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[注意]常见的静电放电火花危险性的控制与消除

(时间:2009-7-4 15:49:52 共有 人次浏览) [信息来源:金龙防静电无尘消耗用品制品厂]

                        常见的静电电火花危险性的控制与消除
1、固体带电

固体绝缘材料正越来越多地用于化工生产设备和构件。由于固体绝缘物没有自由电子,其表面常常因有杂质吸附、氧化,形成了具有电子转移能力的薄层,因此在摩擦、滚压、挤压、剥离等情况下能产生静电。固体静电可以通过降低电阻率(如在聚合材料制成的产品中,加入适量的添加剂——碳黑,可制成导电制品、增大湿度、电离、接地、接地金属网的应用等方法消除或减少因静电的积聚而产生的放电火花

(1)橡胶制品在生产的压延工序中,胶料在压延机滚筒的该压下,由于压力较高、受压面积较大,电荷转移较快,产生的静电电压可高达数10万V。一般采用局部增湿,使相对湿度在75%以上,以减少静电

(2)运输传送设备也极易产生静电。如橡胶平皮带、塑料带、合成纤维带、牛(猪)皮带的高速传动和输送等设备上都常有静电产生。曾对皮带式输送机上正在运转的硬聚乙烯托辊进行测试,其静电压高达45000V。由此可见,在有易燃易爆气体或粉尘的场合,传送带的传动轴、辊均不得采用电阻率较高的绝缘材料,以免静电放电引起燃烧、爆炸。
(3)不同的磨料相互摩擦时产生的静电压也各不相同。据实测,在转速固定不变,温度为20土3℃,空气相对湿度为65士5%的条件下,不同物体相互摩擦产生的静电电压如表:

由表可见,当穿着服装不当,也易因摩擦而产生静电。所以,在易燃易爆场合,工作人员不应穿着合成纤维织物的衣服,以免发生危险。维纶吸水性良好,性质也与棉相似,相对来说比较安全,但在空气中相对湿度低时,静电电压仍相当大。
(4)在纺织工业中,为了预防合成纤维在加工过程中产生静电,应使车间保持一定的湿度,以利织造。
(5)在胶片生产中,由于高速施动薄膜,也会产生静电

(6)化纤织物、塑料等作为抹布擦拭时,会产生静电。所以在爆炸危险场所,应严禁使用。又如向易燃易爆反应釜内投料时,也不得将物料从塑料袋中直接倾倒,而应先在安全地区倒入木桶内,然后再从木桶中倒入反应釜,以防止塑料摩擦产生静电

2、液体静电

液体在管道内流动时,液体与管壁相互摩擦可以产生静电。其主要原因是由于固体和液体接触的表面存在着偶电层。由于液体的电离性或其所含杂质的电离性,液体中或多或少含有正、负两种离子,又由于接触面的电化学反应,一种离子被吸附在固体表面上,另一种离子靠异性电荷的吸引力而聚积在被吸附离子的附近,于是,从微观结构上看,在固
一液接触面处就形成了“偶电层”。如果偶电层不被分离开来,则在总体上是呈中性的。但如果由于液体的流动、搅拌、喷射、灌注、飞溅、冲刷、过滤、喷雾、剧烈晃动等摩擦使偶电层发生了分离,则将引起静电现象。液体在管道中流动时静电的产生首先是液体与管壁接触面处产生偶电荷层。固体管壁表面上吸附的电荷层很薄,只有几个分子大小厚度,称为固定电荷层,而液体内的电荷层较厚,甚至几毫米的厚度,称为扩散电荷层。其次,液体流动使偶电层电荷分离,液体流动的冲力带着扩散层电荷流动,形成液体因带电而产生放电火花引起火灾爆炸事故,是由多种因素决定的。在一定范围内,液体静电随着电阻率的增加而增加,超过某一范围,随着电阻率的增加,液体静电反而下降。实验证明,电阻率为1010
Ω.m 左右的液体最容易产生静电;电阻率为108 Ω.m以下的液体,由于泄漏较强而不易积聚静电;电阻率在1013
Ω.m以上的液体,由于分子极性很弱而不易产生静电。石油、重油的电阻率在108
Ω.m以下,静电危险性很小;石油制品、苯和其他一些溶剂电阻率多在1010 -1012
Ω.m之间,静电火花放电的危险性较大。下面列举几种情况加以说明。

(1)由低电导率液体自由喷入引起液体表面上飞溅和撞击是静电带电的重要原因。在油罐内应避免顶部喷溅进油,应采取底部注入或将输袖管伸到底部注油的办法。从油罐上方装油时,为了减小冲击,宜于沿罐壁注油;为了减小喷溅,宜采用斜管口和人字管口注油。
(2)搅拌易燃液体时易产生静电,所以要选择产生静电最小的导电材料制造搅拌器,并要接地。搅拌时,应缓慢而全面地搅拌,不应高速局部搅拌。
(3)静电荷的产生随液体流动的速率增加而增加。而且,高速流动会冲击第二相物质而增加管内的静电。为此,注油口应位于油罐底部。在向罐内装入低电导率(电导率小于50PS/m)流体时,如管道内有第二相物质,则流速不应大于1m/s。在没有第二相物质存在时,流动速率上限不应超过7m/s;但有时限制在2m/s范围内。
(4)低电导率液体中出现第二相液体时,会大大增加静电产生。最常见的第二相液体是水。应尽量消除第二相液体,如尽量减少罐内和管道内的水。
(5)当向易燃液体储罐或储槽送料、采样、测量时,也都有可能产生静电火花。因此,上述工作应在灌装后静止一段时间再进行,并不使用金屑取样器或金属标尺。在实际工作中要根据液体的电阻率和储存容器的容积大小考虑相应的静止时间(见表)。
(6)加入抗静电剂,可以将液体电导率提高到50ρS/m以上,从而将泄漏时间常数降低到完全可以消除静电灾害的程度。
(7)灌装、输送易燃液体时,若设备及管道未接地,静电就容易积聚。如汽油和煤油用25mm导管从储槽中以自由流入的方式灌入比储槽低4m、且对地绝缘的铁桶内,经测试其所产生的静电压如表所列。(8)运输易燃液体时,由于中途颠簸,会使槽车或油船内液体摇荡激溅,产生静电危险。因此,槽车内应设置隔仓板;罐装量以在85%以上较为适宜。此外,还应采用铁链接地,并保持中速行驶。
(9)高压水流在冲击对地绝缘的固体时,细微的水滴和固体也均会带电。如周围有易燃易爆气体时,也会因静电放电而造成爆炸危险。
(10)用汽油擦洗地板也会引起静电火灾爆炸事故。因在擦洗时使用的汽油,经陆续挥发后,形成大量的爆炸性混合物,而当用拖把擦地面,或人体走动时与汽油摩擦,都可能产生静电火花放电,即能引起燃烧或爆炸。故应严禁使用汽油等易燃液体擦洗地面。

3、粉尘带电
A.粉尘带电过程

粉体物料是指聚积的由物质分散成细小颗粒组成的粉末状物料。在工业生产加工过程中,物料颗粒之间或物料与器壁之间免不了互相碰撞摩擦,进行反复的接触和分离,这样,它们之间就会产生电子转子转移现象,使粉体及器壁分别带上不同极性的静电
粉体是处于特殊形态下的固体,其静电的产生也符合偶电层的基本原理。粉体物料与整块固体相比,具有易分散、易飞扬而悬浮于空气中的特点。由于易分散性,粉体表面就比同样重量、同样材料的整块固体的表面积大很多倍,例如把直径l00mm的球状材料分成等直径的0.1mm的粉尘时,表面积就增加10002倍以上。表面积增加,表面摩擦的机会多得多,产生静电也就多得多。由于有悬浮性,粉尘颗粒处于悬浮时与大地总是绝缘的,因此所带静电不易泄漏。所以即使金属粉体处于悬浮状态时也易带电。烟火药混药过程中掺有铝粉、镁粉的药剂,静电也很高。就是电阻率很低的木炭,它与硫磺进行二味粉混料时,产生的静电也可达数千伏。在粉尘摩擦起电过程中,同时也存在着电荷通过器壁、管壁、工装、设备甚至大气向外泄放的过程。
B.影响粉尘带电的因素

影响粉尘带电的因素很多。粉体材料性质,包括化学组成、颗粒大小、形变状态、表面几何特性、化学结构,物料接触的器壁材料的导电性、接触面大小,接触时间,碰撞相对速度;环境的温度、湿度以及介质条件、周围是否存在电场等等。一般说来,高绝缘物料易起电,器壁或管壁越租糙,粉尘带电越多,粉体颗粒越小,其表面积越大,越易受到静电力的干扰,所以带电荷就越多。实验表明,静电事故多数发生在粒径小于100μm左右的粉尘。粉尘被输送、搅拌、混合时间越长,发生摩擦和碰撞的次数愈多,粉体带电愈多。但颗粒在碰撞的同时,也发生着中和电荷的过程,因而经过一定时间后,静电的产生
和消失接近平衡,带电状态趋于饱和。此外,粉尘带电还与管道和器壁的结构有关。弯曲的管道比平直的管道容易产生静电,管道收缩部分比均匀部分容易产生静电;管道或料槽安装的角度对静电也有一定的影响。
C.粉尘静电的控制

(1)限制粉尘在管道中的输送速度。粉尘越细、摩擦碰撞的机会越多,且越容易产生静电。所以,粉尘越细,速度应越慢。具体的速度应根据粉尘种类,空气相对湿度;环境温度,器壁粗糙度等影响而有所不同,应通过电压测定来控制。
(2)管道内壁应尽量光滑,以减少静电聚集。管道弯头的曲率半径要大,不宜急转弯,以减少摩擦阻力。
(3)粉尘捕集器的布袋,应用棉布或导电织品制作,因合成纤维织物易产生静电,不宜采用。
(4)在允许增加湿度的条件下,可将空气相对湿空气相对湿度增加到65%以上,以减少静电

4、气体带电

纯净的气体即使流动也不会产生静电。但几乎所有的气体都含有固态或液态杂质。如管道中的铁锈,空气中的水分、尘埃等。这些含有微量杂质的气体在压缩、排放、喷射,或固态气化时,在门、喷嘴,放气管或缝隙等处极易产生静电。甚至在气流冲过接地的金属网时,由于增加了气体与网的摩擦机会,反而会使静电上升。常见的气体带电情况如下:

(1)高压蒸汽冲洗油舱或储槽时,蒸汽与空气中的油雾高速冲击摩擦,使油粒产生大量的负电荷,与接地体发生火花放电,造成油气爆炸。以往,国外曾有3艘油轮在一个月内相继沉没的事件,其原因就是在喷射高压蒸汽冲洗油舱时发生爆炸而造成的。

(2)易燃易爆气体、水蒸气及其他气体,如通输送管道破裂,发生泄漏而高压喷出时,由于速度极快,均可产生高压的静电,亦发生火花放电而引起燃烧爆炸。曾发生过压力为2.1—2.2MPa的氢气,因管道破裂而高速喷出,引起重大爆炸事故。

(3)气体放空时高速喷出,也能产生静电。如氢气瓶放空时,氢气大量聚集在瓶颈部位,而当气流冲出过程中,产生静电的积聚,并发生火花放电,而引起燃烧爆炸。

(4)气体冲入易产生静电的液体时,在气泡与液面上会产生双电层,其中某种电荷虽随气泡上升而被带走,但却使下部的绝缘液体仍带有一定的静电。防止气体产生静电的主要措施是控制喷气压力。实践证明,以1.5MPa以下的蒸汽喷射时,就不易发生静电危险。一切高压气体的容器、管道均不得泄漏,喷气管口还应接地。此外,气体越纯净,其所含悬浮物质越少,静电危险相应会减少。

5、人体带电
A.人体带电

人体的体电阻率很低,可视为导体。当人体穿着绝缘鞋或站在绝缘地板上时,则人体能够通过接触而起电。人体也能通过感应而带电,还能与其他带电体接触而被传导带电。最为常见的是由于穿着的衣物带电。常见人体带电过程如下:
(1)人从椅子上站起来,或擦拭墙壁等过程(最初的电荷分离发生在衣物或其他相关物体外表面,然后,人体由感应带电)。
(2)人在高电阻率材料制成的地毯等绝缘地板上走动(最初的电荷分离发生在鞋和地板之间,然后,对于导电性鞋,人体由电荷传递而带电;对于绝缘鞋,人体是因感应而带电)。
(3)脱下外衣时的静电。这是发生在外层衣物与内层衣物之间的接触起电,人体则经过电荷传递或感应而带电。
(4)液体或粉体从人拿着的容器内倒出(该液体或粉体把一种极性的电荷带走,将等量异性的电荷留在人体上。 ·
(5)与带电材料接触。如对高度带电粉体取样时的带电。当存在连续起电过程时,由于电荷泄漏和放电,使得人体最高电位被限制在约50kV以下。
A.人体带电的控制

(1)在有防爆要求的车间内,不得使用塑料、橡胶等绝缘地面,并尽可能保持湿润。操作人员应穿防静电鞋,以减少人体带电。如铺有地毯应夹织金属丝,并与自来水管等接地体连接,以尽快导除静电
(2)在易燃易爆场所,工作人员不应穿合成纤维织物的衣服。
(3)易燃易爆场所的坐椅不宜采用人造革之类的高阻材料制造。
(4)对高压带电体应加屏蔽,人体应避免与高速喷射的气体接近,以防静电感应。


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