酒類企業(yè)露天金屬罐區(qū)的直接雷擊及靜電防護(hù)

陳　琳

(上海輕工業(yè)工程設(shè)計研究院有限公司, 上?！?00023)

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酒類企業(yè)露天金屬罐區(qū)的直接雷擊及靜電防護(hù)

陳琳

(上海輕工業(yè)工程設(shè)計研究院有限公司, 上海200023)

結(jié)合某酒類生產(chǎn)企業(yè)實例,介紹了露天金屬罐區(qū)的直接雷擊及靜電防護(hù)措施。提出酒類企業(yè)露天金屬罐區(qū)的浮頂式金屬儲罐一般采用罐體作為防雷引下線,無需裝設(shè)接閃器進(jìn)行保護(hù);一般在易產(chǎn)生靜電電荷的工藝設(shè)備、金屬管道及車輛進(jìn)出處設(shè)置專用接地裝置;防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)備工作接地、保護(hù)接地等宜共用接地裝置,以減小各設(shè)備間不同接地系統(tǒng)之間的電位差。

露天金屬罐區(qū); 直接雷擊; 靜電; 接地; 防護(hù)措施

0　引　言

近年來,隨著酒廠生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大,酒廠的火災(zāi)安全防護(hù)顯得尤為重要。乙醇作為酒類生產(chǎn)工藝的重要原材料,其儲藏成為酒類生產(chǎn)企業(yè)的一個重要環(huán)節(jié)。有關(guān)資料顯示,當(dāng)乙醇溶液濃度大于21%時可燃,而無水乙醇更是火災(zāi)爆炸危險液體。目前有許多酒類企業(yè)都在廠區(qū)內(nèi)設(shè)置了露天乙醇儲存罐區(qū),這些儲罐大多采用地上式金屬儲罐,具有體積大、高度高、數(shù)量多而集中等特點,極易遭受雷擊[1-3]。一旦發(fā)生爆炸火災(zāi)事故,不僅會給企業(yè)造成重大的人員及經(jīng)濟(jì)損失,更有可能引起不良的社會影響。因此,乙醇罐區(qū)的直接雷擊及靜電防護(hù)至關(guān)重要。

1　工程概況

某酒業(yè)公司的室外乙醇罐區(qū)主要為生產(chǎn)過程的原料儲存、輸送。罐區(qū)儲液為40°～95°食用酒精,總儲量為400 m3,共有6個浮頂式金屬儲罐,其中80 m3大罐4個,40 m3小罐(應(yīng)急儲罐)2個。儲罐通過輸送管道與生產(chǎn)廠方相連接,輸送管道為架空露天安裝。浮頂式金屬儲罐布局如圖1所示。金屬儲罐高為11 m,罐頂壁厚為4 mm,罐體基礎(chǔ)采用樁基,樁長為27 m,每個大罐采用6根樁,每個小罐采用4根樁。酒基罐區(qū)防火堤高為1 m,防火堤內(nèi)面積為550 m2,設(shè)計容量為480 m3。

圖1　浮頂式金屬儲罐布局

2　防護(hù)措施

2.1直接雷擊防護(hù)

該項目中所有罐體均采用浮頂式金屬儲罐,且罐頂壁厚為4 mm。根據(jù)GB 50694—2011《酒廠設(shè)計防火規(guī)范》第9.2.4條規(guī)定:浮頂儲罐可不裝設(shè)避雷器針(線)。由于儲罐浮頂上的密封嚴(yán)密,而浮頂隨著儲罐內(nèi)乙醇高度而上下浮動,在此情況下浮頂上方罐體內(nèi)乙醇蒸汽較少,一般不易達(dá)到爆炸下限,即使發(fā)生雷擊擊穿頂板起火,也只發(fā)生在密封圈不嚴(yán)處,容易撲滅。根據(jù)GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第5.2.7條的條文說明解釋：已證實,鐵板遭雷擊時,僅當(dāng)其厚度小于4 mm時才有可能發(fā)生與閃擊通道接觸處由于熔化而燒穿。故利用金屬罐體作為接閃器,將雷電流引入基礎(chǔ)接地體,同時將浮頂與罐體用2根截面為25 mm2、長度為15 m的軟銅復(fù)絞線進(jìn)行可靠的電氣連接,罐體端與罐頂連接。因考慮到浮頂高度隨管內(nèi)乙醇液位上下浮動,所以軟銅復(fù)絞線的長度需根據(jù)罐體高度進(jìn)行確定,并留有裕量。露天金屬儲罐接地做法如圖2所示。

圖2　露天金屬儲罐接地做法

2.2靜電防護(hù)

靜電電荷是造成乙醇罐區(qū)火災(zāi)事故的一個重要因素。由于金屬儲罐內(nèi)乙醇為易揮發(fā)液體,當(dāng)乙醇?xì)怏w分子與空氣結(jié)合形成混合物,其爆炸極限的濃度為3.3%～19.0%,當(dāng)遇到靜電放電時產(chǎn)生的電火花會造成乙醇燃燒甚至爆炸。儲罐區(qū)內(nèi)靜電產(chǎn)生的原因是多方面的：在釀酒生產(chǎn)過程中,儲罐內(nèi)的乙醇不斷地通過管道輸送至生產(chǎn)車間進(jìn)行生產(chǎn)加工,這時乙醇與金屬管道壁、法蘭盤連接處、管道閥門、過濾器等部位進(jìn)行摩擦,會產(chǎn)生大量靜電荷;在乙醇的運輸過程中,車輛及乙醇桶由于移動摩擦?xí)a(chǎn)生大量的靜電荷;人體靜電。

該項目中的靜電防護(hù)措施包括以下幾方面：

(1) 采用接地裝置將易產(chǎn)生靜電荷的金屬儲罐、輸送泵、過濾機、輸送管道等工藝設(shè)備與接地體做可靠電氣連接,有效釋放在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的靜電。

(2) 在運輸過程中,通過設(shè)置與罐車及運送罐跨接的防靜電接地裝置,將產(chǎn)生的靜電荷導(dǎo)入大地,并在車輛罐區(qū)出入口處設(shè)置防靜電接地裝置。當(dāng)車輛進(jìn)入罐區(qū)前,用車輛專用接地卡子與接地裝置做有效電氣連接,以保證車輛靜電的有效釋放。

(3) 對于進(jìn)出罐區(qū)的人員必須采取防靜電措施,通常在罐區(qū)出入口設(shè)置人體靜電消除器,當(dāng)人員進(jìn)入罐區(qū)時需觸碰靜電消除器,釋放電荷。

2.3罐區(qū)接地

該項目中的接地措施包括以下方面：

(1) 在金屬儲罐的防雷措施中,儲罐的良好接地非常重要,它可以降低雷擊點的電位、反擊電位和跨步電壓。項目中利用儲罐基礎(chǔ)作為儲罐的防雷、防靜電接地裝置。由于儲罐基礎(chǔ)采用樁基,且樁基埋深27 m,故可利用樁基內(nèi)φ10 mm的鋼筋作為接地體,鋼筋上端采用40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼與承臺內(nèi)水平鋼筋焊接,焊縫大于6d(d為焊接體的直徑),同時向上引1根40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼出地面,與儲罐金屬罐體做可靠電氣連接。每個儲罐均采用兩處接地點,以保證安全可靠。樁基接地鋼筋連接做法如圖3所示。

圖3　樁基接地鋼筋連接做法

(2) 輸送管道的防靜電裝置采用兩組獨立接地體作,每組獨立接地體設(shè)置在固定管架處,從獨立接地體引上與金屬管道做可靠電氣連接,法蘭盤兩端的金屬管體采用不小于6 mm2金屬導(dǎo)體進(jìn)行跨接。

(3) 在罐區(qū)的車輛及人員出入口設(shè)置若干專用靜電消除裝置,每處采用單獨接地裝置,消除車輛及人體靜電。為達(dá)到降低電阻的目的,可在接地處填充專用材料(包括低電阻接地模塊和接地降阻劑)。

(4) 沿儲罐區(qū)防火堤內(nèi)敷設(shè)一圈40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼呈環(huán)狀,中間采用若干水平的40 mm×4 mm熱鍍鋅扁鋼形成接地網(wǎng)格,扁鋼埋深-1.0 m,作為等電位接地裝置。罐區(qū)內(nèi)所有接地裝置均與接地網(wǎng)格做可靠電氣連接,形成共用接地系統(tǒng),共用接地電阻小于10 Ω。GB 50694—2011第9.2.9條規(guī)定:“金屬儲罐區(qū)的防雷接地、防靜電接地、電氣設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地等宜共用接地裝置,共用接地電阻按介入設(shè)備中要求的最小值確定。采用共用接地系統(tǒng)的目的是達(dá)到儲罐區(qū)內(nèi)均壓、等電位以減小各種設(shè)備間不同接地系統(tǒng)之間的電位差?！绷硗?罐區(qū)內(nèi)人行通道采用厚度不小于15 cm的礫石、混泥土硬化敷設(shè),能更好地預(yù)防接觸電壓和跨步電壓的產(chǎn)生,有效保護(hù)進(jìn)入罐區(qū)的工作人員的安全。

3　結(jié)　語

本文介紹了酒類企業(yè)露天金屬罐區(qū)的直接雷擊及靜電防護(hù)措施。這些防護(hù)措施在工程建設(shè)期間就要做到設(shè)計方案全面,施工安全、規(guī)范,以便有效保護(hù)灌區(qū)人員的人身安全。對于已儲存乙醇的罐區(qū)施工操作,由于區(qū)域內(nèi)不能出現(xiàn)明火,接地體之間連接方式均采用機械連接,保證兩者之間的良好電氣貫通。

[1]建筑物防雷設(shè)計規(guī)范:GB 50057—2010[S].

[2]酒廠設(shè)計防火規(guī)范:GB 50694—2011[S].

[3]胡允勤,戴燦星,余彥龍.白酒生產(chǎn)企業(yè)金屬灌區(qū)雷電防護(hù)探討[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2014(4):63-64.

Lightning and Electrostatic Protection of Exterior Metal Tanks Region in Liquor Enterprise

CHEN Lin

(Shanghai Light Industry Engineering Design and Research Institute Co., Ltd., Shanghai 200023, China)

Combining by a liquor production enterprise as an example,this paper introduced the direct lightning and electrostatic protection measures of exterior metal tanks region in liquor enterprise.It is pointed out that the floating roof type exterior metal tanks do not require the lightning devices and commonly use the tank itself as the downlead of lightning protection.The special grounding devices are installed at process equipment,metal pipes,entrances and exits of vehicles,which easily produce the electrostatic charges.Lightning protection grounding,anti-static grounding,operating grounding of electric equipment,protective grounding,should share the common grounding devices,in order to reduce the potential difference between different grounding systems of different devices.

exterior metal tank region; direct lightning; electrostatic; grounding; protection measures

陳琳(1975—),男,工程師,從事建筑電氣供配電、防雷接地方面的研究。

TU 856

B

1674-8417(2016)06-0059-03

10.16618/j.cnki.1674-8417.2016.06.015

2016-06-20