??? 4利用靜電放電能量公式確定靜電放電安全電位差值
??? 化工容器內(nèi)部的危險介質(zhì),因其物性不同,將會有各自的最小點(diǎn)燃能量值,利用最小點(diǎn)燃能量值,可以導(dǎo)出不同介質(zhì)的最小靜電放電安全電位差值。這是值得設(shè)計人員廣泛推薦的計算方法。
??? 容器內(nèi)部的靜電放電過程,是由于帶電體表面周圍的場強(qiáng),超過其擊穿場強(qiáng)時,就產(chǎn)生介質(zhì)電離,使帶電體上的靜電電荷全部或部分消失的現(xiàn)象稱為靜電放電。引起容器內(nèi)部靜電放電的導(dǎo)體,可以是導(dǎo)體、亞導(dǎo)體及非導(dǎo)體,它們之間的具體靜電放電種類,可分為電暈放電、刷形放電、火花放電和傳播型刷形放電。無論哪一種類形的靜電放電,都遵循靜電放電能量公式的規(guī)律。其式:
??? W=1/2CV2
??? 式中:W——靜電放電能量,J;
??? C——導(dǎo)體間的等效電容,F(xiàn);
??? V——導(dǎo)體間的電位差,V。
??? 式中的物理意義表明,靜電放電能量與容器內(nèi)部的等效電容和電位差平方成正比;只要其值不大于可燃物的最小點(diǎn)燃能量值時,就不會引危險介質(zhì),達(dá)到控制靜電放電的目的。
??? 一般容器內(nèi)部的電容計算,按直立圓柱等效電容計算公式求取。其式:
??? C=H/2
??? 式中:C——直立窗口內(nèi)部的等效電容,pF;
??? H——直立容器簡體的高度,mm。
??? 利用這一公式進(jìn)行運(yùn)算處理時,可使工程計算更加簡捷,符合設(shè)備的實(shí)際情況,適用于立式化工容器內(nèi)的安全靜電評價,為抵制靜電事故發(fā)生,提供可靠的理論依據(jù),使安全控制手段,達(dá)到科學(xué)量化的設(shè)計水準(zhǔn),具有一定的指導(dǎo)意義。
??? 5設(shè)計計算實(shí)例
??? 本計算實(shí)例,以抗氧劑裝置中的直立容器對象,在設(shè)計過程中,針對危險介質(zhì)的靜電問題,設(shè)介質(zhì)最小點(diǎn)燃能W’等于靜電放量能量W,運(yùn)用靜電放電能量公式,作進(jìn)一步的物理方法推導(dǎo),來確定靜電放電安全電位差值的導(dǎo)出公式。其計算公式為:
??? 式中:V——靜電放電安全電位差,kV;
??? W’——介質(zhì)最小點(diǎn)燃能量,mJ;
??? C——直立容器的等效電容,pF。
??? 在計算過程中,對容器內(nèi)部的電容值、靜電放電安全電位差值和介質(zhì)最小點(diǎn)燃能量值,均采用工程中常用的量綱,為協(xié)調(diào)計算量綱,應(yīng)乘以下一個103的調(diào)合量級。具體的設(shè)計計算實(shí)例,由表1所示。計算出安全靜電電位差后,要采取措施控制容器內(nèi)的靜電電位差,使其小于安全電位差值。
表1
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介質(zhì)名稱 | 設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸(mm) | 工作壓力(MPa) | 工作溫度(℃) | 介質(zhì)最小點(diǎn)燃能(mJ) | 計算安全電位差(kV) |
甲醇 | ?500×6×700 | 0.1 | 常溫 | 0.14 | 0.89 |
?700×6×1100 | 0.1 | 常溫 | 0.14 | 0.71 | |
?800×6×1300 | 0.1 | 常溫 | 0.14 | 0.66 | |
乙醇 | ?700×6×1100 | 0.1 | 常溫 | 0.37 | 1.2 |
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??? 6建議
??? 對HGJ43-91《壓力容器中的化學(xué)介質(zhì)毒性危害和爆炸性危險程度分類》及SH/T3501-2002《石油化工有毒、可燃介質(zhì)管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn),在改版修訂時,應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)附錄中增加介質(zhì)最小點(diǎn)燃能量值及介質(zhì)擊穿場強(qiáng)值,便 于利用靜電放電能量公式的計算,準(zhǔn)確界定靜電放電的安全電位差值,積極預(yù)防靜電事故發(fā)生,提供可靠的科學(xué)依據(jù),是至關(guān)重要的。望標(biāo)準(zhǔn)職能部門及編輯組織者給予足夠的重視,考慮設(shè)計者的精確計算需求,使工程設(shè)計達(dá)到本質(zhì)安全的目標(biāo),期待日后的修訂工作。
??? 7結(jié)語
??? 本文的目的,是引導(dǎo)設(shè)計者注重工藝裝置及容器設(shè)備中的潛在靜電危害影響因素,從積極的主觀意識上去克服客觀存在的靜電元兇,避免靜電事故發(fā)生,有一定的可行性、可靠性,符合科學(xué)規(guī)律,能夠確保生產(chǎn)運(yùn)行平穩(wěn)安全,具有一定的引導(dǎo)作用。一般的工藝裝置及容器設(shè)備,僅對設(shè)備的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性考慮得比較全面,而對防止靜電危害性考慮得較少;從嚴(yán)格意義上講,還存在著盲目性,未知其始然,達(dá)不到本質(zhì)安全。為了突出安全意識,有必要將這一問題理論化,充分認(rèn)識到靜電事故的危險性,正確把握靜電安全界限,使安全設(shè)計與設(shè)計品位,雙兼并顧,同步呼應(yīng),有其一定的現(xiàn)實(shí)意義。