冶金企业防静电设计.pdf

第 3 9卷第 3期 2 0 1 1 年 6月 现 代 冶 金 M o d e r n M e t a l l ur g y Vo1 ． 39 No．3 J u n ． 2 0 1 1 冶金企业防静电设计 翟晓华 ，陈少 燕 江苏省冶金设计院有 限公司 ， 江苏 南京 2 1 0 0 0 7 摘要 介 绍 了冶金企 业中防静 电的重要 性 ， 静 电产 生的原 因和容 易产 生静 电的场所 ， 以及 防静 电设计的依据和技 术 措施 ， 最后 以某工厂的氧气输送工程 为例给 出了相应 的工程 实例 。 关 键 词 防 静 电 设 计 ； 钢 铁 冶金 企 业 ； 电 气设 计 中图分类号 04 4 1 ． 1 引 言 一 般来讲 ， 钢铁冶金企业的静 电防护分为易燃 易爆场所的静电防护和电子计算机机房 的静 电防护 两大类 。关于电子计算机机房 的静电防护 ， 可参见 GB 5 0 1 7 4 9 3 { 电子计算机机房设计规范 。本文仅 介绍易燃易爆场所的防静电设计 。 1 静 电的形成及危 害 静 电是 固、 液、 气态物质在摩擦、 破裂 、 喷射和骤 然分解时的一种物理化学过程的反应。 简言之， 静电 是由于电介质相互摩擦或电介质与金属摩擦而生成 的。钢铁冶金企业 中， 具有不少制造 、 输送和贮存低 导电性物质 、 压缩空气和液化气体的场所 。 这些场所 由于摩擦产生的静 电会聚集在加工设备、 管道、 容器 和贮罐上， 形成高 电位 ， 危及人身、 设备安全 ， 当物质 的 电阻率 P大于 1 O Q m 时 ， 就容易产生危险的静 电电位和火花放电。 钢铁冶金企业 中一些常见的容易产生静电的部 位和场所 1 粉尘、 液体或气体在管道 中流动速度大于一 定值时 ， 就形成危险的电位。 2 液体由一个容器注入另一个容器时， 可产生 火花放电。 3 液化气体或压缩气体由管口喷出时， 可产生 静电电压 。 4 严寒冬季和炎热夏天， 空气干燥 ， 以及其他 类似工作环境 ， 在气流中有粉状物质和灰尘运动 ， 静 电电压 达 3 0 0 V， 可产 生放 电火 花 。 5 在碾碎 、 过筛、 过滤工作中， 产生灰尘或将空 气污染 ， 在搅拌、 滚轧、 辗光等加工过程 中， 由于强烈 摩擦 ， 容易产生静电引起火花放电。 6 利用皮带传动或由不导电橡胶制成 的输送 装置工作时， 也容易产生危险的静电电压。 7 在铺有化纤地毯的建筑物中， 以及穿有化纤 服装的人身上 ， 容易产生和积聚静电电压。 钢铁冶金企业 中， 静电可被看作是一把“ 双刃 剑” 。 一方面， 利用静 电应用技术如静电除尘、 静电分 选等， 可以用来提高生产效率 ， 节能减排 。 另一方面 ， 静电可能产生较高 的静电电压 ， 对某些半导体器件 造成损害 ， 更为严重的是 ， 放电时的火花可能引发火 灾甚至爆炸 ， 成为巨大的安全隐患， 影响正常生产 ， 危及生命财产安全。 因此 ， 静电防护成为钢铁冶金企 业内预防事故和安全生产的重要技术措施之一 。 2 防静电设计 钢铁冶金企业 中的静电所产生的危险电压 ， 不 仅危及人身安全 ， 而且它的放电火花 ， 往往引起火灾 和爆炸事故 ， 导致 国民经济和财产的重大损失 。 因此 必须采取措施加以防范。 2 ． 1 设计依 据 关于防静 电的设计依据可参见以下规范中关于 防静电的相关条款 1 钢铁冶金企业设计 防火规范 G B 5 0 4 1 4 一 收稿 日期 2 0 l 0 一 l O 一 2 3 作者 简介 翟晓华 1 9 8 2 一 ， 男 ， 助理工程师 。电话 1 3 9 5 2 0 4 5 0 0 1 ； E ma i l z h a i x i a o h u a 1 6 3 ． C O rn。 5 8 现代 冶 金 第 3 9卷 2 0 0 7 2 压缩空气站设计规范 GB 5 0 0 2 9 2 0 0 3 ； 3 氧气 站设计 规 范 GB 5 0 0 3 0 9 1 ； 4 氢气站设计规范 GB 5 O 1 7 7 2 0 0 5 ； 5 石 油 天 然 气 工 程 设 计 防 火 规 范 GB 5 0 1 8 3 2 0 0 4 ； 6 建筑物防雷设计规范 G B 5 0 0 5 7 9 4 2 O O O 年版 。 2 ． 2 技术措 施 防静电应首先防止产生静电， 其次 防止电荷聚 集 。防止静电产生、 聚集的技术措施 主要有 以下几 种 1 采用导电材料 。电阻率小于1 O Q m 的材 料一般不会积聚静电。 2 减少摩擦阻力。如采用大曲率半径管道， 限 制产生静电液体在管道中的流速， 一般不超过 4 ～5 m， 防止飞溅 、 冲击等。 3 增加环境湿度。厂房内相对湿度保持在 7 O ％以上 ， 可增加静电沿绝缘体表面的泄漏量。 4 接地。 接地是消除导体上静电的一种有效办 法。简单可靠 ， 费用低 。接地就是设法将 电荷引出， 经接地装置把静电荷引人大地的过程。根据有关规 范， 防静电的接地保护措施实 际上与防感应雷作用 的保护措施一样 ， 防感应雷作用形式的接地也可用 于防静电。 具体的接地方式可参见 建筑物防雷设计 规范 G B 5 0 0 5 7 9 4 2 0 0 0年版 。 2 ． 3 常见需接地的装置与设备 1 一切安装在 户内、 户外用来生产 、 加工、 贮 存、 运输各种易燃的液体、 气体和粉末状易燃产品的 设备。 2 输送油 品管路、 厂区及车间的氧气 、 乙炔等 管道 以及各种闸门等必须连接成一个连续 的导 电 体 ， 并进行接地 。 3 设备上和金属管道上的接地 电阻采用法兰 盘连接时， 受到法兰盘上填涂的绝缘而使电路中断， 或容器与顶盖之间有间隙时 ， 在法兰上应设置金属 连接片导电。 4 当向贮罐 内灌入易燃液体时 ， 如灌注速度超 过0 ． 5 - - - 0 ． 7 m／ s ， 除贮罐必须接地外 ， 灌注用的漏斗 必须采用金属， 并用一条已接地铜线把漏斗把手和 贮罐底部连接起来 。 5 盛有易燃液体贮罐 的液体表面上 ， 最好不采 用浮动式水准指示器 ， 如果采用， 应没有毛刺尖角 ， 且固定在金属弦杆上 ， 与罐壁保持一定距离。 6 向汽车油槽车灌油的竖管 鹤管 和 向铁路 油槽车灌油的站台， 都应设有接地装置。 7 和油品管路相连并用来 向铁路油槽车、 汽车 油槽车和油桶灌油 的带金属管头的所有橡皮软管， 都应用缠在软管外或放在管内的铁丝进行接地 。 8 装卸油时， 汽车油槽车的软管在接到油罐上 的同时， 必须用导线把槽车和油罐的接地端钮连接 起 来 。 9 汽车油槽车在行驶时应带金属链条 ， 导走汽 车轮胎与路面的摩擦产生的电荷导走。 1 O 在装卸油 的码头上及油槽船上 ， 都应备有 专用的接地螺栓 ， 以便把注油软管和岸上的接地装 置连 在一起 。 3 工程实例 钢铁冶金企业中， 由于生产生活的需要 ， 存在大 量各种气体 、 液体储罐和运输管线 ， 氧气管线和储罐 就是其中十分常见和重要的一种。 3 ． 1工 程概述 本工程 中的氧气 管道位于某工厂原 有厂房 内， 引 自厂房原有氧气 管道 ， 通过角钢支架引出至新 的 用气点 ， 并在用气点前设直径 1 ． 0 m、 壁厚 1 6 mm 的 金属氧气储罐 ， 再送到点阀箱， 输送过程中设有变径 管和各种阀门。 由于此段管道位于厂房 内， 故仅考虑 防静 电即可。若露天布置 ， 还应相应考虑防雷 。 3 ． 2 设 计方 案 根据上文 的介绍并结合此工程实际情况 ， 防静 电设计过程如下 1 根 据 钢 铁 冶 金 企业 设 计 防 火 规 范 第 1 0 ． 4 ． 7 条和 氧气站设计规范 第 6 ． 0 ． 7条 ， 氧气储 罐和管道属于易燃 、 可燃物的生产装置、 设备、 储罐 、 管线及其放散管 ， 应设导除静电的接地装置。 2 根 据 钢 铁 冶 金 企 业 设 计 防 火 规 范 第 1 O ． 4 ． 8 条 ， 本工程所设氧气储罐的直径为 1 ． 0 m， 故 应设 1处接地 。 3 根 据 钢铁 冶 金 企 业 设 计 防 火 规 范 第 1 0 ． 4 ． 1 l条、 第 1 0 ． 4 ． 1 2条和 氧气站设计 规范 第 6 ． 0 ． 7条 ， 本工程的接地 电阻要求不大于 1 O Q。 4 根 据 钢 铁 冶 金 企 业 设 计 防 火 规 范 第 1 O ． 4 ． 9 条和1 O ． 4 ． 1 2条， 本工程管线接地时， 其两端 必须都接地 ， 接地管线的法兰两侧用导线连接， 法兰 第 3 期 翟晓华 ， 等 冶金企业 防静 电设计 间总 电阻应 小于 0 ． 0 3 Q。每 隔 8 0 ． O ～1 0 0 ． 0 m 应 重 复接地 ， 进车间的分支法兰处也应接地 ， 接地电阻均 不应大于 1 0 Q。 5 根 据 钢 铁 冶 金 企 业 设 计 防 火 规 范 第 1 0 ． 4 ． 1 3条 ， 由于原有厂房和本工程设 备管线并未 设置独立避雷针防雷接地系统 ， 并且防静电接地要 求接地电阻较大。因此可以不设置专用 的防静电接 地装置， 与防雷接地、 保护接地、 工作接地等接地系 统共用接地装置 ， 接地 电阻值完全可 以满足防静电 要求 。 综上所述， 本工程 中的氧气管道及氧气储罐应 设防静电装置， 采取接地作为防静电措施 。 防静电接 地可与原厂房的防雷、 保护等接地系统共用接地装 置。 但是 由于本工程属于改造项 目， 甲方无法提供原 有厂房的接地系统图， 因此利用厂房原有接地系统 不易实现。考虑实际情况 ， 为切实保证安全 ， 本工程 最终采用设防静电接地专用人工接地装置的方案 。 根据 建筑物防雷设计规范 ， 接地干线采用热 镀锌扁钢 截面尺寸为4 0 mm4 ram ， 接地极采用 热镀锌角钢 L 5 0 mmX 5 0 mm5 mm， 埋深不小于 1 r n ， 具 体 做 法 可 参 见 国家 建 筑 标 准 设 计 图 集 0 3 D5 0 1 4 接地装置安装 。每隔不大于 8 0 m， 利用 热镀锌扁钢 截面尺寸为 4 0 mmX4 mm 作引下线 ， 可靠焊接至人工接地装置 。 管道两端 、 分支及拐弯处 必须接地 ， 要求接地电阻均不应大于1 O Q， 否则增补 打接 地极 。 另外 ， 为保证各个构件之间因为摩擦聚集静电， 管道 与金属支架 间采用热镀 锌扁 钢 截 面尺 寸为 2 5 mmX 4 mm 可靠焊接 ， 管道 的弯头、 阀门、 法兰 盘等连接处应用截面不小于2 5 mm。 的软铜线跨接 ， 过渡电阻应小于0 ． 0 3 Q。 凡正常不带 电的电气设备 的金属外壳需可靠接地 。施工中需与土建专业密切 配合 ， 接地极位置可视现场情况酌情处理。 最后尤其需要注意， 当防静 电接地采用与防雷 接地 、 保护接地、 工作接地等接地系统共用接地装置 时， 共用的仅是接地装置 ， 而不包括引下线 ， 接地 引 下线则要单独设置而不可共用。防止发生雷击过电 流通过引下线而窜入易燃易爆物的生产装置 、 设备、 储罐或管线 ， 引发危险。 4 结束语 钢铁冶金企业 中存在大量 可能产生 静 电的场 所 ， 作为电气设计人员 ， 要重视防静 电设计工作 。小 小的静电可能会引发火灾甚至爆炸的大危险。为了 保障生产顺利， 保护人身安全 ， 做好防静 电设计是十 分必要也是不可或缺的。 参考文献 [ 1 ] 赵明生．电气工程师手册[ M] ．第二版．北京 机械工 业 出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 2 ] 钢铁企业电力设计手册编委会．钢铁企业电力设计手 册E M] ．北京 冶金工业出版社，1 9 9 6 ． [ 3 ] 钢铁 冶金企业设 计 防火规范 GB 5 0 4 1 4 2 0 0 7 E s ] ．北 京 中国计划 出版社 ， 2 0 0 7 ． E 4 ] 氧气站设计规范G B 5 0 O 3 0 --9 1 E S ] ．北京 中国计划出 版社 ， 1 9 9 2 ．