过接触不断释放静电。

②:人体消除器

现在比较优质的人体静电消除器一定包含接地导线和时长报警。时长报警特别容易让人误以为是自身带电才报警,实际上是因为人体必需接触3秒以上,才能比较好的消除静电。为了监督他人或者自己能接触到足够的时间,消除器在接触3秒以上才会消除报警。

2:物体。

物体组要是储罐,车辆,包装桶。

①:防产生

首先是尽量减少产生静电。

I:减速

灌装速度,槽车用泵打货速度都应当有所控制。即使我们的槽罐有接地,但如果泵的速度太快,也可能增加大于逸散,导致短期的静电聚集。

II:改形状/减面积

尽量减少管道的弯曲,能做成直的就做成直的,在管道能不要有多余的东西,焊缝等地方都要磨平。

减少装货时流动的货与桶的摩擦面积,要求管道竖直插入投料。

III:去杂质/换材质

避免非溶水性的溶剂含水,来货检查杂质,避免大量杂质混入管道中。

②:增逸散

掐住进水管,然后扩大出水管。

I:接地

现在所有的储罐及仓库都有接地措施,并且达到防雷等级的4Ω。如果有过滤或者驳货这样的敞口作业,也需要临时接地。

II:洒水

洒水既可以增加空气湿度,减少静电的产生,又能够加大地面导电率,人体和物体都会更快的导除静电。以后的要求就是无论寒暑每天必须洒水。如果气温高或者空气湿度低于60%,则必须不断洒水保持湿润。

III:静置

槽车和灌桶在经过移动以后,都可以通过一段时间的静置逸散掉静电,避免一搞完就去执行下一步操作。

3:塑料桶静电问题

塑料桶装货在本行业十分常见,但是出问题的概率也更大。

①:塑料桶无法逸散静电:

常用的200L塑料桶,耐酸碱,强度高弹性好,适用性广,收到用户的青睐。可惜这种桶都是PE材料做的,不导电,因此完全不能逸散桶中溶剂上的静电。

②:容积豁免

如果是200L桶,在装货过程中足以产生能引起静电放电的电压,如果没有200L呢?是否就可以。这个是有标准的。

依据美国消防协会标准NFPA30-2008《Flammable and Combustible Liquid Code》表9.4.3,描述如下:

IA 级液体:5升,IB 级液体:20升,IC 级液体:20升
II 级液体:450升
III A 级液体:450升,III B 级:没有限制

其中

易燃与可燃液体的NFPA分类如下:

可燃液体(Combustible Liquid):闭杯闪点大于或等于37.8℃(100°F)的液体。
易燃液体(Flammable Liquid): 闭杯闪点低于37.8℃(100℉)在37.8℃(100℉)。也称为I级液体。

可燃液体与易燃液体可分为以下类别:
IA级液体包括闪点<22.8℃(73℉)、沸点<37.8℃(100℉)的液体。
IB级液体包括闪点<22.8℃(73℉)、沸点≥37.8℃(100℉)的液体。
IC级液体包括闪点>22.8℃(73℉),<37.8℃(100℉)的液体。
II级液体包括闪点≥37.8℃(100℉),<60℃(140℉)的液体。
IIIA级液体包括闪点≥60℃(140℉),<93℃(200℉)的液体。
IIIB级液体包括闪点≥93℃(200℉)的液体。

由此看出,甲类中甲A的物质,最多只能装5L以内才不至于产生足够的危险性。如果是甲B怎可以装20L。乙类则可以用200L桶装,但是不能用吨桶。

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