静电引起的火灾爆炸分析

静电引起的火灾爆炸分析在化工、炼油、橡胶、制药、印刷、金属粉末等行业的生产中，因静电事故所造成的损失是很大的，这不得不引起人们的重视。静电危害主要有三个方面，即静电放电引起火灾和爆炸，给人以电击和妨碍生产。其中静电放电引起火灾和爆炸是静电最严重的危害。为了掌握静电放电引起火灾和爆炸的机理，这里先分析一下静电的特点，有助于了解静电事故的成因。      一、静电特点      这里所说的静电特点是指与静电危害密切相关的特点，即静电电压的特点和静电泄漏的特点。      （一）电压特点  生产工艺过程中所产生静电的电量都很小，在局部范围内，静电电量一般都只有微库仑级到毫库仑级。但是，带电体的电容可能在很大范围内变化，有时变得很小，而电压ｕ与电容Ｃ和电量Ｑ之间有以下关系：                                                   ｕ=Q／C  在电量保持不变的情况下，电压和电容保持反比关系。电容越大，电压越低；电容越小，则电压越高。如果产生静电的两种物体是平面接触的，则其间电容相当于平板对平板的电容，其大小为：                                                    C=εS／d      式中：S为平板面积，d为平板间距离。  假设两种物体是密接触产生静电时，其间距离d1=25×10-8cm,当两物体分离时,其间距离d2=0.1cm,则前后电容之比为：      C1／C2=d2／d1＝0.1／25*10-8  这就是说,两种物体分离后,电容减小为原来的四十万分之一,电压则增加为原来的四十万倍。因此,接触分离产生的静电高压是非常危险的。 例如：油品在输油管道内流动时，静电电压并不很高，但当注入油罐，特别是注入较大容积油罐时，由于电容逐渐逐渐减小,而电压大大升高。一旦发生静电放电，将引起燃烧或爆炸。   二、静电放电引起火灾和爆炸  从国内外大量静电火灾和爆炸事故的分析中得出：发生静电放电引起火灾和爆炸，必须具备有可燃物、助燃物或是爆炸性混合物，这是着火的必要条件；其次是必须具有能击穿电介质的静电电压，引起放电，产生静电火花；第三是静电放电能量必须等于或大于物质的最小点火能量，成为物质的引火源。这三条是静电放电引起火灾和爆炸的最基本的条件，现分述如下：      (一)可燃物或爆炸性混合物可燃物是指凡能与空气中的氧或其它氧化剂起剧烈反应的物质。如木材、纸张、汽油、乙炔等。凡能帮助和支持燃烧的物质称为助燃物，如空气、氧、高锰酸钾等。  爆炸性混合物是指空气与可燃气体或液体蒸汽相混合，遇到火源即能爆炸的混合物。爆炸性混合物有爆炸上限和爆炸下限之分，当爆炸性混合物的浓度处于爆炸上下限范围内时，遇到着火源便能引起燃烧爆炸。      (二)静电放电能量  静电放电能量是静电场通过火花放电释放出来的能量。静电放电能量可用下式计算。                                       W=1／2Cu2      式中：W为静电放电火花能量，C为物体的静电电容，u为物体的带电电位。 当一体物体产生静电后，其放电能量必须等于或大于物质的最小点火能量时，才会引起燃烧或爆炸。物质的最小点火能量是指物质能引燃的最小火源能量。饱和烃及其衍生物的最小引燃能量大多是0.2mJ数量级的，但乙炔的最小引燃能量只有0.019mJ，二硫化碳的只有0.009mJ等。工业粉尘的最小引燃能量一般在10-100mJ之间；气体和蒸汽爆炸性混合物的最小引燃能量多在0.009-0.29mJ之间。  根据实验，甲烷的最小点火能量为0.28mJ，假如一个穿着胶鞋的工人，在充满甲烷气体的场所工作，其脱去化纤制的工作服时，人体带上约3kV的电位，如果人体静电电容为100× 10-12F，当人体的某一部分触及接地物体等，则放电的火花能量为：      W＝1／2Cu2=0.5*100*10-12*30002=0.45(mJ)      这时0.45mJ的火花放电能量就会引起甲烷气体燃烧或爆炸。  从静电放电引起火灾和爆炸的三个基本条件来看，是相互依存，缺一不可的。如果有可燃物或爆炸性混合物的存在，而产生静电放电的能量相当小，达不到物质的最小点火能量，燃烧也不可能发生。相反，产生静电放电的能量相当大，则可燃物或爆炸性混合物的数量很少或浓度达不到，也是不能着火的。根据这个道理，我们可以采取一些措施，防止静电火灾的发生。例如对于具有火灾、爆炸危险性厂房，可采取局部排风或全部通风的方法，以降低易燃气体、蒸气或粉尘在厂房空气中的浓度，这样，就可避免火灾事故的发生。