静电火花放电事故案例研究

黄兵：

根据经验，专家认为：静电引起的点火，大约有80%是由火花放电（Spark Discharges）引起的。这是值得注意的，为了有效预防，需要将导电部件进行可靠地接地，因为导电部件可能被直接充电或者通过电磁感应间接充电。

在许多情况下，导电部件已经通过安装的方式连接到地。然而，仅凭肉眼观察并不总能弄清是否存在足够的地球耗散。一般来说,对地电阻小于1MΩ足以安全地消散静电电荷(例如油罐车)。对一些小物体(如金属鼓、人),电阻小于100MΩ是可以接受的。除极小的物品外，所有金属和其它导电材料都应接地。

实际应用中，在不清楚的情况下，必须对接地电阻加以控制，例如，通过使用所谓的千兆欧姆计。如果待测部件主要位于爆炸危险区域，建议使用防爆测量装置。

案例1：节流阀上的火花

一位细心的工作人员注意到，苯流经的一个节流阀处有黄色火焰。他打电话给消防队，以便工厂能够及时关闭，并在可能发生重大破坏之前扑灭大火(见下图)。

如图所示：节流阀安装在2英寸的不锈钢管道系统中。它固定在两个法兰之间，两端用聚四氟乙烯垫圈密封。

首先，管理人员不知道火灾发生的原因。由于整个管道系统是钢制的，接地可靠，所以即使是静电也没有受到怀疑。当仔细观察时，发现节流阀是由绝缘聚四氟乙烯垫圈电隔离的。这种情况没有被注意到的原因是：一般情况下，固定法兰连接用的螺丝显示出连续的导电性。

对节流阀的控制测量表明：接地电阻大于1 TΩ。显然，它是由流动的苯静电充电的。当充电量足够高时，节流阀和法兰之间会产生火花。（满足火花放电的条件：主要发生在相距较近的带电金属导体或静电导体间）。

经验表明，法兰与垫圈的连接有时会出现松动。所以静电点火的解释似乎是可信的。下面的计算可以支持这个逻辑假设：

●节流阀在安装状态下的电容为140 pF

●火花电压实际值：5 kV。

将这些数据代入能量方程，发现隔离节流阀上储存的电荷能量约为1.8 mJ，足以点燃苯/空气混合物(MIE = 0.2 mJ)。

结论：

在所有可能带电的导电部位都要检查对地耗散电阻。如果有必要，必须接地。

案例2：反应釜投料口的火花

事故概述：

反应釜里面的一半混合料（树脂+乙酯+正丙酯），放置了一个小时以上。投入的是一袋聚四氟乙微粉，该粉外袋是PE膜塑料袋，反应釜外面铺了一层PE塑料膜。 

原因分析：

查资料知：聚四氟乙微粉高电绝缘性、高阻燃性。

首先这是在室温下进行的一个简单的溶剂搅拌过程，排除化学反应放热，那么只可能是静电放电引起的着火。 

情形1：反应釜中加入了酯类易燃液体，一段时间与空气可能形成了可燃气体氛围；投料人员是否按规定着防静电服，并且当该工人作业过程中是否穿着耗散性的鞋子、站在导电地板上均未知，不能排除火花放电的可能。那么事故可能由人体火花放电引燃了反应釜中的空气、可燃气体混合物。

情形2：由于聚四氟乙微粉高电绝缘性，投料过程中可能发生刷形放电引燃了可燃气体混合物。

综上：事故为静电放电引起，可能由火花放电引起，也可能是刷形放电。