管道中液体流速过大会产生静电.doc

管道中液体流速过大会产生静电1、 API2003-1991防止静电、闪电和杂散电流引燃的措施2.5公路槽车C、初流速应限制在1m/s以下；E、灌装速度应控制在7m/s和下式所得值二者较小值之下：v=0.5/d；F、装载后测量或采样前，应至少保持1min时间；G、对于孔径小于100m（细于100目）的过滤器或筛网，其下游至少保持30s的静电释放时间。2.7铁路槽车2.7.4对产生静电荷的控制油品电导率小于50PS/m时，v0.8/d，其余同样遵守2.5之规定3海运作业3.2对静电荷产生的控制初装速度限制在1m/s以下，直至舱室内的输入口浸没在油内0.32m，方可加快装载速度。4储罐4.2产生静电荷的控制b）在装油管浸没在油中0.6m或两倍管径之前，速度限制在1m/s以下；d）避免大量空气或其它夹带气体随液体泵入储罐。2、NFPA77-1993关于处理防静电措施的建议4-3储罐4-3.2防护措施（b）灌装管尽量接近罐底，把液体的湍流减小到最低限度。原则上应使灌入的液流呈水平，以减轻对罐底水或沉积物的冲击；（c）在实际可能情况下，应该使从管口流入储罐的液体的线流速保持在1m/s，同时管口应没入液面之下；（d）应该尽量把罐底的水排掉，因为当液流或罐底存在不能混合的液体（如水）时，静电密度或单位体积中带的静电量将会增加；（e）用泵向有蒸汽的储罐泵送液体时，应减少夹带的空气和其它气体，因为穿过可燃性液体的气泡会在罐内产生静电，并在液体表面释放出自由电荷。4-7汽车罐车和油船4-7.2油船和油轮在储油船和船舱装卸油时油船和海岸之间也不用电缆连接。3、BS5958-1991防静电技术规范 第一部分 总体考虑8液体中的静电8.1.1在管中流动的单一相液体对于电导率很小、容易产生静电危险的液体，有一些经验关系式可以计算出在管路很长的条件下液体产生的最大电流，其广泛采用的是Schon方程：is=Kv2d2（K常数，4As2/m4）。如果用电荷密度表示，上式可以推出下列近似式：=5v，即：当v=110m/s时，=550C/m3。8.1.2在管中流动的液体/液体、液体/固体混合物混合液体经过管子泵送时，静电产生的过程原理与单一相液体一样。由于混合液体互相接触面积增大，电荷产生的速度可能会比单一相液体快，然而不易对电荷产生的速度进行计算。8.1.3通过过滤网和过滤器流动的液体细目的粒子过滤装置可产生大量的静电。离开过滤器的液体电荷密度一般在105000C/m3之间。8.3.2控制电荷生成8.3.2.1流速当液体电导率较低（低于50pS/m以下）时，且管路中还有其它液相时，可以采用1m/s的流速注入储存罐内。而在灌注作业的初始阶段是很可能存在有第2液相的。当管路中没有其它液相时，目前尚不能确定出所有操作时所应当采取的流速上限。根据目前的知识，在任何情况下流速都不应超过7m/s4、BS5958-1991防静电技术规范 第二部分 对特殊工业生产的具体建议13船只（油轮）和驳船13.1总的说明13.2接地作业方法与油轮和驳船有关的装载、测量和取样等各种液体处理作业，都会因为产生静电而引发火灾危险。要避免这些危险，应遵循第13.2小节至第13.6小节中所给出的建议去做。13.2.2船只与岸上之间的装卸管道通常都是导电的。按惯例，管道上都安装了一个绝缘的凸缘或者是一小段不导电的软管以防止由于船上和岸上之间可能存在的不同电位而引起的杂散电流所带来的危险。13.2.4必须确保在货舱附近工作的操作人员不会引发火灾危险。如果可能出现易燃性混合物，要尽一切努力防止操作人员身上带电。13.3装载作业方法13.3.2若是注入的液体的电导率小于等于50pS/m，所使用的底部注入方法或者是注入管要保证能将所有对液体舱底部的不混合的液体或者是沉淀物的搅动降低到最小。13.3.3如果液体舱底部可能存在不混合的液体或者沉淀物，在注入电导率小于等于50pS/m的液体时，应避免液体中含有空气或其它气体。13.3.4若是注入的液体的电导率小于等于50pS/m，在注入口被覆盖上以前，用于装载的管道中的液体的直线流速不能超过1m/s。如果出现第二个不混溶相，例如悬浮在油中的水，则要一直保持在1m/s。在不会出现第二不混溶相的情况下的最大安全直线流速目前还没有确定出来。但是经验显示，当前管道系统设计的流速限制足以保证作业的安全。目前还没有数据显示流速小于等于7m/s时会产生危险。13.4过滤器安装在货舱管道系统上游处的细目过滤器可能会产生大量的电荷。应按照第16条的建议中给出的方法来处理过滤器产生的电荷。注：16.3对过滤器下游驻留时间的规定是：电导率（r）小于2pS/m的液体，驻留时间应达到3T（T50/r）；对电导率更低的液体，T应为100s。5、AS1020-1970南澳大利亚静电规范6.1.3影响静电产生的因素6.1.3.1电导率6.1.3.2污染物大量液体输送时，与喷射或溅射过程不同，液体产生静电的速率取决于它的电导率，但不存在任何可予计的准确关系（a）具有高分子量的污染物在未曾有效的增加导电率的情况下，就会正常的增加静电的产生。这特别适用于溶解为胶质的污染物，如橡胶和沥青；（b）夹带水：在干净的未精制或已精制的石油产品中的夹带水的存在将大大的增加产品的静电产生趋势。6.1.3.3流体的输送速度和流动状态6.1.4特殊液体的静电产生趋势当管径恒定时，静电起电会随速度而增加。如果，例如粗糙的管表面或障碍物引起湍流时，也会增加静电的产生。已经发现乙醚、二硫化碳的净的静电静电产生速率特别高，而以下每种液体却分别逐个减小：某些笨的同系物、汽油、煤油、其它石油烃、某些氯化氢类、脂、酮和醇。6.9避免高流速6.9.2烃类对于非导电烃如果流速v（m/s）和管径d（m）能使v2d不超过0.64 m3/s2，就会使它的带电限制到一个安全水平。6.20切换装油指把液体装入预先装有不同蒸汽压的液体的罐中或舱中的过程。一般说，对于电导率大体相同的液体，静电产生将会显著的增加。15与液体有关的各种工艺过程15.4油船和驳船的装卸油船和驳船必须按石油标准规范安全实施和/或美国石油学会规范RP2003的有关要求进行。6、静电安全指南（日）19882.2.2.2配管的输送与灌装（1）防止液体飞散（2）限制初期速度在下列灌装的初期，要将灌装管内的流速限制在约1m/s以内。（a）用导管灌装时，其前端开口处要完全浸于液体中；（b）由罐体侧面灌装时，液体要高出入口灌上部一个管径的高度；（c）用悬浮罐时，要使浮顶部分完全浮在液面上；（d）配管内液体中混入水、空气等不溶性物质时，要将不溶性物质完全由配管中排出。（3）限制最大流速（a）关于导电率在10-10S/m以下的可燃性液体最大流速的限制值，可以由下式计算： ；最大值7m/s以下。设=0.8pS/m，表2.1为此种场合的计算例。2、 表2.1最大流速的限制值配管内径（mm）L2.9m时的流速（m/s）L7.2m时的流速（m/s）1）设备经常在一定的条件范围内使用，如果长期能安全使用，可以根据经验决定最大流速，但是最大流速要限制在10m/s以下。另外，导电率在10-10S/m以上的液体，最大流速也要限制在10m/s以下。（4）防止水分等的混入可燃性液体中含有水分、空气时，会增加配管内的带电，并会引起罐内沉降带电和浮起带电，所以要以下列措施极力防止它们的混入（a）输送液体之前，要尽量排出管内的水分、空气等；（b）要尽量频繁的排出滞留于罐底的水；（c）用液泵输送时，不要由负压部分吸入空气。（5）微孔过滤器（a）微孔过滤器要尽量设置在配管的上流部位，通过其后（下流）的配管来松弛带电电荷。此种场合微孔过滤器下流部配管长度所需的最小值，由下式计算：Z=3v/k。此长度不能实现时，要使液体在配管内滞留时间（Z/v）达到30s以上。7、国际油轮和油码头安全指南（第三版）ICS国际海运联盟OCIMF石油公司国际海事论坛IAPH国际港口协会7.4静电储集性货油的装卸7.4.2静电储集洁净油（蒸馏物）一般来说都是静电储集体。因为这种油的电导率低，在某些情况下需要采取7.4.5节所述的防静电措施，这种油包括：天然汽油、煤油、化工石油溶剂、动力汽油和航空汽油、喷气式发动机燃油、石脑油、燃料油类、重柴油、洁净柴油、润滑油。（a）在往各个油舱装油的最初阶段，支油管中的货油流速不得超过1m/s。在喷溅和表面紊乱现象停止后，可根据船型、岸管路和泵系等的设计把流速提高到最大许可值，同时要不断对输油作业进行合理的控制。如果有输油流速方面的国家级规则，则应遵循之。（b）在装油期间和装完毕后30分钟内，不得往油舱内的货油浸放任何金属沉浸件、空档测量器件或采样器，更不得将它们遗留在舱内。一般来说，在任何时候均可使用完全不附带金属零件的非导体器具。然而，用来牵连投放器件的绳索，必须是天然纤维制成的而不是人造纤维材料。（c）众所周知，用纸浆、纤维素或玻璃纤维制成的微孔过滤器，能产生很高的静电容量。如果，在岸方管道系统中装有这类微孔滤器，则应严格控制装载定额，使货油离开过滤器口到进入油舱的时间不得少于30秒。7.4.5装载静电储集性油类时的注意事项7.4.6静电储集性油类的卸货7.4.7往岸边油罐卸油的作业由于液体中的空气和/或气泡能产生静电，所以，应该使用扫舱泵和排泄器以尽量避免在油液中混入空气或油气。对于上述几节规定需要作一些补充，即往岸边油罐输入静电储集性油类时，应把初始阶段的流速严格控制在1m/s。直到罐内的油层高度已没过油罐入口而不致产生油液扰动时止。对油罐的侧部入口（水平入口）来说，货油没过入口已达到合格（不在有液体扰动）程度，是指入口的顶端和货油表面的距离已超过0.6m的情况而言；对于下弯型入口则指管道的较下端口到货油表面的距离已超过入口管径的两倍的情况而言；对于下弯型入口管，相对来说需要更大的距离才能避免液体扰动。对于浮顶式油罐，则应保持初始阶段的流速，直到罐顶开始浮动时止。这个规定也适用固定罐顶的内浮式油罐。8、GB12158-1990防止静电事故通用导则4.3液态物料防护措施4.3.1控制烃类液体灌装时的流速a、灌装铁路罐车时，液体在鹤管内的容许流速按下式计算：vD0.8b、灌装汽车罐车时，液体在鹤管内的容许流速按下式计算：vD0.5式中：v流速；D鹤管内径。4.3.3对罐车等大型容器灌装烃类液体时，宜从底部进油。若不得已采用顶部进油时，则其注油管宜伸入罐内离罐底不大于200mm。在注油管未浸入液面前，其流速应限制在1m/s以内。4.3.4炔类液体中应避免混入其它不相容的第二相杂质如水等。并应尽量减少和排除槽底和管道中的积水。当管道内明显存在第二物相时，其流速应限制在1m/s以内。4.3.5在贮存罐、罐车等大型容器内，可燃性液体的表面，不允许存在不接地的导电性漂浮物。4.3.6当液体带电很高时，例如在精细过滤器的出口，可先通过缓和器后再输出进行灌装。带电液体在缓和器内的停留时间，一般可按缓和时间的3倍来设计。4.3.9当不能以控制流速等方法来减少静电积聚时，可以在管道的末端装设液体静电消除器，其结构见附录D（参考件）。4.3.10当用软管输送易燃液体时，应使用导电软管或内附金属丝、网的橡胶管，且在相接时注意静电的导通性。5.2物体带电安全管理界限5.2.4轻质油品装油时，油面电位应低于12kV。5.2.5轻质油品安全静止电导率应大于50pS/m。9、GB13348-92液体石油产品静电安全规程4预防静电危害的基本方法4.1静电接地4.2改善工艺操作条件4.2.1在生产工艺的操作上，应控制油品处于安全流速范围内。减少油品的飞溅，同时防止油品中夹入水分和气体（参见GB12158）。4.2.2尽量采用金属管道和部件，当采用非导体材料时，应采取相应措施。4.2.3液体石油产品通过精细过滤器会产生大量静电荷，从过滤器出口到贮器应留有30s的缓和时间。4.3采用静电消除器4.3.1为减少液体石油产品的静电，应采用液体静电消除器。4.3.2静电消除器应桩设在尽量靠近管道出口处。4.4采用抗静电添加剂5预防静电灾害的技术措施5.1油罐5.2汽车罐车5.3铁路罐车5.4油轮和舶船5.4.3装油初速度不大于1m/s，当入口管浸没后，可提高速度，但100mm管径不大于9m/s；150mm管径不大于7m/s。5.4.4装油时不准将导体放入油舱内。装油完毕应静置10min后再使用导电性器具进行采样、测温、检尺等作业。若油舱容积大于5000m3时，应静置30min后作业。10、GB16994-1997油品码头安全技术基本要求5.2.6防静电5.2.6.1油码头应在适当位置设置消除人体静电装置。5.2.6.3防静电设计方法、措施和管理应符合GB13348和GB12158的规定。5.2.7防杂散电流5.2.7.1油码头采用输油臂装油类时，应在输油臂上装一个绝缘法兰，用橡胶软管装卸油类时，应在每条软管管线上装设一根不导电短管（绝缘法兰和不导电短管以下统一简称防杂散电流段）。5.2.7.2防杂散电流段的阻值下限不得小于25k，上限不得大于2500k。11、SH/T3108-2000炼油厂全厂性工艺及热力管道设计规范3.2管径及流速的确定3.2.3工艺管道的设计流速应符合下列规定：（1）为防止静电引起火灾或爆炸，当油品电导率小于50pS/m时，油品管道的设计流速应符合下列规定：a轻质油品油罐入口管道的流速应小于4m/s。b轻质油品的汽车油罐车装车管道流速，应符合式3.2.1-1的要求，且最大流速不得大于7m/s。 vd0.5 （3.2.1-1）式中v油品的流速（m/s）；d管道的直径（m）。c轻质油品的铁路油罐车装车管道流速，应符合式3.2.1-1的要求，且最大流速不得大于7m/s。 vd0.8 （3.2.1-2）d添加了抗静电添加剂的油品，当其电导率大于50pS/m时，或在管道出口附近安装了静电消除器的情况下，可提高流速，但不得大于10m/s。e管道出口前有过滤网（网的目数大于100目）或过滤器（过滤精度高于30m）时，应使过滤器出口至管道出口的流动时间大于30s。f轻质油中的游离水或污染物含量较高时，流速应小于1m/s。4、对输送催化油浆等含有固体颗粒的液体管道，介质流速不宜小于0.9m/s。12、SH3097-2000石油化工静电接地设计规范4.6码头4.6.4在船位陆上入口处，应设置消除人体静电的接地装置。4.6.5为防止杂散电流，应采取以下措施：（1）输油臂或输油管上，使用绝缘法兰或一段不导电软管，其阻值在2.51042.5106之间；（2）船与岸的人行通道不能全金属连接；（3）码头护舷设施与靠泊轮船之间应绝缘；（4）岸上一侧的金属物只能与码头岸上的接地装置相连。13、中国石油化工集团公司职业安全卫生管理制度（1995）第二篇安全技术管理五、易燃、可燃液体静电安全管理规定第五条甲、乙类液体进入贮罐和槽车时，初流速不得大于1m/s。当入口管浸没200mm后可提高流速，最高不得超过6m/s。甲、乙类液体含游离水、有机杂质以及两种以上油品混送时的初流速亦不得超过1m/s。甲、乙类液体经过添加抗静电剂，或有专门静电消除器与静电报警仪同时具备的，流速可为6m/s。当液体输送管线上装有过滤器时，甲、乙类液体输送自过滤器至装料之间应有30s的缓和时间。第十二条为防止人体带静电产生电击或放电，引起可燃性物质着火、爆炸等事故的发生，必须消除人体静电。第二十六条装卸栈台、码头区的接地系统4、栈台至装卸油船之间和管线之间不做电气连接（包括跨接电缆），应在装油管线上设105108的绝缘法兰或装设绝缘管段。14、GB/T15626-1995散装液体化工产品港口装卸技术要求4.2流速要求4.2.1易燃液体装卸始末，管道内流速不超过1m/s，正常作业流速不宜超过3m/s。4.2.2其它液体产品可采用经济流速。液体在管道内流动产生的静电液体与管壁形成双电荷层及冲流电流（a）管内流动液体形成双电荷层；(b)管内壁突起带电情况 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，有许多个分子甚至几毫米的厚度，称为扩散电荷层。 液体流动使双电荷层分离，带着扩散层电荷流动，形成微弱的电流冲流电流。 对于弱的紊流流动，冲流电流为： 对于强的紊流流动，冲流电流为： = 3.1416；p圆周率，p式中r液体的相对介电常数；e 0 8.8510-12F/m;e0真空的介电常数，e 液体与管道的接触电势，与流体种类和管道材料有关；x d管道内径；m液体的密度；r 液体的粘滞系数；h 液体的平均流速。 由此可见，冲流电流与液体流速有关，流速越大则冲流电流越大，且紊流程度越大，流速的影响越大。 在紊流状态下，冲流电流也随着管道直径的增大而增大。 从公式看，液体的相对介电常数越大，越有利于冲流电流的增加。介电常数特别小时，液体的电阻率也特别大，电荷的流动性很弱，不容易产生静电，但已有的静电电荷也不容易消散。cm之间者容易产生静电，是防静电工作的重点对象”，道理就在于此。W 介电常数特别大时，液体的电阻率也特别小，电荷的流动性很强，虽然易产生静电，但不利于保持双电层。前面有一句话“电阻率在10l01015 液体流经一段管道后，由于冲流电流的存在，必然造成管路一端有较多的正电荷，另一端有较多的负电荷，若管壁是绝缘的，则管路两端就会产生电压，叫做冲流电压。冲流电压与液体流经管道的长度成正比，与管径的平方成反比。 如果油中混有水，细小的水滴在液内运动或沉降时，与水滴粘附比较紧密的电荷层随水滴运动，相反极性的电荷留在油液中，结果油和水都带了电。实验证明，汽油中含水6%时，起电强度增加250倍。同理，互不相容的液体混合也会增加静电强度。 液滴溅泼到不能较好浸润的固体表面时，液滴要滚动，滚动过程也是紧密接触与分离的过程，同样会产生静电。 在化工生产与装卸过程中，禁止液体采用喷射的方法注入容器中。原因还是防止产生静电，当液体从喷嘴高速喷射出来时，液态微粒与喷嘴之间进行迅速的摩擦与分离。摩擦的瞬间产生双电层，液体把其中的一层电荷带走，另一层电荷留在喷嘴上，结果使液态微粒和喷嘴分别带了不同符号的电荷。 例如喷射水雾或蒸汽时，其中的小水滴离开喷嘴后就会带上静电，它们悬浮于空气中便会形成带电的雾云。 用水冲刷油罐或油船都有可能由于静电引发火灾，这是因为喷射时内部空间形成浮游的带电雾云，如果空间内蒸气的浓度处在燃爆极限浓度范围内，则会由此而引起火灾爆炸事故。流体种类 应用场合 管道种类 平均流速 备注水 一般给水 主压力管道 2-3 低压管道 0.5-1 泵进口 0.5-2.0 泵出口 1.0-3.0 工业用水 离心泵压力管 3-4 离心泵吸水管 DN250 1-2 DN250 1.5-2.5 往复泵压力管 1.5-2 往复泵吸水管 1 给水总管 1.5-3 排水管 0.5-1.0 冷却 冷水管 1.5-2.5 热水管 1-1.5 凝结 凝结水泵吸水管 0.5-1 凝结水泵出水管 1-2 自流凝结水管 0.1-0.3 一般液体 低粘度 1.5-3.0 高粘度液体 粘度50mPa.s DN25 0.5-0.9 DN50 0.7-1.0 DN100 1.0-1.6 粘度100mPa.s DN25 0.3-0.6 DN50 0.5-0.7 DN100 0.7-1.0 DN200 1.2-1.6 粘度1000mPa.s DN25 0.1-0.2 DN50 0.16-0.25 DN100 0.25-0.35 DN200 0.35-0.55 气体 低压 10-20 高压 8-15 20-30MPa 排气 烟道 2-7 压缩空气 压气机 压气机进气管 -10 压气机输气管 -20 一般情况 DN50 70 15 饱和蒸汽 锅炉、汽轮机 DN200 30-40 过热蒸汽 锅炉、汽轮机 DN200 40-60管道流速选择原则管道流速选择原则一、液体工艺介质类别 最大允许压降 流速kg/cm2/100m m/s(1) 一般 0.92 1.54.6液体密度1600kg/cm2 1.52.4液体密度800kg/cm2 1.83.0液体密度160m3/h 0.46 3.04.6(4) 容器、塔器底部排出管线 0.14 1.21.8(5) 再沸器入口 0.03 0.31.2(6) 冷凝器出口 0.11 0.91.8(7) 冷却管线 0.09 0.61.2(8) 塔器供液管线 0.14 1.21.8二、体工艺介质类别