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工业粉尘静电危险性评价

文档作者：林晖徐峰贺辉宗马丽红文档来源： 1．中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院 2．青岛天人环境工程股份有限公司		点击数：	更新时间： 2025年10月22日
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帮 石油化工安全环保技术 虫
2011年第27卷第3期PETR0CHEMICAL SAFETY AND ENVIR0NMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY
工业粉尘静电危险性评价
林 晖 ，徐 峰 ，贺辉宗 ，马丽红
(1．中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，山东 青岛266071；
2．青岛天人环境工程股份有限公司，山东 青岛266101)
摘要：工业静电对安全生产、产品质量有着极大的影响，设计了工业静电远程数据采
集系统硬件和软件，测试了干燥器中ABS粉尘可能产生的静电电压，评估了干燥器静电点燃
危险。得出结论，干燥器中的最大静电电压不足以击穿空气。
关键词：工业静电ABS粉尘数据采集
工业静电是在工业生产、储运过程中，在物
料、装置、人体、器材和建筑物上产生和累积起
来的静电。它对安全生产、产品质量有着极大的
影响⋯ 。随着科学技术的发展，人类社会的进
步，高分子材料、微电子器件和防爆装置广泛应
用于各个领域，静电造成的危害日益受到人们的
关注。静电放电不仅可以造成易燃、易爆气体以
外的燃烧、爆炸，而且可以使电子设备受到干扰，
造成意外事故。为此，静电防护措施的研究已经成
为工业发达国家十分重视的一个研究领域。
1 工业粉尘静电危害产生的机理和研究进展
1．1 静电产生的机理
在粉体储运过程中，静电的产生是不可避免
的 。大量由于摩擦产生的静电电荷聚集起来，
一旦罐体内的粉尘浓度高于最低爆炸极限，静电
区域产生的电压高于点燃极限，就会发生爆
炸 ]，其放电能量与电容及电压有关：
1 1
E=÷QU=÷c
二
式中：p一电量，A．S；
C一电容，F；
一静电压，V；
E一放电能量，J。
当物料在设备中处理时，物料和设备间产生
连续的接触和分离，使物料和设备上同时产生等
量的异性电荷。静电在连续的接触和分离中同时
在物料和设备上产生。如果静电产生的速度大于
向大地导出的速度，静电就会不断积累。只要物料
或设备中任意一个材料是绝缘体，静电的积累就很
难避免。如果静电积累达到一定的程度，静电场强
可能会达到大气的击穿场强，即3 MV／m，此时产
生静电放电。静电放电通道的热等离子体区，可
能点燃周围存在的粉尘云(见图1)
接触分离产生静电
设备上产生静电积累I I物料上产生静电积累
设备静电放电
静电导入大地
爆炸性
粉尘
物料静电放电
静电点火、爆炸I I静电点火、爆炸
图1 静电点燃原理示意
1．2 静电危害研究进展
在众多的静电研究课题中，由于粉体静电灾
害问题涉及专业面广，致灾过程复杂，模拟实验
收稿日期：2010—11—24。
作者简介：林晖，男，2007年毕业于东北大学环境
科学专业，硕士，现在中国石化青岛安全工程研究院
从事HSE管理体系咨询工作，助理工程师。E—mail：
linhui80O6l0@ 163．conl
蠹 石油化工安全环保技术堍 2011年第27卷第3期
难度大，费用高等原因，所以相对于现代静电研
究的其它领域而言，粉体静电灾害的研究在其起
电机理、致灾条件和防范对策等方面相对滞后。
虽然粉体静电防灾领域需要研究解决的问题很
多 J，但自20世纪50年代以来，这方面的研究
进展一直不大，其研究水平远远落后于液体防静
电灾害等技术研究，与实际要求存在较大的差
距。然而从Maurer(1979年)报道了粉体大料仓
堆表面放电现象之后 J，以瑞士Ciba公司和英
国南开普敦大学为中心，在国际上迅速形成以
粉体工业生产实际尺度的粉体静电放电问题为
研究对象的研究热点，并进一步提出一些与生
产过程密切相关的防静电规范或建议。1989年，
Glor提出刷型放电引起粉尘爆炸的可能性，与
此同时，德国、瑞士、挪威、波兰及前苏联等
欧洲防爆委员会成员国，以及我国、日本、美
国等国的相关部门和研究单位，也相继开展了
超细粉尘和非标准条件下的燃烧与爆炸实验，
静电场分析计算及粉体起电、放电等理论与实验
研究工作。
在吉林石化合成树脂厂ABS粉末加工工艺流
程中，储藏ABS粉末的干燥器、基础料仓内有产
生静电的可能，粉体在从管道到料仓的运输过程
中很容易产生静电放电，这是因为粉体颗粒会聚
集电荷，在沉积粉末上会很快产生一个高静电区
域并产生能量，并且聚集的电荷密度与料堆的体
积成正比，所以发生危险的可能性也随着料仓体
积的增加而增大；粉体在干燥器中呈沸腾状态，
时间长了会在干燥器内部结成粉尘垢(见图2、图
3)，导致在粉尘剥离时产生传播型刷形放电，
ABS粉尘与干燥器内部的金属发生碰撞摩擦，摩
擦产生的静电也极易发生静电放电，从而引燃粉
图2 换热器上的ABS粉尘垢
图3 清洗后的换热器
2 静电测试装置硬件设计
2．1 静电测试装置硬件总体设计
为了防止静电产生造成的危险，对ABS粉末
的干燥器进行静电在线监测，并在静电电压超过
规定范围时发出报警信号。为此设计了一套静电
测试系统，包括用MOXA、CP-l14多串口卡、
泓格7017采集模块、EST201非接触式真空静电
探测仪和直流电源组成的静电探测系统和用
MSGS开发的软件系统(见图4)。经过测试，这套
系统可以完成料仓内的静电探测工作并发出实时
报警。
图4 静电测试示意
静电探测仪经过一个500 n 电阻产生2～10
V的电压模拟信号，模拟信号进入泓格7017采集
模块，经过模块转换为数字信号，并输出RS-485
串行通讯信号，数字信号进入计算机MOXACPll4
板卡由软件读取，就可以测量出电压数值。
目前RS-485是工业现场控制总线中应用最广
泛的一种串行通讯协议。RS-485串行总线接口标
准以差分平衡方式传输信号，具有很强的抗干扰
能力，将传输速率提高到10 Mb／s，传输距离延
生箜 鲞箜3 林晖等．工业粉尘静电危险性评价
长到1 219 m，充分满足在工业现场进行长距离数
据传输的需要。
2．2 防爆箱设计
由于静电测试设备安装在可能存在粉尘释放
源的危险区域内，所以需要考虑防尘防护问题，
以便使箱体符合工业防爆要求。
安装设备工业现场防护等级为IP55，适用于
粉尘爆炸危险区域21区和22区。
除了要考虑防爆方面的要求，还需要考虑安
装方面的要求。由于测试探头要求水平安装，并
且要求密封，所以增加了安装的难度。静电探头
是一个直径为50 mm的金属型圆球，后面经过耐
热电线，通过插头连接到静电测试测量仪上，探
头不允许接触导电金属。安装时如图(见图5)，
先将静电探头套在一根直径为25 mm 的PPR管
上，然后将PPR管放人一根铁管内以起到支撑作
用，将此铁管放在法兰的中间，用一个聚四氟夹
子将铁管固定，法兰与设备的通风口之间固定。
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3 静电测试装置软件设计
图5 静电支架示意
3．1 静电测试装置硬件总体设计
MCGS(Monitor and Control Generated System通
用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监
控系统的组态软件，它能够基于Microsoft(各种32
位Window平台上)运行，通过对现场数据的采集
处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲
线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解
决实际工程问题的方案，它充分利用Microsoft图
形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比
以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用
性，在自动化领域有着更广泛的应用。
以干燥器内部为主要对象，在线实时监控干
燥器内部静电电压值。因此，在组态工程中，静
电电压值的实时、历史曲线信息是主要应该解决
的问题。通过分析，根据设备系统的特点和生产
运行操作的要求，在工程中设计了以下窗口：
(1)实时数据窗口
包括实时曲线1 KV、5 KV、20 KV三种，
便于在测量到不同的静电电压值时能够清楚的
显示。在用户窗口内的循环脚本中添加电压、
电压毫伏和静电电压之间的关系：电压．Value
= 电压毫伏．Value×0．001，静电电压．Value=
5×电压．Value一30。
(2)历史数据窗口
包括历史曲线l KV、5 KV、20 KV，和1 h
之内的历史曲线1 KV、5 KV、20 KV，可以方便
的显示出近期和长期的静电数据(见图6)
3．2 构造实时数据库
实时数据库是MCGS系统的核心，也是应用
系统的数据处理中心，系统各部分均以实时数据
库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实
现数据的可视化处理。因此，创建工程必须构造
实时数据库。
在实时数据库窗口页中，以图标、列表、详细
彝 石油化工安全环保技术 ★ 2011年第27卷第3期
图6 实时曲线和历史曲线窗口
资料等方式显示实时数据库中已定义的数据对象，
可以选择按名称或按类型顺序显示数据对象，也可
以剪切、拷贝、粘贴指定的数据对象。本工程定义
了三个数值型数据对象和一个组对象。
(1)数据组对象：用于把相关的多个数据对
象，如温度、压力、流量等，集合在一起，作为
一个整体来定义和处理。
(2)数据对象的属性设置：MCGS数据对象
的属性包括基本属性、存盘属性和报警属性。本
软件对组对象中的静电电压进行定时存盘，其它
三个数值型变量不存盘。
3．3 实时数据报表
实时数据报表是实时地将当前时刻的数据对
象的值按一定的报表格式显示和打印出来，它是
对瞬时量的反映。在MCGS软件系统中，实时数
据报表可以通过自由表格构件来组态显示实时数
据报表，并将它打印输出。
3．4 历史数据报表
历史数据报表是从历史数据库中提取存盘数
据记录，把历史数据按一定的格式显示和打印出
来。在MCGS软件系统中，历史数据报表可以通
过“历史表格” 动画构件来组态显示实时数据报
表，并将它打印输出。
3．5 报警组态的设计
MCGS把报警处理作为数据对象的属性，封
装在数据对象内，由实时数据库在运行时自动处
理。当数据对象的值或状态发生改变时，实时数
据库判断对应的数据对象是否发生了报警或已产
生的报警是否已经结束，并把所产生的报警信息
通知给系统的其它部分。同时，实时数据库根据
用户的组态设定，把报警信息存入指定的存盘数
据库文件中。
报警的产生、通知和存储由实时数据库自动
完成，对报警动作的响应由设备操作管理人员根
据需要，采取相应对策。在报警画面窗口中放置
报警显示动画构件，并对其进行组态配置，运行
时，可实现对指定数据对象(实验台模拟故障的
相关参数)报警信息的实时显示。
应用MCGS工控组态软件的监控系统，针对
系统的特点，集数据与曲线和实时显示等功能于
一体，并能保存历史数据为系统分析使用。可以
达到以下效果：
(1)干燥器是关键的设备，监控系统的建立
为管理部门提供了实时动态信息，可有效地帮助
值班人员及时了解设备的工作状态，实现生产过
程的实时管理。
(2)通过比较当前和历史趋势数据和曲线，
特别是结合设备安全运行的多参数模型，可以及
早发现故障隐患。
(3)通过MCGS对系统生产过程中实时数据
的历史积累，建立数据库，可以从中发现系统的
运行规律，为设备的检修周期、部件的更换提供
依据，便于管理人员的维护。
4 结论
(1)MCGS软件在干燥器中在线测量的静电电
压曲线(见图7、图8)，在现有的运行工艺条件下，
干燥器内测得的最高电压值为1．5 KV，该电压不足
以形成放电。干燥器内发生静电点燃的可能陛极小。
(2)传播型刷形放电和雷状放电一般不会在
干燥器中发生。考虑到ABS粉尘的点火能大于
Q 生箜 鲞箜 期 ☆ 林晖等．工业粉尘静电危险性评价 糍
图7 静电电压实时曲线
图8 静电电压历史曲线
l lnJ，刷形放电和电晕放电可以不予考虑。
(3)ABS自身氧化会产生热量，所以干燥器
内有氧化放热发生自燃的可能。通过每个月清理
一次干燥器内设备表面的积粉，可以有效防止氧
化放热自燃。
(4)粉体颗粒在干燥和气力输送过程会聚集电
荷，在料仓中粉体和金属仓壁的接触机会少，静电
不易释放。累积的电荷与料堆的体积成正比，因而
储存的能量也增加，所以发生危险的可能性也随着
料仓体积的增加而增大。当大量粉尘颗粒由于重力
作用与接地的料仓壁由于电势差而产生料堆放电，
通过在料仓中设置金属隔板，可以增加粉体静电的
释放速度，降低进料速率可以减少物料荷质比。
参考文献：
[1] 许小群．化工生产过程中的静电火灾爆炸
危害与防护[J]． 安全技术与管理．
2004，4(10)：13．
[2] Mehrani P，Hsiaotao T Bi，Grace J．Electrostatic
charge generation in gas—solid fluidized beds[J]．
Journal ofElectrostatics，2302，63：165·173．
[3] Tsutomu Kodama，Teruo Suzuki，Tomohumi
Mogami．Satoru Watano．A new passive-type
lectrostatic eliminator used in a powder storage
silo[J]．Powder Technology，2003：209-215．
[4] 周本谋，刘尚合，范宝春．粉体工业静电
防护技术研究进展[J]．物理学和高新
技术，2004，33(10)：759-764．
[5] Glor M，Luttgens G，Maurer B，Post
L．Discharges from bulked polymeric granules
during the filling of silos—characterization by
measurements and influencing factors[J]．
Journal of Electrostatics，1989，23：35-43．
[6] 杨艳梅．粉末料仓中的静电防护措施探讨
[J]．石油化工自动化，2005，6：87．89．
(上接第8页)
(2)规范承包商各项管理制度
通过安全教育等形式，使全员树立“承包商
的事故就是我们的事故” 这一安全意识，全面加
强承包商管理。严把承包商资质关、HSE业绩
关、人员素质关、监督监理关和现场管理关，杜
绝“以包代管、以罚代管、包而不管”、无关人
员进人生产施工现场、非本单位人员进入重点要
害部位和场所等现象的发生；加强施工方案的审
查，严格施工过程的中问质量检查和隐蔽工程的回
装确认，按照“六不交工、六不验收” 的原则，
做好检修质量管理工作；加强特殊作业的审查和现
场监督检查，严格执行作业票制度，确保现场作
业有本企业管理人员和监护人员在场监控，确保
各项措施落实到位和作业过程时时受控。
3 结语
通过对“作业和操作要受控” 的深刻理解，
结合炼化企业工作实际，辽阳石化公司硝酸厂经
过两年多的具体应用和实践，生产操作逐步规
范，各项管理制度逐步落实，企业基本实现操作
受控、属地受控、外来作业受控、生产装置受
控，硝酸装置运行平稳，不断创造国内硝酸装置
生产运行记录，各项考核指标均完成公司二档考
核指标要求，企业实现本质安全。

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