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安全 | 雷電,化工企業需謹防的夏季殺手

盤錦消防2020-05-07 11:48:37


導語


防雷安全保護是石油化工企業安全措施的特別重要組成部分。石化企業在生產過程中,儲存、使用大量的易燃物質,產生易燃氣體、粉塵,形成爆炸性氣體或爆炸性粉塵環境,一旦遭受雷擊起火,點燃爆炸性氣體或粉塵的混合物,輕則生產停產、設備損壞,造成經濟損失,重則造成人員傷亡,產生惡劣的社會影響。


廣東茂名乙烯裂解裝置遭雷擊起火

發生在化工廠的雷電事故


  2005年4月21日晚上22時25分左右,位于重慶市綦江縣古南鎮二社邊緣的重慶市東溪化工有限公司乳化炸藥制藥工房因雷擊發生特大爆炸事故,致使12 人死亡、7人失蹤、12人受傷。


  2013年3月22日23:04分,達滸鎮九斗煙花材料廠(單基粉加工)因罕見雷擊導致廠區內的焙房發生爆炸,未造成人員傷亡,但對周邊500余戶的房屋門窗造成不同程度的損壞。


  某氣體制造有限公司遭受雷擊,擊毀氣體流量傳感器,直接經濟損失約2萬元,緊急停車,間接損失8萬元。


  某化工有限公司遭受雷擊,擊毀控氧儀1臺、電容式液位變送器1臺、氫分析儀1臺、磁性翻板液位計1臺、智能報警器2臺、鍋爐電除塵DAVC控制器線路板、變電所35KV降壓前化線366開關等,直接經濟損失約9萬元,造成公司全線停產2天,間接損失20萬元。


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化工廠夏季為什么容易引發雷電事故?


石化企業設備裝置的組成


  罐區及泵區。這是石油化工企業的常規組成部分。罐區用來儲存各種生產原料及產品,罐體之間、罐體與泵區通過管道連接。泵區通常與罐區組合在一起,用于將罐體內的物質,用機泵將罐內物質輸送至生產場所,或抽離罐體進行運輸。


  生產裝置區。這是石油化工企業的核心組成部分。生產裝置的組成比較復雜,不同的工藝流程,所需要的裝置千差萬別。生產裝置內發生著各種化學反應或物理反應,在這個過程中,涉及到各種易燃物質,生產過程中可能產生各種易燃氣體,或者需要排放易燃廢氣。


  煙囪和火炬。這是化工企業的顯著標志。煙囪是作為加熱設施的排煙通道,火炬用于排放燃燒各種易燃氣體。通過壓縮機氣柜等設施,使火炬內的氣壓始終比外界空氣壓力大。


  管架。管架用于管道輸送或作為戶外電纜橋架的安置場所。管道用于在生產區和儲存區之間的物質輸送,電纜橋架用于配電設施與用電設備之間的電能輸送。


  生產控制室。控制室用于對生產過程進行控制,內部存在大量的微電子設備,用于控制各個設備的起動、停車、工作狀態監視、危險狀態報警以及罐區內各個罐體的液位、溫度監視等。


  污水處理廠。石化企業在生產過程中,一般會產生大量的工業廢水,這些廢水必須經過處理達標后,才能排放。


  消防泵房。內部有消防泵等消防設施。


  變配電所。由于一些大功率設備用電需要,石化企業一般均自設變電所,從公共變電站至少引兩路高壓線,進入變電所。經變電所變壓后,出現給各個區的分配電室,由分配電室出線至各用電設備。


  裝卸車設施。由裝卸平臺、儲罐、管道、計量等設施組成。


雷電對石化企業的危害


1直擊雷


  直擊雷是指閃擊直接擊于建(構)筑物、其他物體、大地或外部防雷裝置上,產生電效應、熱效應和機械力者。直擊雷可能使建筑受損、人員傷亡,也可能造成設備損壞而停產。發生直擊雷時,閃電通道的高溫,可能引燃周邊的易燃物質從而引起爆炸等事故。防范直擊雷的原則,一是利用接閃器控制雷擊點,將雷擊引離需要保護的物體或空間,二是將雷電流安全散入大地,在這個過程中,要避免對周圍金屬物或系統造成反擊危險,要求要有低的接地電阻,引下線應短直,電感值要小,以降低引下線及接地裝置上的電壓。


  直擊雷可對石化企業內的所有建(構)筑物造成危害,主要表現為擊毀、擊壞建(構)筑物或設備。尤其對罐區、戶外生產裝置區、裝卸站設施等危險區域危害更大,因為雷電通道的高溫可直接點燃或引爆這些區域內的危險物質,因此在這些區域,必須要控制雷擊點,將雷擊點控制在安全空間。利用金屬罐體、金屬裝置本身作為接閃器時,必須滿足相關防雷規范的要求,當不滿足要求,應設接閃器保護。


2閃電感應


  靜電感應。由于雷雨云底部帶凈電荷,當雷云位于某一地域時,由于靜電場的作用,該地域上的金屬導體會感應出與雷雨云底部電荷性質相反的電荷。當雷云主放電時,雷雨云底部電荷被中和掉,金屬導體上的感應電荷失去束縛,變成可以自由移動的電荷,如果沒有及時就近泄入地中,就會產生很高的電位,擊穿與附近金屬物之間的空氣間隙,與附近金屬物火花放電。若有可燃物質充斥于這些空間中,火花可能引燃或引起爆炸,造成嚴重后果。


  電磁感應。由于閃擊是持續時間為毫秒或微秒級的脈沖波,在極短的時間內,雷電流從零升至幾十甚至上百千安,又在極短的時間內,從幾十甚至上百千安降至零,因此雷電流抖度很大。附近環路上的感應電壓,與雷電流抖度成正比。此感應電壓可能使導體過熱,或因為環路不通暢而發生火花放電,或與附近其他金屬物之間反擊而產生火花放電,若有可燃物質充斥于這些空間中,火花可能引燃或引起爆炸,造成嚴重后果。


  閃電感應對石化企業的危害,主要表現為對危險場所的危害。如,當管道因靜電感應出大量的電荷時,若管道未接地或接地電阻過大,或管道連接處過渡電阻過大,導致靜電泄放入地不暢,則有可能對附近物體放電,若這時有可燃氣體或液體,則可能引燃這些物質。再如,相鄰管道之間若環路面積過大,則有可能因為電磁感應在管道之間感應出過大的電壓,此電壓可能擊穿管道,管道內若有可燃氣體或液體,則非常危險。因此,規定平行敷設的管道,間距小于100mm時,應每隔不大于30m跨接一次,以減小感應環路面積,從而減小感應電壓。


3雷電波侵入


  雷電波實質上是一種高電壓的脈沖波,可能由雷電直接擊中管道線路引發,也有可能由于雷電感應管道線路而引發。當雷電波沿著管線侵入室內時,高電壓可能會對沿線的設備或人員造成反擊。


  由于石化企業的特殊性,廠區內管道、電纜橋架等分布眾多,且大多為架空敷設,這些管道線路很多都通入室內,若閃電直接擊中這些管道線路或者雷電在這些管線上感應出過電壓,則過電壓就將沿著這些管線侵入建筑內,造成與這些管線連接的設備損壞,或人員接觸這些管線,因接觸電壓而傷亡。若在管線入戶前接地(帶電導體通過SPD間接接地),則能顯著降低侵入室內的脈沖電壓,從而降低危險。


4雷擊電磁脈沖


  雷擊電磁脈沖是指雷電流經電阻、電感、電容耦合產生的電磁效應,包含閃電電涌和輻射電磁場。雷擊電磁脈沖對石化企業的影響,主要是對于企業內的生產控制系統、DCS監控系統、消防報警系統等微電子系統,以及電氣系統的影響,雷擊電磁脈沖引發的過電壓過電流,可能引起這些系統誤動作、或永久性損壞,從而影響生產,造成嚴重的經濟損失。采取完善的屏蔽、等電位連接、安裝SPD等內部防雷措施,可顯著降低雷擊電磁脈沖對微電子系統的影響。


小七總結:

  雷電對石化企業的危害,主要有直擊雷、雷電感應、雷電波侵入以及雷擊電磁脈沖等。要做好防雷保護,必須綜合采取接閃、接地、屏蔽、等電位連接、安裝電涌保護器、安全間隔距離等防護措施。應特別重視對火災爆炸危險場所的感應雷防護措施,以及對排放可燃氣體、蒸汽、粉塵等的放散管、呼吸閥、排風管等的直擊雷防護。


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