1、第二节 站库防毒,一、站库中的有毒物质二、油库毒源对人体的危害三、防毒措施,一、站库中的有毒物质,在油库及炼油企业中，有毒的物质很多，如H2S，SO2，CO，汽油、沥青、四乙基铅、石油焦等。与我们油品储运最直接的是各类油品及其蒸气以及含铅汽油等。,二、油库毒源对人体的危害,当它们侵入人体后，1.破坏中枢神经系统（如全身无力、头昏、恶心、记忆减退、肢体麻木、动作迟缓、意识模糊、甚至出现呼吸抑制而死亡）；2.损伤呼吸系统（如咳嗽、痰中带血丝、甚至会转变成肺气肿、哮喘、气管炎、鼻炎或肺炎）；3.侵犯消化系统（如肝大、脾大、肝功能异常、逐渐转变为急、慢性肝炎）。,4.造成视觉系统的损伤。5.造成局部皮2、肤的损伤。,三、防毒措施,为了防止发生人身中毒事故，就必须：1.加强管理和检查监督，对工作人员加强防毒安全教育，定期测定工作场地空气中有毒气体含量，使其不超过最大允许浓度。2.保证技术设备的严密性，改进和加强通风设备，严格遵守安全技术操作规程。3.加强个人防护：,1）在没有安全措施的情况下，禁止工作人员进入罐内清除底油。2)严禁用嘴从胶管里吸取油品，禁止用含铅汽油洗手、洗机械零件、洗刷衣服或用作其它日常生活需要。3）工作完毕后，脱下的衣服应在专门的地点保管，不准穿工作服回家、吃饭等。在吃东西、吸烟前必须用热水和肥皂仔细洗手，必要时应用漂白粉溶液消毒。,4）定期进行身体检查，发现问题及时治疗。作3、业中发现头昏、呕吐、不舒服等时，也应立即停止工作、休息或治疗。如发现急性中毒应立即抢救。,第三节 石油静电与防护,一、液体带电的双电层理论二、油品起电途径三、非导电性介质中电荷的流散和积累四、管内流动液体带电的理论方程五、影响静电产生和积累的因素六、静电放电和引爆七、防止静电事故的措施,一、液体带电的双电层理论,液体介质产生静电荷的原因主要是通过双电层理论来解释的。液体本身是电中性的，但是与固体接触后并发生流动，就会使液体带电。1.双电层的形成2.双电层示意图3.静电的形成,1.双电层的形成,当液体与固体接触时，就会形成双电层。固体会带上某种极性的电荷。现在我们假设固体带正电，由于静电力的吸引4、，在靠近固体附近必然吸引着与固体所带电荷极性相反的离子负电荷。被吸引在固体壁面附近的这一负电荷层的厚度大约是一个分子直径大小，称为紧密层（或束缚液层）。另一种极性、未被吸引的正电荷则分布在靠液体的一边，这部分电荷的密度随着距固体壁面距离的增大而逐渐减小，处于一种扩散状态，称为扩散层。如图。,+,+,-固定层,+,固体壁面,流动层,扩散层,紧密层,2.双电层示意图,3.静电的形成,如果发生流体的流动，紧靠近壁面的一部分流体实际上是不流动的，即固定层。也就是说靠近壁面的负电荷还被吸附在壁面附近，这样流动的液体就会带有正电性，这样液体就带有了静电。,1.油品管路流动起电,二、油品起电途径,1.油品管5、路流动起电2.水滴、杂质在油品中的沉降起电3.油品冲击起电4.喷射起电,3.油品冲击起电,4.喷射起电,2.水滴、杂质在油品中的沉降起电,三、非导电性介质中电荷的流散和积累,1.介质中电荷的流散2.介质内部电荷的积累,1、介质中电荷的流散,在一均匀介质中，带有电荷、介质的相对介电常数为。任取一闭合曲面S（高斯曲面），则应用高斯定理来进行推导。静电场中电荷流散规律为：,式中：Q0,0t=0时刻所具有的电量、电荷密度；Q,t时刻所具有的电量、电荷密度；介质放电的时间常数，s；介质的相对介电常数；真空介电常数；K 介质电阻率。,讨论：,从公式中可以看出，介质中电荷量或电荷密度是以指数规律减少的，而且6、时间常数值越小，电荷流散越快。,t=时，即：为电量泄漏到原电量的1/e时所需的时间。电荷泄漏的快慢仅与介质的性质有关。,另外在许多情况下，我们还用半期值这个概念来反映介质中电荷流散的快慢。半期值（半值时间、半衰时间）的定义如下：介质内部的电荷量泄漏到初始电荷量的一半时所用的时间。用 表示，它与时间常数的关系为：,即：,2.介质内部电荷的积累,电荷的积累是在电荷的产生、流散过程中逐步形成的，即：积累=产生-流散。,这就是介质内部电荷积累的规律（按指数规律变化）。t=0时=0；t=时s。刚开始的一段时间，电荷积累较快，曲线较陡。,介质内部电荷积累规律,四、管内流动液体带电的理论方程,1.管内流动介7、质流动电流方程 2.讨论：,1.管内流动介质流动电流方程,液体流动，带走扩散层中的电荷，使液体带电。电荷随介质流动形成流动电流。取一半无限长的管路，半径为r，液体，K，起点流动电流。在距起点l处取一微元体dl，在dl处，油品向单位管壁面积泄放的电流为ia（即电流密度），is为起电电流密度（常数）。则dl段内，流动介质的流动电流变化量为：,取微元体边界面（即微元段的圆柱面和两个底面）为高斯面，则有（S曲面上）的流动电流为：（从闭合曲面流出的电流是同一曲面中电流密度的积分）其结果为：曲线表示为：,讨论：,流动电流I按指数规律增加，I值与管长l有关，l越大，则I值增加越快；l越小，则I值增加慢。l时8、（饱和值）。而在实际应用中，一般认为l=(35)时，I就达到饱和值了。因此定义Lb=称Lb为饱和长度。,五、影响静电产生和积累的因素,实际上在前面公式里面已经都提到了这些因素，我们在把它归纳一下。1.介质电阻率对静电产生、积累的影响2.管线材质及管壁粗糙度对介质带电的影响3.管路中设备、附件对带电的影响4.流动状态的影响,1.介质电阻率对静电产生、积累的影响,当K处于10101012m时，油品放电次数最多，即最易积累静电，达到放电的电场强度。当K1013 m时，静电放电次数很少，即不易积累静电。,影响油品电阻率K的几个主要因素,油品所含杂质的影响介电常数对电阻率的影响液体粘滞性对电阻率的影响混9、合溶质对电阻率的影响,2、管线材质及管壁粗糙度对介质带电的影响,液体带电主要是双电层中电荷的分离，不同的管线材质使液体中产生的双电层是不一样的，产生的流动电流也就不同。管壁粗糙度对静电产生也有影响，粗糙度大，则接触面积大，冲刷、分离电荷的机会较多，冲流电流较大。,3、管路中设备、附件对带电的影响,油品在管线中流动时，若通过泵、过滤器、阀、弯头等设施时，油品带静电量会急剧增大，产生阶跃式的剧增。因此经过这些设备后，要有足够的管长让静电消散出去。,4、流动状态的影响,通常是紊流条件下流动电流比层流大。在实际工程管线上，由于管壁障碍、转弯、变径等情况的存在都会使液体处于紊流的状态。这种流动状态的改变10、，一方面由于本身热运动和碰撞可能产生新的空间电荷。另一方面，因速度梯度的变化使扩散层电荷趋向管中心，从而使整个管线的电荷密度比层流时提高了，就会使液体带有更多的电量。,六、静电放电和引爆,1.静电放电类型2.放电能量 3.影响静电放电的因素4.静电的引爆,1.静电放电类型,电晕放电火花放电刷形放电,电晕放电,电晕放电通常都是在一些小的尖端、毛刺儿等的周围出现微弱的辉光，尖端附近的空气电离产生放电。一般发生在电极相距较远、带电体或接地体表面有突出部分或棱角的地方。,火花放电,火花放电是两电极间的气体被击穿而形成放电通路，但该通路没有分叉，其放电在电极上有明显的集中点，放电时伴有短爆裂声，有明亮的11、光束，在瞬间内能量集中释放，放电能量比较大，因而危险性大。火花放电 发生在两个电极均为导体，相距又比较近的情况下。,刷形放电,一般发生在油面相对于平板或球形电极之间。其特点是两极间因气体击穿而形成放电通路，其击穿通路在金属端较集中，其后分出很多分叉，散落在油面上。因此，此种放电不集中在某一点上，而是分布在一定的空气范围内。该放电在单位空间内释放的能量较小，但具有一定的危险性，比电晕放电引起灾害的几率高。,刷形放电是气体的不完全击穿，是不完全的火花放电，如果电场再增强，刷形放电火花达到对面电极则转变为完全的火花放电。,上述三种形式的静电放电，其危险程度由大到小依次是：火花放电 刷形放电 电晕放电12、绝缘体带有静电时，较易产生刷形放电，也可能产生火花放电。金属电极之间或对地容易产生火花放电。,2.放电能量,两金属带电体之间的放电能量为：,式中：C两金属组成的电容器的电容，F；U两带电体间电位差，V；Q带电体的带电量，C。,3.影响静电放电的因素,电场均匀程度的影响 电极形状和极性的影响 气体状态 电压作用时间,电场均匀程度的影响,不均匀的电场容易引起局部放电，并由局部放电发展成火花放电。,电极形状和极性的影响,电极形状电极末端曲率半径越小，越容易引起放电。因为尖端附近的场强较大，空气容易击穿，击穿电压较小。极性正尖端比负尖端更容易引起放电，也就是说油品带负电荷更容易放电。即：负极性油面容易13、放电（罐内突起物为正极）。,气体状态,这里所说的气体状态是指两电极间气体的压力、温度和湿度。当气体的压力降低或温度升高时，其电晕放电电压和击穿电压都降低，容易产生火花放电。湿度增加，则击穿电压上升。,电压作用时间,气体的击穿放电，不仅需要足够的场强，还需要一定的电压作用时间。电压作用时间越短，所需的击穿电压越高。,4.静电的引爆,静电放电引起爆炸和火灾事故的四个必要条件是：有静电产生的来源静电能积累到放电的程度静电放电能量达到爆炸性混合物最小引燃能量。例如：甲烷0.28mJ，汽油0.2mJ放电空间里有处于爆炸极限范围之内的可燃气体。上述四个条件，任何一个条件不具备时，都不会引起静电危害,最小引14、燃能量,最小点火能是指能够触发初始燃烧化学反应所需释放的最小引燃能量。它是表达可燃物（尤其是气体、蒸汽、雾滴和粉末）的爆炸危险性的重要参数。如果引燃源的能量低于这个临界值，一般情况下不能着火。,最小点火能位于10-2mJ的可燃气体有氢气、乙炔、乙烯、二硫化碳等，它们属于爆燃危险性极大的气体。位于10-1mJ级的有气态烷烃、苯、丙酮等。,.静电的危害,接地容器内部的静电引爆 当灌装油品时，因为容器接地，外壁电荷已导入地壳，容器内部带电油品与容器内壁之间产生电位差而导致容器内可燃气体被击穿而产生火花放电，可能引起爆炸。,喷射含微粒气体时的静电引爆 灌装绝缘容器时的静电引爆：用带电油品灌装绝缘油品时15、，其危险性比灌装接地容器更大。因外壁积聚了感应电荷，它们容易与接地体（或人体）产生放电。,七、防止静电事故的措施,1.减少静电的产生2.增强电荷的流散3.消除危险放电4.消除爆炸性混合气体,1.减少静电的产生,控制流速已知油品在管线中流动所产生的流动电流和电荷密度的饱和值与油品流速的二次方成正比，故控制流速是减少静电产生的一个有效办法。我国规范规定，汽油、煤油、清柴油等油品的灌装速度不大于4.5m。控制加油方式加油时宜从底部注入，实验表明，从顶部喷溅装油产生静电量与底部进油产生的静电量之比为：1。采用上部装油时，鹤管要插到罐底并且为了减少注油时产生的静电，也可改变鹤管头的形状。,防止不同油品相16、混或油品中含有空气和水分油品经过过滤器后，要有足够的静电泄漏时间经过过滤器的油品，由于与过滤器发生剧烈摩擦，大大增加了接触和分离的强度，可能使油品的电压增加10100倍，因此过滤器大大增加了油品静电。,2.增强电荷的流散,接地与跨接加抗静电剂设置静电消除器（消静电器）设置静电缓和器,接地与跨接,接地：是指把设备容器及管线通过金属导线和接地体与大地连通形成等电位。这是消除静电危害最常见的措施，主要是用来消除导体上的电荷。跨接是将金属设备、管线之间用导线连接构成等电位体，避免彼此间的放电。,接地与跨接,接地与跨接,加抗静电剂,加抗静电剂，可以大大减小介质电阻率，使静电荷易于泄漏，减少静电的积累。,17、设置静电消除器（消静电器）,又称静电中和器，它产生和油品带电极性相反的电荷，从而使油品中的电荷被中和掉。,消电原理：设管内流动的油品带正电，插入的针尖感应出负电荷，因为曲率半径越小处的感应电荷密度越大，因而针尖处的电荷密度最大，针尖附近的电场最强。当场强大到足以电离其附近的油品时，针尖产生电晕放电，电晕放电的负离子中和油中的正电荷。,设置静电缓和器,静电缓和器：是一个装在管线上的金属容器，可看成一个扩大直径的直管段。使油品进入容器前，在缓和器中停留t3的时间，使大部分电荷趋向管壁流向大地。,3.消除危险放电,最危险的静电放电是火花放电。对于油罐来说，接地只能消除罐外壁电荷，内部仍然有与油品电荷极性相反的电荷，仍有可能与油面放电。为此：装油前清理油罐中的杂质、可飘浮导体及罐体上的突起物；取样要在量油管内进行，罐中尽量减少金属附加物；测温、量油要在进油30分钟以后进行。因为从进油结束到最大电位的出现有一延迟时间。,4.消除爆炸性混合气体,泵房等加强通风；控制油品操作温度，使蒸气浓度不在爆炸极限范围之内；用惰性气体覆盖油面。,