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【关键词】静电防护;雷电防护;感应雷
伴随着经济的高速发展,人们的生活水平也在不断提高,城市中机动车辆的数目也在迅速增加,对于石油的需求量逐年上升,作为储存石油和提供石油的设施来说,油库和加油站的数量也随之增加,由于石油属于易燃易爆物品,在静电或者雷电发生时很有可能发生爆炸和火灾,造成巨大的损失,所以要做好对油库和加油站的雷电和静电安全保护措施。
1.油库加油站静电防范策略
静电是造成油库加油站爆炸事故的主要点火源,因为油库、加油站的油品在储存运输等过程中会产生静电,当产生的静电放电能量超过油蒸气的最小引燃能量时,就可以引起爆炸。
1.1加油站,油库静电的产生
一方面,油库、加油站中的油品在储存运输过程中由于发生流动、沉降、搅拌等接触、摩擦的相对运动而产生静电。主要包括:流动带电、冲击带电、沉降带电和喷射带电。油品流动带电就是低导电率的轻质油品在管道中流动与管道之间产生摩擦,使得油品带有静电荷。沉降带电是因为油品本身含有杂质,当其中的杂质与油品进行相对运动时,杂质中的水珠和颗粒会带走吸附在界面上的电荷,使水滴和有带上不同的电荷。冲击带电是指油品从顶部注入储罐内式,油粒与罐壁之间发生碰撞而带电。喷射带电是因为油品在管口高速喷出的时候在界面处形成双电层,使粒子和管口分别带上正负电荷。
另一方面,油库、加油站的工作人员在进行操作时可能产生静电。油库加油站的工作人员由于在活动时,衣服之间产生摩擦或者是鞋子与地面之间产生摩擦造成人体带电,引发爆炸燃烧事故。在装油作业中,采样器不接地,成为一个独立的导体,在接近油品的时候就会由于静电感应而出现放电现象。
1.2油库、加油站静电防范策略措施
1.2.1控制静电的产生
油库、加油站中避免静电的引起的爆炸最主要的是控制静电的产生,控制静电产生可以从以下几点开始:(1)控制油品的流速,油品流速越高,与管道之间产生的摩擦力就越大,产生的静电量也越大,要控制好流速做到有效预防静电的产生。(2)改变油罐车的卸油方式,因为油罐从顶部开始卸油的话,油就会冲击油罐壁,加速油的蒸发,使油品的带电量急速增加,所以在进行卸油过程中可以采用潜流式灌装油,减少卸油中的静电产生。(3)油库、加油站操作人员由于衣服材质的不同,在频繁的摩擦或者是穿脱衣服时容易产生静电,所以油库、加油站工作人员在工作时间应该避免穿化纤材质的衣服,应该穿防静电服,不用丝绸和化纤类的布去擦拭加油机、量油口。
1.2.2采用泄露法、中和法和工艺控制法消除静电
泄露法是利用接地、增湿、加入抗静电剂、铺设导电橡胶或者是喷涂导电涂料等措施使静电荷可以很容易的从带电体上消失,减少电荷的累积。中和法是利用正负电荷相消、外加直流电场、电离空气等方法对带电体中加入一定的相反电荷,使两种电荷达到中和。
2.油库、加油站雷电防范策略
2.1油库、加油站雷电防护存在的问题
加油站油库的选址不合适,加油站一般设在高速公路以及国道旁边,很多加油站的规模较小,不具备实施多级防雷方案,加油站油库的电力系统不安全,一般加油站才有的是380V的交流电,电线是架空明线介入站区然后地埋引入建筑,这种方式很容易感应雷电电磁脉冲,加油站的通信线路也是从户外架空明线引入的,而且一般没有安装信号电涌保护器,不能有效防止雷电入侵。
2.2油库、加油站雷电防护措施
2.2.1油库的防雷措施
(1)安装避雷针。避雷针的原理是利用避雷针把雷引向自身,再通过接地装置将雷电引入低下,保护油库的安全。
(2)消除油气泄漏。油库遭雷击起火的原因是多方面的比如有关附近有可燃性油气混合物,所以要对各种油罐采取措施,对于非金属油罐进行更新和修理,对于金属油罐要对它的检修要求以及操作规范有明确的规定。提高油罐对雷电的屏蔽能力,减少油气外漏。
(3)雷电的静电感应、电磁感应等都会造成短路和爆炸。所以对于油罐来说还是要做好接地工作,接地电阻值要在30欧以下。
2.2.2加油站的防雷设计
(1)加油站的直击雷防护:①油罐区的防雷措施,根据油罐规定,油罐区的防雷等级应该为一类,要求金属油罐必须做环形接地,而且接地的点应该在两个以上,两点之间的弧形距离应该在30m以上,当钢油罐的顶板厚度大于4mm时不需要安装直击雷预防装置,当钢油罐的顶板厚度小于4mm就需要安装防直击雷设施,对于雷电出现比较多的地区应该安装独立的避雷针,避雷针与油罐的水平距离不能小于3cm。②建筑物的防雷,加油站的建筑物防雷属于二级防雷范围,包括营业厅、罩棚以及加油站内其他的建筑,加油站的建筑物防雷使一般采用避雷网进行保护,避雷网应该在加油站建筑物的各个屋角、屋脊等容易受到雷击的部位铺设,将突出屋面的金属物与避雷网连接,为了提高效率,加油站的防雷接地可以与防静电接地、以及信息系统的接地共用接地装置,但是要求接地电阻小于4Ω。
(2)加油站感应雷防护:①加油站电源系统的防雷,根据加油站配电系统的不同,可以将加油站电力系统的防雷分为三个级别,对于一级防雷来说可以在380V低压总配电箱中安装标称通流容量25kA的电涌防护器。对于二级防雷,选用通流容量20kA的浪涌防护器,但是要在浪涌防护器前安装空气开关作为短路保护装置以免浪涌防护器受到雷击而损坏。对于三级防雷来说,在使用了前两级防护措施的情况下,还要在加油站的计算机管理设备、数据传输设备等出使用防雷电源插座。这样层层保护就可以有效防止加油站中感应雷电的产生。②加油站信息系统的防雷。工控机、机柜、各种的SPD(浪涌防护器)为保证人身和设备安全接地端均应以最短距离与等电位接地网络可靠连接。还需要在液位仪控制线上安装额定负载电流1.0~1.5A的大功率特殊信号电涌防护器。加油站的IC卡工控机的UPS后和电子设备上安装响应时间小于或者等于50ns,标称通流容量大于10kA的浪涌防护器。
3.结论
当前阶段,油库、加油站的静电和雷电防护措施还存在一定的隐患,在油库、加油站的安全管理中要充分认识到静电和雷电造成的后果,做好有效的防范工作,确保加油站和油库的安全。 [科]
【参考文献】
[1]王伟良,何灏,毛传泰.加油站的雷电防护设计[J].广西气象,2007,(04).
作者:陈建华 单位:福陆(中国)工程建设有限公司
防雷电感应措施分析雷电感应是潜在的危险源,它可能导致非常高的电压产生,并由此会产生火花放电引发爆炸。防雷电感应是一个化工厂的重要防护措施的组成部分,一般可采取接地、等电位连接方式来解决,具体措施如下:在生产过程中,值得注意的是,化工生产车间里、仓库内都存放着大量的易燃易爆等危险化学产品和原材料,在设计时可以采取建筑物主筋布置环形接地汇集排的方式,就会极大程度上改善电磁和静电环境,那么在设计时将所有与建筑物内的设备器械、大型金属构件、防静电接地和金属门窗框架都应采取就近与接地汇集排设置可靠的等电位连接,但第一类防雷建筑物的独立避雷针及其接地装置不在此范围之内。
这环形接地汇集排可以起到双重保护作用:一是只要直击雷在避雷针、带接闪后雷电进入地下所设置的闭合环形接地体就取到了均匀分布的效果;二是此设备只要在有雷电的情况下,就会感应到有高电位的产生,闭合环形接地体就会在设计范围内保持了电位的均衡,确保了安全。为防止电磁感应产生火花现象,在平行敷设管道和电线电缆时,保持其相互间净距在100mm之外,如超出此值范围,就要每隔20~30m用金属线跨接。防雷电波的侵入措施分析随着雷击、静电感应和电磁感应的雷电电磁脉冲产生,通过信号电缆、电线电缆、通信光纤等途径将雷电波引入,防雷电波侵入措施的应用,将会保证化工厂内的设备、机械、电子系统等的正常运行和生产,避免遭其破坏和影响,并有效防止引起爆炸等意外事故的产生。当低压线路采取埋地引入厂房时,进户端就应将电线电缆的金属外皮和线槽接入地下,架空线缆要改成护套穿钢管埋地接入,长度应符合L≥(式中L—金属铠装电缆或护套电缆穿钢管埋于地中的长度(m);埋电缆处的土壤电阻率(.m))表达式的要求,但电缆埋地长度不应小于15m。进户电线电缆的钢管、金属外皮和防雷接地装置设备相连接,电缆与架空线连接处装电涌保护器,电阻应控制在10之内。
化工厂生产车间的装置接地措施化工厂生产车间要设置防爆区域,重点规划和管理,对于电气设备、管线管道、储罐设备等都要采取妥善的防静电接地安全措施,尤其在有火灾重点区域以及产生静电危及人身安全的工作区域,在金属用具、各种零部件和工作设施设备都要采取防静电和接地保护措施。接地具体措施具体采取的措施包括:处理易燃液体堆栈单位和码头、管道、设备、建筑、金属构件和铁路钢轨(阴极保护的除外)的结构,应电气连接和接地。在爆炸危险区的转动设备必须使用和安装防静电皮带。静电接地线和接地应与其他用途的接地装置实行统一布局和规划设计。可用于保护接地线,雷电静电接地干线传感器的接地线,或应专门设置静电接地线和接地,接地线和接地材料应选择耐腐蚀材料。静电接地支线和电缆,应使用具有足够的机械强度,耐腐蚀,易分解的多股导线或金属机身。
化工厂防雷装置还需要进行专业的维护管理,分为周期性维护和日常维护,管理应由熟悉技术的人员负责管理。雷电事故一旦发生,第一时间里报告当地气象部门,以便对雷电灾害工作的调查研究,分析原因,制定和布署相关预防政策和措施。
1.1爆炸分析
聚丙烯生产工艺中的爆炸危险是由多项原因引起的,而且爆炸危险表现在多个方面,如:闪爆、聚爆等,严重影响了聚丙烯生产工艺的安全控制。分析聚丙烯生产爆炸危险的原因,如:
(1)聚丙烯生产原料引起的爆炸,丙烯是生产中的主要原料,一旦工艺中发生丙烯泄露,即会在设备生产底部聚集,导致设备膨胀爆炸;
(2)温度失控,聚丙烯生产过程中的聚合反应,需要严谨控制温度,如果温度与生产工艺矛盾,就会引起爆炸;
(3)粉尘聚集,粉尘占据了聚丙烯反应的空间,受到膨胀影响而发生爆炸。
1.2静电火灾
静电是聚丙烯生产中比较常见的一类危险源,虽然聚丙烯是非导体,但是表面很容易聚集静电电荷,特别是在聚丙烯流动的状态下,静电电荷与周围的设备、管道发生摩擦,长期摩擦的过程中发生静电感应,如果聚丙烯生产的环境较为干扰,也能发生静电火灾,引发严重的危险事故。
1.3堵塞危险
因为聚丙烯生产的产物,具有粘合、依附的特性,容易粘结在聚丙烯生产的设备表面,长期以来形成了固结体,所以引起了堵塞的危险。例如:聚丙烯生产中采用管式聚合器,在反应后期产生大量的粘合物,集中粘结在管道内壁上,导致管式聚合器内形成了堵塞的问题,如果管式聚合器内聚集物较多,即会影响管道的输送水平,管内的压强、温度等都会偏离正常的数值,也能引起爆炸或火灾风险。
2聚丙烯生产工艺的安全措施
综合评价聚丙烯的生产工艺,针对工艺的危险性提出安全控制的措施,确保聚丙烯生产的安全性。聚丙烯生产工艺中,可以采用蒙德法分析危险源,落实相关措施的安全控制。
2.1爆炸控制的措施
聚丙烯生产工艺危险性中的爆炸控制,需要根据爆炸危险的原因规划措施应用。首先是防止丙烯过度聚合,聚丙烯生产时严格按照原料的投放顺序和比例执行,消除潜在的聚合危险,监督聚丙烯生产的过程,防止原料聚合;然后控制聚丙烯生产的温度,可以在聚丙烯生产中安排冷却工艺,重点控制工艺生产过程中的放热;最后是预防粉尘爆炸,规范处理聚丙烯生产工艺中的堵塞问题,遵循聚丙烯生产的要求,防止粉尘堵塞聚丙烯生产的设备和管道。全面控制聚丙烯生产工艺中的爆炸危险,保障聚丙烯生产的经济效益。
2.2静电火灾控制的措施
为了防止静电火灾,聚丙烯生产的过程中需要采取静电接地的方式,还要注重聚丙烯生产环境的控制,防止生产环境过于干燥。聚丙烯生产时,应该定期检查静电接地的可靠性,也可利用加湿的方法,消除聚丙烯表面的静电电荷,降低静电火灾的危害。除此以外,聚丙烯的输送工艺中,增加氮气物质,防止聚丙烯表面的静电与设备或管道结合,保障聚丙烯在管道运输中的安全性,充氮控制的方法是目前防静电火灾中最简单的一类,解决了精丙烯生产中的静电问题。
2.3堵塞危险的控制措施
聚丙烯生产工艺中安装自动控制系统,监控聚丙烯生产的堵塞危险。自动控制系统检测到堵塞危险时,会自动发出警报,促使生产工艺进入紧急处理的状态,提高聚丙烯生产系统的输送能力,以免聚丙烯的产物过度聚集在生产管道内。部分情况下,自动控制系统具有报警的功能,提供紧急处理的手段,有利于控制聚丙烯的堵塞问题。自动化控制系统非常注重堵塞风险的控制,通过实践性的操作方式,杜绝堵塞的风险,防止聚丙烯生产中发生危险事故,提高聚丙烯生产的效率。综上所述,聚丙烯生产工艺的危险性,需积极采取相关的安全措施,利用可靠的安全控制措施,规避聚丙烯生产中潜在的危险隐患,加强聚丙烯生产安全控制的水平,消除聚丙烯的危险源,促进生产工艺的安全进行。所以,在聚丙烯生产工艺中实行安全控制,保障聚丙烯生产的安全水平。
3结语
关键词:危险因素辨识与分析 控制措施
一、装置概况
本装置属于甲类生产装置,主要危险介质为甲类(催化干气)可燃气体。装置西面为硫磺装置,东面为60万吨/年柴油加氢装置,北面为乙苯储运罐区,南面35米处为厂区围墙。装置南北长为147米,东西宽为71米,本装置占地面积10437m2。
1.物料危险特性
干气制乙苯利用干气中的乙烯和苯在一定的温度、压力下进行气相烃化、液相反烃化反应制取乙苯。工艺中有高温、低温、高压、伴随生产过程的干气和苯属甲类易燃易爆气体和液体并伴有有毒有害特性。
2.工艺流程简介
工艺流程如图1所示。
3.原料预处理部分
采用水洗工艺将脱硫干气含有MDEA脱除,将MDEA浓度降至1ppm以下,防止烃化催化剂中毒,降低反应活性。
4.反应部分
在一定温度及催化剂作用下,催化裂化干气中的乙烯迅速与苯发生烷基化反应,生成乙苯。
5.吸收部分
将反应产物其中重组分吸收下来。尾气从吸收塔塔顶排出,一部分作装置内燃料,剩余进管网,吸收塔塔底物料作为反烃化料进反烃化反应器。
6.精馏部分
将含有多组分的液相物料进行分离,一部分做为产品经换热冷却后送入乙苯产品罐;另一部分做为副产品(丙苯、高沸物)间歇送出装置。
7.再生部分
利用氮气与净化风按比例经氮压机加压,经与烟气换热后,再经炉子升温,从反应器顶部进入反应器床层,自上而下烧焦,使催化剂活化、再生。
二、乙苯装置主要危险因素的辨识与分析
1.工艺、设备设施的火灾爆炸危险因素
干气制乙苯装置在连续性生产过程中,干气、苯、烃化液等均为易燃易爆介质。物料的反应、分离、升压、升温,输送以及储运等工艺状态以及设备设施的状况构成发生火灾爆炸事故的基础条件。
2.电气、仪表的火灾爆炸危险因素
2.1电气、仪表火花
电气设备接地设施失效,线路绝缘损坏,短路,接点接触不良,设备和线路、照明不符合防爆要求等原因引起电打火;电动仪表可能因能量积聚产生并泄放火花。
2.2自动仪表及联锁保护失效
调节仪表出现故障或表信号出现错误显示或产生误动作;DCS自控系统及自动联锁保护系统功能出现故障,可造成工艺参数指示失真,可能导致超压、超温、操作失控、物料溢出等后果,进而引发火灾爆炸。
2.3可燃、有毒气体报警器失灵
装置及储运罐区各部位的可燃、有毒气体报警器失灵,可能导致泄漏的可燃介质聚集,不易发现,延误可燃、有毒介质泄漏事故的处理时机,导致火灾爆炸和人员中毒事故。
3.现场管理及其他因素
3.1现场作业管理
3.1.1以下违章作业行为可能引发火灾爆炸、人员中毒事故:
人员违规操作,倒错流程;在易燃易爆、有毒有害区私用明火,使用非防爆工具。
3.1.2检修作业不执行检修规程,安全措施不力,系统吹扫不净。
3.2静电
系统管路、设备中物料流速过大,尤其在易燃易爆介质泄漏时,可产生高速气流,导致产生物流静电;进装置人员因着装不符合防静电要求可产生人体静电,静电集聚产生放电火花,构成火灾爆炸事故的重要点燃源。
3.3硫化亚铁自燃
在长期生产过程中,装置的容器内壁可能形成硫化亚铁垢层,当在装置开停工过程中,使用蒸汽吹扫或其他原因造成升温条件时,有可能发生硫化亚铁自燃火灾。
4.机械伤害
乙苯装置大型设备具有转速较高、结构较复杂等特点,转动设备调试、检修有一定难度,易发生机械故障,存在着发生机械伤人,设备损坏、停工停产事故的危险。
5.高处坠落
装置各构架平台及塔器高度在10m以上,其中苯塔塔、乙苯塔高70m,人员在操作、巡检、检修作业中,有发生滑跌、坠落的危险。
6.灼烫及冻伤
高温灼烫
装置加热炉、反应器、塔底泵、再生气换热器等设备的操作温度在220~500℃,在设备及附属管道出现损坏,保温层破损以及操作不当时,人员有高温介质喷出烫伤和高温接触灼伤的危险。
7.其他危害
7.1防雷、防静电接地
装置设备和建(构)筑物的防雷、防静电接地设备的设置和配备不合格,致使发生雷击和静电放电,可能导致设备设施损坏和火灾爆炸事故。
7.2防冻防凝
装置生产系统伴热冬季因气温低,易造成设备或管路冻堵冻裂,可能造成设备设施损坏、停工停产,若处理不当,甚至可能引发火灾爆炸、窒息中毒等其它事故。
7.3公用工程
装置因供配系统发生意外停电、停水、停气、停风等,会导致停工停产,处理不当还可能造成设备、设施及部件损坏,甚至引发火灾爆炸、窒息中毒等其他事故。
三、危险因素控制
通过危险因素分析,可以针对所找出的各种危险因素制定相应的防范措施,确保安全生产。
1.工艺防范措施
1.1装置采用先进可靠的工艺技术和合理的工艺流程,生产过程具有高度自动化、连续化、密闭化,使危险物料在操作条件下处于密闭的设备和管道中,不易泄漏;
1.2装置可能引起超压的设备和系统均设置安全阀和连锁自保系统,超压时,密闭排放至火炬系统,以保证事故状态下人身安全和设备安全;
1.3装置大型机动设备都选用安全防暴型,其他机泵选用隔爆型;
1.4根据装置工艺和加工方案,确定出优化的工艺参数;
1.5制定出满负荷处理量和低负荷处理量的运行工艺安全管理措施;
1.6加强对高温高压、有反应发生的工艺部位参数的监控,保证安全生产;
1.7定期校验安全附件和试验安全连锁装置的灵敏度。
2.强化设备管理
加大设备安全运行检查的工作力度,重点检查设备完好运行和检修情况,以及大机组,关键设备的监护、特护情况,确保设备的运行、使用,必须安全可靠。
3.加强安全监督检查
车间管理人员每天进行一次现场安全检查;每周组织一次安全大检查;分厂每月一次安全联合大检查;对查出的隐患和问题及时整改,并动员广大职工积极查找隐患,以消除不安全因素。
4.规范安全管理制度
严格执行集团公司“六大禁令”和“作业和操作要受控”安全规定;认真推行集团公司的16项管理规定。认真执行工艺操作规程,遵守工艺纪律,做到平稳生产。
5.加强安全教育
定期的做好安全教育培训和各项安全演练活动。组织员工学习各类事故发生的原因,总结经验教训,使广大员工通过安全活动的学习能够更深刻的认识到,安全生产是一切事物的前提,督促全体员工认真学习各项安全知识,提高全员的安全防护和处理突发事件的能力。
6.正确劳保着装
进入化工设备内部作业时,在易燃、易爆的设备内或生产区,应穿防静电工作服,防止起静电火花或有腐蚀性物质接触皮肤。劳保鞋要采用抗静电和防砸专用鞋。
7.加强与相关单位的协调联系工作
加强与周围临近装置的协调、联系,对周围装置,特别是催化装置所作的可能影响到本装置的调整及早了解,提前做好相应的准备,以保证装置平稳,避免作紧急处理时对安全、设备及平稳生产造成危害。
参考文献
1、贯彻国家、上级部门关于设备设计制造、检修、维护保养及施工方面的安全规定和标准,做好主管业务范围内的安全工作。负责制定和修订各类机械设备的操作规程和管理制度。
2、负责各种机械设备、电气仪表、管道及工业建筑物的安全管理,使其符合安全技术规范、标准和制度的要求。禁止防爆等级不够的家电进入生产装置。
3、负责组织工业建筑设备,起重机械、施工机具、锅炉、压力容器及安全附件、气瓶、防尘、毒和防静电装置、机械和电气联锁装置、安技装备的定期安全检查、校验工作。及时整改检查中发现的问题,有重大隐患要坚决停用。
4、在制定或审定有关设备设计、制造、改造方案和编制设备检修计划时,应有相应的职业安全卫生措施内容,对安全措施完成情况负责检查监督。
5、组织设备安全大检查,对检查出的有关问题,要有计划地及时整改,按期实现安全技术措施计划和事故隐患整改项目。
6、负责对压力容器、起重设备及特种设备的登记取证工作。