静電(diàn)的控制与消除方法

   静電(diàn)是一种常见的自然现象。任何一种材料，不论是固體(tǐ)、液體(tǐ)还是气體(tǐ)，不论是导體(tǐ)还是绝缘體(tǐ)，都会因為(wèi)摩擦而带有(yǒu)電(diàn)荷。電(diàn)荷量的多(duō)少除了取决于材料本身的特性，还受工艺设备和参数、环境条件等因素的影响。静電(diàn)最為(wèi)严重的危险是引起爆炸和火灾。在很(hěn)多(duō)情况下，不产生静電(diàn)是不可(kě)能(néng)的。但产生静電(diàn)并非危害所在，危险在于静電(diàn)的积累，以及由此产生的静電(diàn)電(diàn)荷的放電(diàn)。

   防护静電(diàn)主要是对爆炸和火灾的防护。静電(diàn)灾害的预防措施包括控制静電(diàn)产生的措施，防止静電(diàn)积累的措施，防止爆炸性混合物(wù)形成的措施等。

    静電(diàn)灾害预防的原则有(yǒu)两条：要防止静電(diàn)的聚集，避免或减少静電(diàn)放電(diàn)的产生，或采取“边产生边泄漏”的方法达到预防静電(diàn)荷积聚的目的，将静電(diàn)荷控制在不至引起危害的程度，对已存在的電(diàn)荷积累，迅速可(kě)靠地消除掉。

   控制静電(diàn)的方法就是在发生静電(diàn)火花(huā)之前，為(wèi)彼此分(fēn)离的電(diàn)荷提供一条通路，使它们毫无危害地中和。為(wèi)此，可(kě)以采用(yòng)下述几种方法。

1 工艺控制

   工艺控制是指从工艺上采取相应的措施，用(yòng)以限制和避免静電(diàn)的产生和积聚，是消除静電(diàn)危害的方法之一，应用(yòng)较广泛。

   工艺控制是从工艺流程、设备构造、材料选择及操作管理(lǐ)等方面采取措施，限制電(diàn)流的产生或控制静電(diàn)的积累，使之控制在安全的范围之内。

   在很(hěn)多(duō)可(kě)能(néng)产生和积累静電(diàn)的工艺过程中，都要用(yòng)到有(yǒu)机溶剂和易燃液體(tǐ)并由此带来爆炸和火灾的危险。在不影响生产工艺过程、产品质量和经济合理(lǐ)的前提下，使用(yòng)不可(kě)燃介质代替易燃介质。在爆炸和火灾危险场所采用(yòng)通风装置或抽气装置及时排除爆炸性混合物(wù)，使混合物(wù)浓度不超过爆炸极限，防止静電(diàn)火花(huā)引起爆炸或火灾。

   正确區(qū)分(fēn)静電(diàn)产生區(qū)和逸散區(qū)，采取不同的防静電(diàn)危害措施，增强静電(diàn)電(diàn)荷的衰减。在静電(diàn)产生區(qū)，主要指带電(diàn)过程（分(fēn)离出相反极性的電(diàn)荷）；在静電(diàn)逸散區(qū)，是指電(diàn)荷自介质材料上泄漏或松弛而逸散，这些现象的本质是電(diàn)荷守恒定律。基于電(diàn)荷守恒定律，两个區(qū)域的存在，可(kě)以采用(yòng)不同的预防静電(diàn)危害的措施。由于工艺过程、工作参数或生产物(wù)料性质的改变，可(kě)能(néng)改变产生静電(diàn)區(qū)域和静電(diàn)逸散區(qū)域的分(fēn)布。

对设备和管道选择适当的材料。

   控制物(wù)料输送速度，适当地安排物(wù)料投入顺序。降低摩擦速度或流速等工艺参数可(kě)限制静電(diàn)的产生。例如，油品在管道中流动所产生的流动電(diàn)流或電(diàn)荷密度的饱和值与油品流速的平方成正比。可(kě)见控制流速是减少静電(diàn)荷产生的一个有(yǒu)效办法，然而这种方法与目前石油工业发展的高速装运存在矛盾。一些國(guó)家和单位进行研究的结果是对最大流速加以限制。在带传送等其他(tā)产生静電(diàn)的工艺过程中，也应该根据运行经验得出某些允许的工艺参数。改变工艺过程时，应注意这些工艺参数的要求。

   控制产生静電(diàn)的附加源。在工艺过程中，产生静電(diàn)的區(qū)域（如输送管道），在目前情况下要想做到不产生静電(diàn)是很(hěn)困难甚至是不可(kě)能(néng)的。但是，对产生電(diàn)荷的附加源，在很(hěn)大场合是能(néng)预防的。

   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(fēn)和气體(tǐ)。尽量采用(yòng)金属管道或部件，当采用(yòng)非导體(tǐ)材料时，应采取相应的措施。液體(tǐ)石油产品通过精细过滤器会产生大量静電(diàn)荷，从过滤器出口到储器应留有(yǒu) 30s 缓和时间。

   此外，不允许把不接地的孤立导體(tǐ)置于料斗内或其他(tā)容器内，防止因静電(diàn)感应造成火花(huā)放電(diàn)。

2 静電(diàn)接地

静電(diàn)接地是消除导體(tǐ)上静電(diàn)简单有(yǒu)效的方法，是防止静電(diàn)的最基本的措施。可(kě)以利用(yòng)工艺手段对空气增湿、添加抗静電(diàn)剂。

   接地是消除静電(diàn)灾害最简单、最常用(yòng)的方法，把设备上各部分(fēn)经过接地极与大地连接，静電(diàn)连接系统的電(diàn)阻不应超过4。它主要是消除导體(tǐ)上的静電(diàn)，其类型包括3种。

   直接接地，即将金属导體(tǐ)与大地进行导電(diàn)性连接，从而使金属导體(tǐ)的電(diàn)位接近于大地電(diàn)位的一种接地类型。

   间接接地，即為(wèi)了使金属导體(tǐ)外部的静電(diàn)导體(tǐ)和静電(diàn)電(diàn)压导體(tǐ)进行静電(diàn)接地，将其表面的全部或局部与接地的金属导體(tǐ)紧密相连，将此金属作為(wèi)接地電(diàn)极的一种接地类型。

   跨接接地，即通过机械和化學(xué)方法把金属物(wù)體(tǐ)间进行结构固定，从而使两个或者两个以上互相绝缘的金属导體(tǐ)进行导電(diàn)性连接，以建立一个供電(diàn)流流动的低阻抗通路，然后再接地的一种接地类型。应当指出，导體(tǐ)因感应而放電(diàn)时，接地只能(néng)消除部分(fēn)危险。

   由于防静電(diàn)接地系统所要求的接地電(diàn)阻值较大而接地電(diàn)流很(hěn)小(xiǎo)，所以其接地線(xiàn)主要按机械强度来选择，其最小(xiǎo)截面為(wèi) 6 mm²。一般采用(yòng)绝缘导線(xiàn)，对移动设备则采用(yòng)可(kě)绕导線(xiàn)。

   对于固定式装置的防静電(diàn)接地，接地線(xiàn)应与其焊接。对于移动式装置的防静電(diàn)接地，接地線(xiàn)应与其可(kě)靠连接，防止松动或断線(xiàn)。

3 静電(diàn)屏蔽

3.1 静電(diàn)屏蔽的效果

   接地屏蔽（简称屏蔽）是用(yòng)屏蔽材料阻止带電(diàn)體(tǐ)（绝缘體(tǐ)带電(diàn)）对其附近物(wù)體(tǐ)的電(diàn)气作用(yòng)，从而得到防止绝缘體(tǐ)带電(diàn)引起的力學(xué)现象和放電(diàn)现象。

   静電(diàn)屏蔽的目的是屏蔽带電(diàn)體(tǐ)的静電(diàn)场，一般是通过接地的金属等导體(tǐ)（如金属丝、金属网等）覆盖带電(diàn)體(tǐ)的表面。

   在带電(diàn)體(tǐ)上安装屏蔽材料时，不一定全部屏蔽，可(kě)以采取部分(fēn)屏蔽的方法。屏蔽之后带電(diàn)體(tǐ)的静電(diàn)容量将增大，電(diàn)位上升将受到抑制，其结果是带電(diàn)體(tǐ)放電(diàn)频率减小(xiǎo)。但采用(yòng)部分(fēn)屏蔽，会产生不理(lǐ)想的结果。若在屏蔽材料的带電(diàn)體(tǐ)的另一面有(yǒu)接地體(tǐ)靠近，且带電(diàn)體(tǐ)带電(diàn)量较大时，将会发生表面放電(diàn)，此种放電(diàn)引起的着火爆炸的概率很(hěn)高，屏蔽反而起到相反的效果，因此在进行屏蔽时必须加以注意。

3.2 接地屏蔽方法

   静電(diàn)屏蔽原则上不需要对带電(diàn)體(tǐ)表面全部覆盖，只要达到带電(diàn)體(tǐ)電(diàn)位不升就可(kě)以了。屏蔽材料应有(yǒu)足够机械强度的直径尽量小(xiǎo)的金属線(xiàn)或数厘米方孔的金属网等。但屏蔽接地一定要可(kě)靠，并且以不使屏蔽材料与带電(diàn)體(tǐ)发生静電(diàn)放電(diàn)為(wèi)宜。為(wèi)此要注意以下几点。

   静電(diàn)屏蔽应尽量使屏蔽材料紧密结合与带電(diàn)體(tǐ)

上。因此最好是将屏蔽材料的各重要部位，分(fēn)别固

定在带電(diàn)體(tǐ)上。

   使用(yòng)细金属線(xiàn)做屏蔽材料时，应将金属線(xiàn)间隔数厘米紧密缠绕在带電(diàn)體(tǐ)上，為(wèi)软管或管子等屏蔽，是将金属線(xiàn)在软管的表面进行屏蔽或使用(yòng)内有(yǒu)金属線(xiàn)的软管和管子，金属線(xiàn)要可(kě)靠地接地，并应注意金属線(xiàn)中间不能(néng)断开。

   使用(yòng)金属以外的材料做屏蔽时，应在屏蔽材料配上与其紧密结合的金属，并将此金属可(kě)靠地接地。如布袋过滤器（简称袋滤器），应使用(yòng)在布内加导電(diàn)性纤维或金属線(xiàn)的材料，导電(diàn)纤维布通过金属环进行接地。在储油罐内取样和检测的场所，為(wèi)了限制带電(diàn)液體(tǐ)電(diàn)位，可(kě)在罐内设置开孔金属圆筒检测井，检测井内孔直径為(wèi) 30 cm 左右，并可(kě)靠接地。如单纯為(wèi)了限制带電(diàn)液面電(diàn)位上升也可(kě)以在罐内各处和罐顶盖与底面中间每隔数米设置垂直的接地金属線(xiàn)或导電(diàn)性绳索。

4 静電(diàn)中和法

   静電(diàn)中和法是利用(yòng)极性相反的電(diàn)荷中和（消除）静電(diàn)的方法。

   静電(diàn)中和器又(yòu)叫接地消除器，主要是将分(fēn)子进行電(diàn)离，产生消除静電(diàn)所必须的离子（一般正负离子成对）的装置。其中与带電(diàn)物(wù)极性相反的离子，向带電(diàn)體(tǐ)移动，并和带電(diàn)物(wù)體(tǐ)的電(diàn)荷进行中和，从而达到消除静電(diàn)的目的。这种方法已经被广泛地应用(yòng)于生产薄膜、纸、布等行业，但是应用(yòng)不当或失误会使消除静電(diàn)的效果减弱，甚至会导致事故发生。利用(yòng)此原理(lǐ)制成了静電(diàn)消除器，静電(diàn)消除器的类型主要有(yǒu)自感应式、外接電(diàn)源式、放射線(xiàn)式、离子流式和组合式等，在生产中根据需要选择合适的静電(diàn)消除器。

   根据不同的物(wù)质相互摩擦能(néng)产生不同极性的静電(diàn)的原理(lǐ)，对生产过程中能(néng)产生静電(diàn)的机械零件进行适当的选择和组合，使摩擦产生的正、负電(diàn)荷在生产过程中自行中和，破坏其静電(diàn)积累的条件。

   在胶片生产和印刷行业中，空气湿度不宜过大。对此可(kě)以采用(yòng)装设消静電(diàn)器，产生异性電(diàn)荷以電(diàn)晕方式中和静電(diàn)。

   利用(yòng)放射性同位素，在不需要電(diàn)源的情况下，放射α、β粒子，离化空气，中和静電(diàn)。这种方法稳定性好，效率高，在易燃易爆的条件下也比较安全。

   向粉尘物(wù)质输送管道中喷入“离子风”，中和静電(diàn)電(diàn)荷，防止爆炸。

   物(wù)體(tǐ)上的静電(diàn)通过空气迅速中和是发生在气體(tǐ)放電(diàn)的时候。这标志(zhì)着气體(tǐ)中出现了碰撞電(diàn)离。若出现了雪(xuě)崩式電(diàn)离，即由于碰撞出来的電(diàn)子和离子再度引起碰撞電(diàn)离，便会使電(diàn)流急剧增加而形成火花(huā)放電(diàn)。放電(diàn)是中和静電(diàn)的主要方式之一。它又(yòu)分(fēn)為(wèi)下面3种形式。

   電(diàn)晕放電(diàn)：发生在带電(diàn)體(tǐ)尖端附近或曲率半径很(hěn)小(xiǎo)处的局部區(qū)域内。该區(qū)域内電(diàn)场强度很(hěn)高，使气體(tǐ)分(fēn)子发生電(diàn)离，产生一薄层電(diàn)晕，形成電(diàn)晕放電(diàn)。有(yǒu)时还伴有(yǒu)嘶嘶声和淡紫色光。带正電(diàn)荷者比带负電(diàn)荷者容易形成電(diàn)晕且较為(wèi)强烈。

   刷形放電(diàn)：其放電(diàn)通道有(yǒu)很(hěn)多(duō)分(fēn)支而不集中在一点，放電(diàn)时伴有(yǒu)声光。由于绝缘束缚電(diàn)荷的能(néng)量较强，其表面容易出现刷形放電(diàn)。

   火花(huā)放電(diàn)：是指放電(diàn)通道集中的放電(diàn)，即電(diàn)极上有(yǒu)明显放電(diàn)集中点的放電(diàn)。火花(huā)放電(diàn)时有(yǒu)短促的爆裂声和明亮的闪光。

5 增湿

   随着湿度的增加，绝缘體(tǐ)表面上形成薄薄的水膜。该水膜的厚度只有(yǒu)1 ×10^-5cm，其中含有(yǒu)杂质和溶解物(wù)质，有(yǒu)较好的导電(diàn)性。因此，它能(néng)使绝缘體(tǐ)的表面電(diàn)阻大大降低，能(néng)够加速静電(diàn)的泄漏。增湿适用(yòng)于绝缘體(tǐ)上静電(diàn)的消除。但增湿主要是增强静電(diàn)沿绝缘體(tǐ)表面的泄漏，而不是增加通过空气的泄漏。因此，增湿对于表面容易形成水膜或表面容易被水润湿的绝缘體(tǐ)有(yǒu)效。如醋酸纤维、硝酸纤维素、纸张、橡胶等。而对于表面不能(néng)形成水膜、表面水分(fēn)蒸发极快的绝缘體(tǐ)或孤立的带静電(diàn)绝缘體(tǐ)，增湿也是无效的。允许增湿与否以及允许增加增湿的范围，需根据生产要求确定。从消除接地危害的角度考虑，保持相对湿度在70%以上较為(wèi)适宜。当相对湿度小(xiǎo)于 30% 时，产生的静電(diàn)是比较强烈的。

   為(wèi)防止物(wù)體(tǐ)表面大量带電(diàn)，相对湿度应在50% 以上；為(wèi)了提高降低静電(diàn)的效果，相对湿度应提高到 65%~70%；对于吸湿性很(hěn)强的聚合材料，為(wèi)了保证降低静電(diàn)的效果，相对湿度应提高到80%~90%。

   应当注意，空气的相对湿度在很(hěn)大程度上受湿度的影响。增湿的方法不宜用(yòng)于消除高温环境的绝缘體(tǐ)上的静電(diàn)。

6 抗静電(diàn)添加剂

   抗静電(diàn)添加剂是化學(xué)药剂，具有(yǒu)良好的导電(diàn)性或较强的吸湿性。因此，在容易产生静電(diàn)的高绝缘材料中加入抗静電(diàn)添加剂，能(néng)降低材料的體(tǐ)积電(diàn)阻率或表面電(diàn)阻率，加速静電(diàn)的泄漏，消除静電(diàn)的危险。对于固體(tǐ)，若能(néng)将其體(tǐ)积電(diàn)阻率降低至 1×10⁷Ω·m 以下，或将其表面電(diàn)阻率至110⁸Ω·m 以下，即可(kě)消除静電(diàn)的危险。对于液體(tǐ)，若能(néng)将其體(tǐ)积電(diàn)阻率降低至1×10⁸Ω·m以下，即可(kě)消除静電(diàn)的危险。

    使用(yòng)抗静電(diàn)添加剂是从根本上消除静電(diàn)危险的方法，但应注意防止某些抗静電(diàn)添加剂的毒性和腐蚀性造成的危害。这应从工艺状况、生产成本和产品使用(yòng)条件等方面考虑使用(yòng)抗静電(diàn)添加剂的合理(lǐ)性。在橡胶行业中，為(wèi)了提高橡胶制品的抗静電(diàn)性能(néng)，可(kě)采用(yòng)炭黑、金属粉等添加剂，如在橡胶中加入导電(diàn)炭黑、火药药粉中一般加入石墨。在石油行业，可(kě)采用(yòng)油酸盐、环烷酸盐、铬盐、合成脂肪酸盐等抗静電(diàn)添加剂，以提高石油制品的导電(diàn)性，消除静電(diàn)危险。这种微量的抗静電(diàn)添加剂并不影响石油制品的理(lǐ)化性能(néng)。

   应当指出，对于悬浮粉體(tǐ)和蒸汽静電(diàn)，因其每一微小(xiǎo)的颗粒（或小(xiǎo)珠）都是互相绝缘的，所以任何用(yòng)抗静電(diàn)添加剂都不起作用(yòng)。

7 加强静電(diàn)安全管理(lǐ)

   在有(yǒu)静電(diàn)危险的企业，静電(diàn)安全管理(lǐ)应当是企业整體(tǐ)性的管理(lǐ)，而不应当是局部性管理(lǐ)。静電(diàn)安全管理(lǐ)包括静電(diàn)标准和规范的制定、静電(diàn)安全教育、操作规程管理(lǐ)等内容。

   工作中应尽量不搞可(kě)使人带電(diàn)的活动；合理(lǐ)使用(yòng)规定的防护用(yòng)品；工作时应有(yǒu)条不紊，避免急性动作；在防静電(diàn)场所不得携带与工作无关的金属物(wù)品；不准使用(yòng)化學(xué)纤维材料制作的拖布或抹布擦洗物(wù)品及地面。

   企业的安全管理(lǐ)者应重视静電(diàn)在化工生产中的危害，把静電(diàn)的危害通过合理(lǐ)的安全措施予以消除，从而保证企业安全生产，避免事故的发生。