人體靜電放電的著火危險性及預(yù)防措施

操基連 王紅兵

摘 要：人體靜電可直接引起火災(zāi)的危險，該文分析了人體靜電的產(chǎn)生、積聚、放電和引燃可燃物的過程，并由此總結(jié)了可以從加強宣傳、加濕環(huán)境、接地、使用抗靜電材料和安全操作的具體措施來防止人體靜電產(chǎn)生的火災(zāi)危險。

關(guān)鍵詞：消防 人體靜電 預(yù)防措施

中圖分類號：X932 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-02

在眾多的靜電放電現(xiàn)象中，最神秘要算人體靜電了。據(jù)日本安全專家田島辛講過，在化工危險作業(yè)的場合，人體靜電像吸煙一樣可怕。

所謂靜電火災(zāi)是指由于電荷積累在一定的空間，由這種電荷發(fā)生放電現(xiàn)象而引起可燃物質(zhì)著火，他必須同時滿足以下五個條件：現(xiàn)場要有能夠產(chǎn)生靜電的條件；靜電的積聚足以產(chǎn)生放電的電量；具有帶電體放電的條件（放電對象、放電距離）；放電能量大于被引燃物的最小點火能量；在間隙及周圍環(huán)境中有可能引燃的可能性氣體或可燃蒸汽與空氣的混合物。

物質(zhì)本身帶電，并且積蓄和進行靜電放電，最后該放電引起著火或爆炸，下面從靜電產(chǎn)生的開始，按順序敘述一下各種現(xiàn)象。

1 靜電的產(chǎn)生

靜電主要是指兩種不同物體（物質(zhì)）緊密接觸并迅速分離，由于兩種物體對電子約束能力不同，物體間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，而使兩物體分別帶上不同種電荷的現(xiàn)象，即由摩擦的機械能轉(zhuǎn)化為電能的現(xiàn)象。靜電產(chǎn)生的大小，取決于兩種物體接觸的距離、分離速度和它們對電子約束力的差異。人體靜電的原因較多，在工業(yè)生產(chǎn)和社會實踐活動中，人體帶電主要是摩擦起電，而摩擦帶電主要是人穿的絕緣鞋子與地面之間的摩擦帶電，化纖衣物與人體的摩擦起電（在地毯上行走、離開化纖座椅、1脫衣、梳理毛發(fā)、用有機溶劑洗衣、拖地板等）。實驗表明在干燥的季節(jié)里，穿著絕緣鞋的人在純毛毯或塑料地毯上走路時，靜電電壓超過10000 V，穿上尼龍褲在座位上摩擦4～5次，靜電電壓可達500 V左右。

2 靜電荷的積聚

任何不同物質(zhì)都可產(chǎn)生靜電，但不等于任何物質(zhì)都可儲存靜電荷。靜電的危險關(guān)鍵是靜電的積聚。根據(jù)實驗資料得知：電阻率為1012Ω·CM的物質(zhì)最易積累靜電，而大于1018或小于1010Ω·CM的物質(zhì)，因其本身不能有效的積累電荷，產(chǎn)生的電荷將較快泄露。環(huán)境的相對濕度可改變一些的電阻率。如布質(zhì)材料相對濕度50%時，電阻率約為10-8Ω·CM，積聚靜電的可能性較小，當(dāng)相對濕度為30%時，電阻率升到1012Ω·CM，具有很強地起電能力。

3 靜電放電

鑒于帶電體自身的化學(xué)性能幾何形狀和電位的高低的不同，靜電放電的形式多種多樣。其中人體靜電火災(zāi)大多由電火花放電引起。電火花放電的帶電體與接地體形狀和表面都比較光滑，彼此距離又較小的條件下，空氣被擊穿所形成的放電通道，有明顯的放電點，雖拉成線狀，伴隨著強烈的光、熱和破壞聲，放電能量較集中，釋放的能量較大，具有較大的點火能力。一般認為只有超過300 V的靜電電壓才能產(chǎn)生靜電放電現(xiàn)象，靜電電壓達到30 kV可擊穿1 cm的空氣間隙。

4 靜電放電能量及引燃可能

靜電火花能否成為火源，一是看被可能引燃對象的最小點火能量；二是看靜電放電能量。

若要使爆炸性混合氣體著火，使它傳播燃燒，必須從外部提供能量。能夠引起著火的最小能量值叫做最小點火能量。可燃物混合氣體的最小點火能量一般為0.2 mJ，其中點火能量較小的有：CS2為0.015 mJ，H2為0.02 mJ，環(huán)氧乙烷為0.087 mJ。大部分可燃粉塵最小點火能量為幾十毫焦。

人體對地絕緣就相當(dāng)于一個電容器，人體對靜電來說相當(dāng)于導(dǎo)體，人體放電可看作為電容器放電，可使用電容器放電公式：W=CU2來表示。

人體電容系指人體對大地的電容值，是由兩部分組成：兩只腳對地電容和人體其余部分對地的分布電容。根據(jù)日本《經(jīng)典安全指南》定出人體電容約為人體電容90～200 pF，而根據(jù)美國空軍標準（MIL—STDIS12，USAF）把人體電容規(guī)定為500 pF，歐洲許多火工品生產(chǎn)廠家，把到導(dǎo)電地面的人體對大地的電容規(guī)定為1000～2000 pF，我國由北京工業(yè)學(xué)院等許多單位進行人體電容測試，其平均值為250 pF，最高為400 pF。

實驗表明，電容器放電火花會電容器貯能地90%以上作用于發(fā)火過程。所以可用電容器的全部貯能看作是可燃的最小點火能。

W=CU2=QU=Q2/2C

式中 C-靜電電容 F

U-靜電電壓 V

Q-帶電電量 C

W-靜電能量 J

人體靜電電容我們?nèi)?00 pF，假若人體靜電電壓為2000 V，當(dāng)接觸接地體放電時產(chǎn)生的靜電火花能量。

W=×300×10-12×20002=0.6 mJ。

0.6 mJ的能量足以點燃一般烴類與空氣的混合物。

5 防止人體靜電引起火災(zāi)危險措施

因作業(yè)環(huán)境、程序及材料的不同，所實施的靜電危害防治方法亦會有所不同。選用時必須考慮現(xiàn)場環(huán)境、條件與限制，甚至經(jīng)費、管理系統(tǒng)與人力素質(zhì)等因素。沒有一種靜電危害防方法可以適用于所有的工業(yè)制程或情況，有時同時采用2種或2種以上的靜電危害防治方法。

5.1 加強宣傳

制定安全生產(chǎn)制度，加強管理，進行消防安全培訓(xùn)，在有可能產(chǎn)生靜電的場合張貼消防標識標牌。健全管理檔案，定期開展演練，定期檢驗、維修各種防靜電設(shè)施，確保完好有效，努力做到隱患自查自除，確保安全。

5.2 接地

靜電危害防治方法中，接地是最有效且經(jīng)濟的方法。電荷蓄積在對地絕緣人員身體上，則蓄積的電荷會在一次放電中將能量釋放。此類靜電放電為發(fā)生靜電危害事故的主要原因。其方法就是將所有導(dǎo)電性的對象實施接地，并保持低的接地電阻，將蓄積在人員身體上的電荷迅速向大地散逸，以避免發(fā)生靜電危害事故。在人體必須接地的場所，應(yīng)有金屬接地棒，當(dāng)手接觸時即可導(dǎo)走人體靜電。坐著工作，可在手腕上佩帶接地腕帶等，以消除人體所帶的靜電。在防靜電的場所入口處、外側(cè)，應(yīng)有裸露的金屬接地物。在有靜電危害的場，工作人員應(yīng)穿戴防靜電衣服、鞋和手套，不得穿化纖衣物，穿防靜電鞋的目的是將人體接地。特殊危險場所的工作地面應(yīng)是導(dǎo)電性的或造成導(dǎo)電條件，工作地面泄漏電阻的阻值，既要小到能防止人體靜電積累，又要防止人體觸電時不致受到傷害。

5.3 增加濕度

增加作業(yè)環(huán)境中空氣的相對濕度，在目前傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的制程中亦是常見的靜電危害防制方法。在高濕度（R.H.>65﹪）環(huán)境中，若物質(zhì)表面具親水性，則容易吸附空氣中的水份，進而降低物質(zhì)的表面電阻值，增加電荷散逸的速率，將電荷蓄積程度降至最低。這類物質(zhì)包括棉、紙及醋酸纖維素等。工廠通常會采用加濕器、地面灑水、或水蒸氣噴出等方法，增加作業(yè)環(huán)境中空氣的相對濕度。若物質(zhì)表面為非親水性，則不易吸附空氣中的水份，致無法降低物質(zhì)的表面電阻值，因此不能增加電荷散逸的速率。這類物質(zhì)包括部份人造聚合物如：ABS（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，丙烯月青-丁二烯-苯乙烯）、Teflon（鐵氟龍，氟碳聚合物）等。這類高斥水性物質(zhì)需要相對濕度提高至80﹪，甚至90﹪以上，才能有效降低物質(zhì)的表面電阻值，將電荷蓄積程度降至最低。

5.4 抗靜電材料

物質(zhì)所蓄積的靜電會經(jīng)傳導(dǎo)路徑向大地散逸。若傳導(dǎo)路徑為絕緣性材料（導(dǎo)電性低）則靜電散逸率低，若傳導(dǎo)路徑為導(dǎo)電性材料（導(dǎo)電性高）則靜電散逸率高。物質(zhì)的表面電阻系數(shù)小于1011 Ω/m2或體積電阻系數(shù)小于1010 Ωm，即可避免物質(zhì)蓄積過量的靜電。該類物質(zhì)稱為抗靜電材料。但在含易燃性物質(zhì)的作業(yè)場所中，則抗靜電材料的表面電阻系數(shù)需小于108 Ω/m2或體積電阻系數(shù)需小于106 Ωm。物質(zhì)本身具有抗靜電能力（如：棉、木材、紙及土壤等）、在絕緣材料的表面涂布抗靜電物質(zhì)（如碳粉、抗靜電劑等）、在絕緣材料制造過程中加入導(dǎo)電或抗靜電物質(zhì)（如碳粉、金屬、抗靜電劑、導(dǎo)電性纖維等）。在工作時穿防靜電工作鞋，電阻應(yīng)小于1×108Ω；禁止穿羊毛 或化纖厚襪；穿防靜電工作服或手套和帽子，不穿厚毛衣，可穿棉制品服裝。

5.5 靜電消除器

利用高壓電在空氣中產(chǎn)生帶電離子。由于異性電荷會互相吸引而中和，離子可中和帶靜電物體的電荷，使其電荷蓄積程度降至最低，因此不會發(fā)生靜電放電。

5.6 參數(shù)要求

（1）對漏電電阻的要求。為泄放人身靜電，一般是選擇人體泄露電阻在108Ω范圍以下，同時考慮特別敏感的爆炸危險的場所，避免通過人體直接放電所造成的引燃性，所以泄露電阻要選在107Ω以下。在低壓工頻線路的場合還要考慮人身誤觸電的安全防護，總事故泄露電阻選擇在106Ω以下為宜。（2）對導(dǎo)電工作服和導(dǎo)電地面等的要求。導(dǎo)電工作服要求在摩擦過程中，其帶電電荷密度不得大于7.0 μc/m2。導(dǎo)電地面，一般要求消除靜電的場合要求1010Ω，對爆炸危險場所選擇106-107上下為宜，導(dǎo)電工作鞋以1.0×108Ω以下為標準。（3）對靜電電位的要求。在操作對靜電非常敏感的化工產(chǎn)品時，按規(guī)定人體電位不能超過10（1）V。因此，人們可依據(jù)這個具體要求控制操作速度和操作方法。

5.7 安全操作

（1）工作中應(yīng)盡量不搞可使人帶電的活動；（2）合理使用規(guī)定的動防護用品；（3）工作時應(yīng)有條不紊，避免急性動作；（4）正在防靜電的場所不得攜帶與工作無關(guān)的金屬物品；（5）不準使用化纖材料制作的拖布或抹布擦洗物品及地面；（6）在工作中盡量不做與人體靜電放電有影響的事，如在工作場所不穿脫衣服鞋帽等。

6 結(jié)語

人體靜電火災(zāi)危險應(yīng)引起化工企業(yè)的安全生產(chǎn)管理者高度重視。通過合理的安全措施給予消除，從而保證企業(yè)安全生產(chǎn)，避免事故的發(fā)生。

參考文獻

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