Статическое электричество, как импульс воспламенения

Взрывы от статического электричества происходят вследствие одной из трех причин:

1. искровой разряд с заряженного диэлектрического материала;

2. разряд с заряженного незаземленного металлического оборудования;

3. разряд с человека на заземленный предмет.

При электризации твердых, сыпучих и жидких диэлектрических материалов вследствие высокого поверхностного и объемного сопротивления часть заряда выделяется в виде разряда.

Воспламенению горючих смесей от разряда предшествует:

• контакт между разнородными материалами;

• движение материалов относительно друг друга;

• накопление разрядов;

• образование разности потенциалов;

• искровой, коронный или кистевой разряды.

Значения минимальных энергий воспламенения и критические расстояния (минимальные расстояния между сближаемыми поверхностями в разрядном промежутке) для различных веществ составляют:

- бензол - 0,21мДж, 1,78мм;

- этиловый спирт - 0,14мДж, 1,73мм;

- алюминиевая пыль - 10мДж;

- сера - 15мДж.

Условие безопасности от разрядов статического электричества: W 0,4W _min ,

где W – энергия искрового разряда, Дж;

W _min – минимальная энергия воспламенения смеси.

Разность потенциалов при электризации диэлектриков может достигать:

• при протекании чистого бензола по трубам – 3600В;

• выпуск СО ₂ из баллона высокого давления – 10000В;

• разбрызгивание красок под давлением – 10000В;

• лента транспортера при транспортировке сыпучих материалов – до 4500В.

Случаи воспламенения могут происходить в среде горючих веществ при разрядах с человека, которые наблюдаются в помещениях с плохо проводящим полом. В этих случаях человек генерирует заряды достаточные для инициирования горючих смесей.

Потенциал на человеке может достигать до 20 кВ, искровой разряд перекрывает промежуток 2-3 мин.

Потенциал на человеке рассчитывается аналогично заряду конденсатора.

Накопление зарядов статического электричества на человеке возможно при контактном или индуктивном воздействии наэлектризованного материала или элементов одежды, электризующихся при трении друг о друга.

Поскольку опасность возникновения разрядов определяется не только скоростью образования зарядов, но и их утечкой в резервуаре, то для жидкостей с разным объемным сопротивлением устанавливаются различные допустимые скорости перекачки. Так, для диэтилового эфира при диаметре трубопровода 24мм допускаются скорости 1-1,5м/с.

При больших диаметрах скорость не должна превышать 1м/с.

Для метилового и этилового спирта допускаются скорости в трубах 2-3м/с, для сложных эфиров, кетонов и спиртов – 9-10м/с, для нефтепродуктов - 6м/с.

По данным фирмы “Шелл” допустимые скорости перекачки жидких диэлектриков составляют для эфира и сероуглерода 1м/с, для бензина 4м/с, для чистой нефти – 7м/с.

Для уменьшения электризации в нефтепродукты вводят антистатические присадки в количестве 30г/м³ - 0,001-0,003 вес.%- олеаты хрома и кобальта.

Способы предупреждения возникновения и накопления зарядов статического напряжения

Способы защиты от статического электричества вытекают из механизма электрических явлений, проходящих при разделении поверхностей, описанных ранее и показанных на рис.11.1. Они сводятся к следующим мероприятиям:

- уменьшение энергии электростатических разрядов до безопасной величины;

- для заряженных проводящих материалов уменьшают электрический потенциал или увеличивают емкость системы аппарат-земля;

- исключение из тех.процесса горючих сред и замена их негорючими;

- поддержание концентрации горючих сред вне пределов взрываемости;

- применение электростатических разрядников (параллельно промежутку между изолированной частью аппарата и его заземленной частью подсоединяют разрядник, в котором межэлектродное расстояние меньше, тогда искровой пробой будет происходить в разряднике, последний может быть вынесен за пределы взрывоопасной зоны).

Допустимое напряжение пробоя может быть оценено по формуле:

где С – емкость изолированного участка, ф.

Заземление - наиболее часто применяемая мера защиты от статического электричества.

Заземлить следует все части оборудования.

Оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление утечке тока в любой точке не превышает 10⁶ Ом.

Аппараты, машины, устройства типа смесителей, вальцов, каландров, адсорберов, сушилок, мельниц, сита, транспортеров, сливно-наливных устройств заземляться должны путем параллельного присоединения к контакту.

Сопротивление контура заземления для защиты от статического электричества допускается до 100 Ом. Так как токи отводимые - малы, пригодны проводники малого сечения с сопротивлением 1 мОм. Все соединения должны быть выполнены сваркой.

Отвод статического электричества с персонала

Емкость человеческого тела колеблется от 100 до 350 пф. Человек может зарядиться при прохождении по полу, по индукции, при контакте с оборудованием. Необходимо снабжать работающих токопроводящей обувью, предусматривать устройство токопроводящих полов (бетон толщиной 3см, настил из резины, удельное сопротивление утечки не более 10⁴Ом.см).

Увлажнение окружающей среды до 70%. Увеличение объемной проводимости диэлектриков. Уменьшение объемной проводимости жидкостей до 10⁸Ом.м. Введение антистатических добавок (одеаты хрома, кобальта, хромовые соли жирных синтетических кислот и т.д.). Трубы для транспортирования ВВ изготавливаются из проводящего материала на основе полиэтилена. Увеличение поверхностной проводимости диэлектриков.

Ионизация воздуха. Уменьшение скорости транспортировки потоков. Исключение шероховатостей в трубах и крупных поворотов.

Использование инертных газов

Энергия инициирования горючих пылевоздушных смесей уменьшает в десятки, сотни раз при использовании инертных газов, особенно в предварительно вакуумированных аппаратах.

Гранулирование материалов

Чем меньше пыль, тем больше суммарная поверхность частиц, что имеет решающее значение при реакции с кислородом воздуха.

От искровых зарядов способна загореться производственная пыль с частицами мельче 300мкм. Следовательно, использование гранулированных материалов, вместо пылевидных, может служить одним из способов защиты от опасных проявлений статического электричества.

Увлажнение сильно электризующихся при трении материалов, опасных в обращении

Например, нитраты целлюлозы в присутствии более 0,5% влаги не проявляют свойств электризации.

Разработка мокрых технологий переработки порошкообразных материалов

Например, при изготовлении ДРН.