预防静电火灾的措施
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第三卷》第1290页（11680字）
由上述分析可知，可燃性液体、气体、纤维、粉尘或固体颗粒等物质在生产、输送、储存、倒装、分配、使用、运输过程中都可能产生静电。若静电的产生、积聚、火花放电且其能量又足以点燃爆炸性混合物，就将导致静电火灾事故的发生。静电放电引起爆炸火灾事故必须具备下列五个条件：
1．静电放电间隙或所在环境必须存在爆炸性混和物，且浓度在该混合物爆炸极限范围之内；
2．生产工艺或物体运动过程有生产静电的条件；
3．物品有积聚静电的条件；
4．物品积聚静电的电场强度必须超过介质的击穿强度，发生放电，产生静电火花；
5．静电火花的能量必须超过可燃性蒸气、气体、粉尘和纤维等爆炸性混合物的最小引燃能量(或最小引爆电流)。
爆炸性混合物的存在即条件1、是爆炸火灾形成的必要条件；静电放电火花产生火源，即条件2、3、4、5是形成静电灾害的充分条件
静电放电火花的产生有以下三个条件来决定：
1．生产过程或物体运动过程中所使用的设备、材料、物品或产品为易燃的低导性物质，所使用的材料为静电起电序列中容易产生静电的两种；
2．有产生静电的工艺过程和运动过程，如摩擦、剥离、冲撞、搅拌、混和、粉碎、过滤等；
3．有积聚静电电荷的条件，例如设备、物体对地绝缘或接地不良；静电电场强度超过介质的击穿强度。
因此要防止静电火灾事故的发生，首先要防止爆炸性混合的形成，还要避免静电放电火花的产生。前者要求对于可燃性蒸气、气体、粉尘、纤维的生产、运输、储存、分配、使用及保管都应严格遵守各种物质的安全防火防爆措施，尽可能避免爆炸性混合物的形成；后者主要应控制静电的产生和积聚。
以下我们就防止静电放电而引起火灾爆炸事故的措施予以具体阐述。
(一)从材料选择和工艺过程来控制静电的产生
1．材料选择。物质的特性对静电的产生、静电荷积聚的数量和极性有重要影响，在材料选用中尽量采用静电序列中相距较近的两种物质进行接触或摩擦，从而使静电产生最少。
在设备或物料的选择中可以选用两种材料，使一种设备材料与物料摩擦带正电，另一种设备材料与物料摩擦时带负电，则可使物料上的静电互相抵消，从而减少或避免静电的产生和积聚。
可选用导电性能好、电阻率小的材料来限制静电的产生和积聚。
2．在工艺过程中应减少和控制静电产生。在生产工艺过程中，应设法降低两种物质接触、分离、摩擦的速度、面积和压力。如降低剥离、滚压、压延、粉碎、摩擦、碰撞、压制、抛光、传动等工艺过程的速度；降低两种物质摩擦、压制、接触面积和压力，从而减少静电的产生。
在搅拌过程中，合理安排加料顺序，也可降低静电的产生和危害。
在传动装置中，应减少皮带与其他传动件上的打滑现象。如皮带要松紧适当，保持一定的拉力，并避免过载运行等。尽可能采用导电胶带或传动效率较高的导电三角皮带。
在输送可燃气体、易燃液体和易燃易爆物质的设备上，应采用直接轴传动(或联轴节)，一般不宜采用皮带传动。如需用皮带传动，则必须采取有效的防静电措施。
因为液体带电与流速关系很大，限制易燃和可燃液体及可燃气体的流速，可大大减小静电产生和积聚，是防止静电产生的重要措施。当液体平流时，产生静电量与流动的速度成正比，且与管道的内径大小无关；当液体紊流时，产生的静电量则与流速的1．75次方成正比，并与管道内径的0．75次方成正比。
目前，有的国家对航空燃料油、洗涤用挥发油等的允许流速推荐采用下面的计算公式
式中：V——限制(允许)流速，m／s；
d——管道内径，m。
根据上述公式计算出不同管径的允许流速，见表4－4－29。
表4－4－29 防止液体带电的允许流速
从表中看出管径越大，允许流速愈低，流速在1m／s以下时，产生的静电电荷很少。液体在管道中的流速一般应不超过4～5m／s，尽可能维持在1m／s左右。
我国《石油库设计规范》规定汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不宜超过4．5m／s。
由于易燃液体和可燃液体电阻率各不相同，则限制的流速也各不相同。因此，有些国家根据电阻率来限制流速，他们所推荐的数值为：
当电阻率ρ≤105(Ω·cm)时，其允许流速为10m／s以下；
当105＜ρ＜107(Ω·cm)时，允许流速为5m／s以下；
当ρ≥107(Ω·cm)时，允许流速为1．5m／s以下。
美国API标准规定：不论管径如何，流速不得超过4．5～6．0m／s。德国标准规定：电阻率大于109Ω·cm的可燃性液体不论管径如何，流速均应在7．0m／s以下。
在确定允许流速时，不但要考虑管道的直径，而且还要考虑液体性质、所含杂质的数量和成份、管道的材质等各种因素的影响。
在管道中流动的易燃、可燃液体，即使有较高的平均电荷密度，但往往由于管道内有较大电容，并不呈现有较高的静电电压，且在管道中又因为没有空气，所以不会引起燃烧和爆炸。其危险主要在管道出口处，这是必须引起高度注意的。
3．在可能产生易燃、易爆蒸气和气体的场所或容器内，应防止喷放高压水蒸气或水喷雾，以防止火灾爆炸发生。
4．倾倒或灌注易燃液体时，应防止飞溅冲击。最好用导管，使液体在液面下接近容器底部的地方流出，以减少冲击、飞溅产生静电。向储罐灌注易燃液体时，进料管应沿罐壁伸至罐底，使液体经底部罐壁流入，不应从罐顶直接向下喷淋。
5．易燃、可燃液体输送、灌注、混合、搅拌时，应防止进入大量空气、水或其他杂质颗粒；禁止局部高速搅拌、混合，搅拌应长时间、大范围内进行。
6．防止液体严重冲击、飞溅、动荡、喷洒。输送可燃性液体的管道弯头应少，管壁应光滑，阀门应少，管径粗细变化应尽量少，管道接地应良好等。可燃粉尘输送、混合和储存中应从湿度、浓度、颗粒、速度、管子材料和表面光洁度等方面综合考虑，以减少静电的产生。
7．在氢气、乙炔、液化气等的使用中应尽量减少杂质颗粒，防止泄漏喷气，排放时应严格控制排放压力(不超过0．15MPa)，管道应接地良好，从而控制静电的产生。
8．测量液位(油箱或油桶的油位测量)时，应采用不易产生静电的工具(如木尺、竹尺等)，避免用金属测尺且快速测量油位，一般应用液位计测量比较安全。取样应尽量避免使用取样器取样，必须使用取样器取样时，应在液面稳定情况下，取样器缓慢的出入液面，摇动次数应尽量少，防止油液飞溅或液滴滴下。
9．对易燃、易爆液体、可燃气体或粉尘的输送管道、储罐、容器等充入二氧化碳或氮气等惰性气体，可防止静电火花引起燃烧爆炸。
(二)将带电设备良好接地以导除静电
导除静电最重要的措施是将产生静电的设备和带电物体上的静电荷通过接地装置或接地体，迅速引入大地，以导除静电电荷的大量积聚，防止静电电压的升高。
对于能够产生静电的物体如管道、容器、油罐、油槽、阀门、漏斗、过滤器、车辆、船体、加油站台等设备，应采用金属或其他导电性能好的材料接地，并接地良好。这样，因摩擦产生的静电，就会立即导入地中而消失(接地装置与冒出液体蒸气的地点要保持一定的距离)。
对于液面很大的易燃液体储罐，虽有良好的接地，可以将储罐本身的静电导除，但是易燃液面上的静电荷仍可能有很高的电位。因此，在灌注满储罐以后，应经过一段时间待静电电位降低之后，才能取样，以免发生危害。
1．接地对象：
(1)在易燃易爆场所，凡能产生静电的所有金属容器、输送机械、管道、工艺设备等。
(2)输送、储存、使用油类等易燃液体的管道、储罐、漏斗、过滤器以及其他有关的金属物体、设备和用具等。
(3)处理可燃气体或物质的机械外壳，转动辊筒及一些金属设备。
(4)加油站台、油品车辆、船体、铁路轨道、浮顶油罐及其金属浮顶。
(5)采用绝缘管道输送物料能产生静电的管道外金属屏蔽层应接地，最好采用内衬有铜丝网的软管并接地。
(6)可能产生和积聚静电的固体和粉体作业中的压延机、上光机、各种辊轴、磨、筛、混合器等工艺设备，均应接地。
(7)在易燃液体注入容器时，注入器(如漏斗、喷嘴)和衡器应接地。
2．带电物体的接地方式：
(1)油罐壁用焊接钢筋或扁钢接地。
(2)注油金属喷嘴与绝缘输油软管应先搭接后接地。
(3)装卸油品设施包括铁路轨道、输油管道、金属栈桥和卸油台等，应作电气连接并接地，其始末端和分支处以及每隔50m处应接地。
(4)输油软管或软筒上缠绕的金属件或金属屏蔽层应该接地。
(5)储油罐的输出入油管间如有一定距离时，应先用连接件搭接后接地。
(6)汽轮发电机在运行中，大轴因带电而具有轴电压，因此大轴应经电阻接地(接地电阻100Ω为宜)。
3．带电体接地技术要求：
(1)室外储罐体如已有防雷接地，并相互有可靠的电气连接，可不另装静电接地。每个储罐至少应有二处以上的接地点，间距不得大于30m，接地点不应设在进液口附近。
(2)地上或地下敷设的可燃易燃液体、可燃气体管道的始端、终端、分支处及直线段，每隔200m左右处应设置接地点。车间内管道系统接地点不应少于2处。
(3)两平行管间距小于10cm时，应每隔20m用金属线跨接。金属结构或设备与管道平行或相交间距小于10cm，也应跨接。可用Φ10mm的圆钢作跨接线。
(4)搭接线或螺栓连接处，其接触电阻不应超过0．03Ω，并应用铜片包垫。
(5)如独立设置静电接地时，与防雷接地装置的距离不得小于3m，并且与易燃易爆物出口也应保持3m以上的距离。
(6)接地电阻以100Ω为宜，最大不超过1MΩ(美国API2003中认为静电接地电阻值小于106Ω时，静电荷泄漏很快，不会形成电荷积聚)。
(7)设备、管道连接的跨接端及引出端的位置，应选择在不受外力损伤，便于检查维修，且能与接地干线容易相连的地方。
(8)在土壤中有强烈的腐蚀性地区，应采用铜或镀锌的接地体。一般敷设在地下的接地体都不宜涂刷防腐油漆。静电接地体的用料及制作应符合技术要求，具体要求见表4－4－30。
表4－4－30 静电接地体的用料规格(mm)
(三)采取等电位措施
在设备带电时，为防止设备与设备、设备与管道、管道与容器等相互之间产生电位差，在这些设备之间及其管道、容器的连接处，特别是放电火花可能引起燃烧和爆炸的部位，应用金属体将它们跨接，以消除它们之间的电位差，达到安全的目的。如在运送、注送易燃油品时，将鹤管和槽车用导体跨接起来，然后再灌装，从而消除鹤管与槽车之间的电位差。又如在输送燃油的进出油管法兰之间、铁路钢轨之间，用跨接线连接起来，使电流回路畅通，这样既可以将静电顺利经地线导入地中，又可以防止在接触不良处发生静电放电火花。
对非金属管道，应在其连接处的内部或外部表面缠绕金属导线，使其构成整体，以消除部件之间的电位差。
在工作台上用汽油擦洗物件，当用擦过的油抹布，向汽油桶沾汽油时，有时会发生静电放电火花，引起汽油燃烧。因此，应将汽油桶、工作台、操作人员所站的地方都用导体连接起来，以消除静电电位差。如果工作台面要求使用橡胶板时，应采用导电橡胶，并在导电橡胶板的下面敷设导体并良好接地。上述措施对减少电位差，防止静电放电火花是有效的。
(四)降低带电物体的电阻率
当物质的体积电阻率小于1×106Ω·m或表面电阻率小于1×107Ω时，对防止静电电荷的积聚和静电火灾事故的发生，有良好的效果。在许多实用场合，体积电阻率小于1×1010Ω·m和表面电阻率小于1×1011Ω是允许的。一般来讲，降低物体电阻率的方法有以下几个：
1．添加导电材料。在不导电或低导电性能物质中掺入导电性能较好的物质，以增加其导电性能，降低电阻率，以降低其起电能力。如在橡胶的炼制过程中，掺入一定数量的石墨粉，便能降低橡胶的电阻率，而成为导电橡胶。在塑料中掺进少量的金属粉末和石墨粉等导电性物质，制成低电阻性塑料，作为易燃液体、可燃气体的管材或容器使用，可降低其带电能力。在工业用油中，掺以少量的酒精或微量的醋酸；在薄膜、薄板、电子部件、海绵中混入金属或碳的导电性合成树脂；在工作服衣料、布制软管、滤布、绳索制品中使用金属或碳的导电性纤维(线)；在轮胎、皮带中使用金属线；在苯中注入一些油酸镁等金属皂，均能降低其电阻率，从而降低物质的静电积聚能力。有的橡胶厂割取下来的胶浆加氨防腐，由产地运至橡胶厂，代替以汽油为溶剂配制的胶浆作胶粘剂，从而消除了在生产过程中产生静电和使用汽油的火灾危险性。
2．采用防静电剂。防静电剂具有较好的导电性和较强的吸湿性，又称为抗静电添加剂，是一种化学药剂，使用抗静电剂可以降低静电危险。在容易产生静电的高绝缘材料中，加入抗静电剂后，能降低材料的表面电阻率和体积电阻率，加速静电泄漏，消除静电危险。在化纤行业中，抗静电剂是以油脂为原料，主要成份为季胺盐。它的作用是使化纤、橡胶、塑料等物体的表面吸附空气中的水分，增加电导率。如SN阳离子抗静电油剂，在聚乙烯化纤纺织和聚乙烯醇合成纤维抽丝过程中，只要少量涂抹，即能使静电电压限制在几十伏以内；在生产防静电输送带时，在原料丁青橡胶中，加入防静电剂，在聚酯薄膜或其他塑料制品上，加入或涂上SM防静电油剂也都有一定效果；在化纤纺丝中，加入环氧丙烷亲水基团；在航空煤油液体中加入ASA3防静电添加剂；在塑料行业中，采用内加型表面活性剂作为抗静电剂(聚氯乙烯软质塑料，采用酰铵基季铵硝酸盐为抗静电剂)；在感光胶片上涂上防静电剂等，都能使表面电阻率或体积电阻率大大降低而减少静电积聚。
在橡胶行业中，采用碳黑、金属粉等为添加剂，对于乳白色橡胶用季胺盐抗静电剂；在石油行业中，可采用油酸盐、环烷酸盐、铬盐、合成脂肪酸盐等作为抗静电剂；在粉体行业中，可采用石墨、2．3－乙二醇胺为抗静电剂。而对于悬浮状粉尘和蒸汽，任何抗静电剂都不起作用。
3．加导电覆盖层。为防止绝缘体表面带电，可以在绝缘体表面加一导电性覆盖层并接地，以泄漏静电电荷，避免电荷密度达到放电危险程度。
导电覆盖层的材料是掺有金属粉、石墨粉等导电性填料的聚合材料，喷涂在绝缘体表层，厚度0．1～0．2mm。覆盖后，导电性能大大提高，直至接近金属材料的电阻率(如含有34%～40%铬镍的聚合材料的电阻率接近金属材料)，喷涂覆盖后，效果很好。
4．增湿。为防止非导体或高电阻率物体在静电危险场所带电，在工艺条件许可的情况下，可将易于带电的非导体附近和周围环境的相对湿度提高到65%以上，从而使带静电物体的电阻率明显降低。提高设备内部和设备周围空气相对湿度可以消除静电的积聚，由表4－4－25可知，当空气湿度在72%～75%时，静电电压基本测不出来。因为空气湿度在65%～70%以上时，物体表面往往会形成一层极薄的水膜，水膜能溶解空气中的二氧化碳，使表面电阻率大大降低，静电就不容易积聚。如果空气相对湿度低于40%～50%时，则静电不易逸散，就有可能形成高电位。
增湿的方法通常有：设置加热型和超音波型的增湿器；用略高于大气压力的水蒸气或水雾喷洒空间；地面洒水；用温度略高于非导体表面温度的高湿度空气(或水雾)吹向表面，使其表面结成均匀薄层水膜。实践证明，用增湿法消除静电的效果是明显的。
这里应当指出，增湿主要是增加静电沿非导体表面的泄漏。因此，易被水浸润的非导体，如纸张、橡胶、醋酸纤维等，增湿后消除静电是有效的。增湿的方法不适用于不能被水浸润或表面水分蒸发极快的非导体，也不宜用于消除高温环境里非导体上的静电。
(五)用电离中和的方法消除静电
电离中和的方法是在带静电荷的设备周围安装静电消除器，使空气(氧、氮原子)电离，产生带有正、负离子的离子对，与带电体极性相反的离子向带电物体移动，从而使电荷中和，有效的消除物体表面的静电荷，而不致积聚起来造成危险。静电消除器是防止非导体带电的有效设备，常用的静电消除器有以下几种：
1．感应式静电消除器。感应式静电消除器可分为钢件接地感应式、刷型感应式、尖针感应式等。其结构简单且无外加电源，应用场所较多，主要用于造纸、橡胶、纺织、塑料等生产及加工行业。
2．高压式静电消除器。高压式静电消除器可分为外加式、工频交流式、可控硅、交流高频高压式等。在化工、纺织、橡胶、电力等行业中可根据不同的要求来选用。
高压静电消除器结构简单，维修方便，需要外加电源。按照电源种类不同，高压静电消除器可分为直流高压和交流高压两种。交流高压静电消除器又分为工频和高频两种。
3．放射线式静电消除器。该消除器是利用某些元素的同位素放射的α、β射线使空气电离，产生正、负离子，以消除物料上的静电，X射线也可用来消除静电。这种消除器结构简单，不需外接电源，工作时不产生火花，适用于有火花爆炸危险的场所，但应控制射线对人体的伤害和对产品的污染(最大允许剂量为0．005R／d)，一般不用γ射线静电消除器。
上述各种静电消除器中，直流高压静电消除器的消电效能最好，感应式和工频高压静电消除器的消电效能次之，高频高压式效能较差。工频交流高压静电消除器应用最广。
放射线式静电消除器的消电效能比较起来最差，因此应用受到限制。静电消除器安装时应注意：(1)用电离法消除静电，应防止静电消除器产生的电压对人体造成危害；(2)在易燃易爆场所应选用防爆型静电消除器；(3)消除器应安装在最高电位和易操作位置，应避开粉尘污染、高温(150℃以上)和潮湿环境(湿度80%以上)，应避开带电物体背面的接地体、邻近接地体或其他静电消除器；(4)消除器与带电物体的距离，应小于静电产生源的距离(消除器与静电产生源的距离一般为5～20cm)；(5)消除器的安装角度应尽量垂直于带电物体，但当安装位置与产生源的距离小于5～20cm时，消除器的安装角度应偏向静电产生源。
静电消除原理见图4－4－36所示，静电消除器的安装位置见图4－4－37所示。
图4－4－36 消除静电原理的示意图
图4－4－37 静电消除器安装位置
A－静电产生源；B－背面接地体；C－邻近接地体；D－其它的静电消除器；
△－不理想的位置；▲－理想的位置
(六)对可能带电物体采取屏蔽措施
对处于电场中或者带电物体附近的可能带电的非导体，将其置于屏蔽设施之中，即进行静电屏蔽。从而可起到限制带电物体静电积聚、静电电位升高和静电放电火花产生的作用。这样，静电火灾事故危险性就大大减少。
经常使用的屏蔽材料有金属丝、金属网、金属导电性包带、金属板、导电性薄膜或薄板、混入细金属线或导电性纤维的纤维制品等。
屏蔽的方法可根据屏蔽材料而定。使用金属线屏蔽时，应将金属线间隔数公分紧密绕在带电物体上，并将金属线良好接地。采用金属网屏蔽时，应将金属网与被屏蔽物体紧密接触并将金属网良好接地。如果用金属线或金属包带将软管或管子表面进行屏蔽或使用内有金属线的软管和管子，应将金属线可靠地接地；处理粉体的布制漏斗和布袋过滤器的屏蔽应在布内加导电性纤维或细金属线，并将其可靠地接地；处理大量粉体的布袋的屏蔽，可装设与袋类紧密结合的金属网制的笼，并将其可靠接地。
软管和管子屏蔽方法的具体实施参看图4－4－38所示。
图4－4－38 金属丝和金属网对软管和管子的屏蔽网
(a)采用细金属线的屏蔽；(b)采用金属网的屏蔽
1－软管或管；2－锡焊或钎焊；3－细金属线；4－金属网；5－软管卡子等；6－接地用端子；P－数厘米
(七)防止和消除人体带电
1．防止人体在作业或活动中产生静电或带电，应尽量避免做与人体带电有关的作业和活动，如防止接近和接触因摩擦、剥离、研磨、洗涤、感应等带电的物体；严防人体处在高压电场或接近高压带电体(如高压线、高压电容器)、带电粉尘等附近而产生静电感应；防止与可能带电的物体进行直接摩擦和快速分离；防止人体本身与可能产生静电的衣服、用具等快速活动，如快脱衣服等；工作人员进入易燃易爆场所应严格遵守各项安全技术操作规程和注意事项，防止产生静电和静电火花。
2．人员着装、劳动保护服装和用品的选用，应严格避免产生静电。应尽量避免穿绝缘鞋，避免穿丝绸、人造纤维、羊毛或羊毛混纺和其他高绝缘衣料制成的衣服、手套、帽子。一般应穿着混有导电纤维或防静电处理的防静电工作服、工作帽和手套，也可以穿着纯棉的工作服。应穿布底鞋，最好穿导电胶底鞋和防静电工作鞋，鞋底的电阻值应小于1．0×108Ω，为防止触电，应在1．0×105Ω以上。
3．人体接地应良好，以便及时导除静电。将工作地面做成导电性地面并穿防静电鞋的同时，利用接地用具(如腕带)将人体接地，以使人体静电导入大地，如图4－4－39所示。
图4－4－39 人体腕带接地示意图
1－导电型材料制作的卡子；2－接地用导线；3－接地连接器
工作人员进入易燃易爆场所前，在工作中定期抚摸接地的金属棒或金属板，以及时导除人体上的静电。
4．工作地面导电化。为使人体静电和设备静电能够通过工作地面尽快泄漏至大地，防止静电积聚、电位升高及火花放电，应将工作地面做成导电性地面，以降低工作地面的泄漏电阻值。日本产业安全技术协会推荐不同工作环境的泄漏电阻希望值如表4－4－31所示。
表4－4－31 工作环境与工作地面的泄漏电阻对应表
导电性地面通常采用的材料有：导电性能好的混凝土、导电性水磨石、导电性橡胶及合成树脂、导电磁砖、导电木板及导电沥青等材料，在绝缘板上喷刷导电性涂料，也能达到导除静电、实现导电性地面的效果。一般电阻率应在106Ω·m以下，导泄人身和设备上所带静电的效果更佳。
(八)加强易产生静电工序和场所的安全技术管理，避免爆炸性混合物的形成，消除爆炸产生的根源
(九)防止雷电电磁感应和静电感应火灾
雷电电磁感应和静电感应都会产生很高的感应电压，感应电压将会在建筑物与金属构件之间或在金属物体之间，发生绝缘击穿放电，同时产生能量很大的电火花，将会引燃易燃物品或爆炸性混合物。因此，易燃油、可燃油、天然气和氢气等储罐、装卸油台、铁路轨道、管道、鹤管、建筑物及构筑物等，应按照《电力设备接地设计技术规程》、《电力设备过电压保护设计技术规程》的要求，装设防雷电电磁感应和静电感应的接地装置。