酒类企业露天金属罐区的直接雷击及静电防护

2016-08-24陈琳

现代建筑电气 2016年6期

关键词：防静电罐区接地装置

陈　琳

(上海轻工业工程设计研究院有限公司, 上海　200023)

酒类企业露天金属罐区的直接雷击及静电防护

陈琳

(上海轻工业工程设计研究院有限公司, 上海200023)

结合某酒类生产企业实例,介绍了露天金属罐区的直接雷击及静电防护措施。提出酒类企业露天金属罐区的浮顶式金属储罐一般采用罐体作为防雷引下线,无需装设接闪器进行保护;一般在易产生静电电荷的工艺设备、金属管道及车辆进出处设置专用接地装置;防雷接地、防静电接地、电气设备工作接地、保护接地等宜共用接地装置,以减小各设备间不同接地系统之间的电位差。

露天金属罐区; 直接雷击; 静电; 接地; 防护措施

0　引　言

近年来,随着酒厂生产规模迅速扩大,酒厂的火灾安全防护显得尤为重要。乙醇作为酒类生产工艺的重要原材料,其储藏成为酒类生产企业的一个重要环节。有关资料显示,当乙醇溶液浓度大于21%时可燃,而无水乙醇更是火灾爆炸危险液体。目前有许多酒类企业都在厂区内设置了露天乙醇储存罐区,这些储罐大多采用地上式金属储罐,具有体积大、高度高、数量多而集中等特点,极易遭受雷击[1-3]。一旦发生爆炸火灾事故,不仅会给企业造成重大的人员及经济损失,更有可能引起不良的社会影响。因此,乙醇罐区的直接雷击及静电防护至关重要。

1　工程概况

某酒业公司的室外乙醇罐区主要为生产过程的原料储存、输送。罐区储液为40°～95°食用酒精,总储量为400 m3,共有6个浮顶式金属储罐,其中80 m3大罐4个,40 m3小罐(应急储罐)2个。储罐通过输送管道与生产厂方相连接,输送管道为架空露天安装。浮顶式金属储罐布局如图1所示。金属储罐高为11 m,罐顶壁厚为4 mm,罐体基础采用桩基,桩长为27 m,每个大罐采用6根桩,每个小罐采用4根桩。酒基罐区防火堤高为1 m,防火堤内面积为550 m2,设计容量为480 m3。

图1　浮顶式金属储罐布局

2　防护措施

2.1直接雷击防护

该项目中所有罐体均采用浮顶式金属储罐,且罐顶壁厚为4 mm。根据GB 50694—2011《酒厂设计防火规范》第9.2.4条规定:浮顶储罐可不装设避雷器针(线)。由于储罐浮顶上的密封严密,而浮顶随着储罐内乙醇高度而上下浮动,在此情况下浮顶上方罐体内乙醇蒸汽较少,一般不易达到爆炸下限,即使发生雷击击穿顶板起火,也只发生在密封圈不严处,容易扑灭。根据GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》第5.2.7条的条文说明解释：已证实,铁板遭雷击时,仅当其厚度小于4 mm时才有可能发生与闪击通道接触处由于熔化而烧穿。故利用金属罐体作为接闪器,将雷电流引入基础接地体,同时将浮顶与罐体用2根截面为25 mm2、长度为15 m的软铜复绞线进行可靠的电气连接,罐体端与罐顶连接。因考虑到浮顶高度随管内乙醇液位上下浮动,所以软铜复绞线的长度需根据罐体高度进行确定,并留有裕量。露天金属储罐接地做法如图2所示。

图2　露天金属储罐接地做法

2.2静电防护

静电电荷是造成乙醇罐区火灾事故的一个重要因素。由于金属储罐内乙醇为易挥发液体,当乙醇气体分子与空气结合形成混合物,其爆炸极限的浓度为3.3%～19.0%,当遇到静电放电时产生的电火花会造成乙醇燃烧甚至爆炸。储罐区内静电产生的原因是多方面的：在酿酒生产过程中,储罐内的乙醇不断地通过管道输送至生产车间进行生产加工,这时乙醇与金属管道壁、法兰盘连接处、管道阀门、过滤器等部位进行摩擦,会产生大量静电荷;在乙醇的运输过程中,车辆及乙醇桶由于移动摩擦会产生大量的静电荷;人体静电。

该项目中的静电防护措施包括以下几方面：

(1) 采用接地装置将易产生静电荷的金属储罐、输送泵、过滤机、输送管道等工艺设备与接地体做可靠电气连接,有效释放在生产过程中产生的静电。

(2) 在运输过程中,通过设置与罐车及运送罐跨接的防静电接地装置,将产生的静电荷导入大地,并在车辆罐区出入口处设置防静电接地装置。当车辆进入罐区前,用车辆专用接地卡子与接地装置做有效电气连接,以保证车辆静电的有效释放。

(3) 对于进出罐区的人员必须采取防静电措施,通常在罐区出入口设置人体静电消除器,当人员进入罐区时需触碰静电消除器,释放电荷。

2.3罐区接地

该项目中的接地措施包括以下方面：

(1) 在金属储罐的防雷措施中,储罐的良好接地非常重要,它可以降低雷击点的电位、反击电位和跨步电压。项目中利用储罐基础作为储罐的防雷、防静电接地装置。由于储罐基础采用桩基,且桩基埋深27 m,故可利用桩基内φ10 mm的钢筋作为接地体,钢筋上端采用40 mm×4 mm热镀锌扁钢与承台内水平钢筋焊接,焊缝大于6d(d为焊接体的直径),同时向上引1根40 mm×4 mm热镀锌扁钢出地面,与储罐金属罐体做可靠电气连接。每个储罐均采用两处接地点,以保证安全可靠。桩基接地钢筋连接做法如图3所示。

图3　桩基接地钢筋连接做法

(2) 输送管道的防静电装置采用两组独立接地体作,每组独立接地体设置在固定管架处,从独立接地体引上与金属管道做可靠电气连接,法兰盘两端的金属管体采用不小于6 mm2金属导体进行跨接。

(3) 在罐区的车辆及人员出入口设置若干专用静电消除装置,每处采用单独接地装置,消除车辆及人体静电。为达到降低电阻的目的,可在接地处填充专用材料(包括低电阻接地模块和接地降阻剂)。

(4) 沿储罐区防火堤内敷设一圈40 mm×4 mm热镀锌扁钢呈环状,中间采用若干水平的40 mm×4 mm热镀锌扁钢形成接地网格,扁钢埋深-1.0 m,作为等电位接地装置。罐区内所有接地装置均与接地网格做可靠电气连接,形成共用接地系统,共用接地电阻小于10 Ω。GB 50694—2011第9.2.9条规定:“金属储罐区的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地等宜共用接地装置,共用接地电阻按介入设备中要求的最小值确定。采用共用接地系统的目的是达到储罐区内均压、等电位以减小各种设备间不同接地系统之间的电位差。”另外,罐区内人行通道采用厚度不小于15 cm的砾石、混泥土硬化敷设,能更好地预防接触电压和跨步电压的产生,有效保护进入罐区的工作人员的安全。

3　结　语

本文介绍了酒类企业露天金属罐区的直接雷击及静电防护措施。这些防护措施在工程建设期间就要做到设计方案全面,施工安全、规范,以便有效保护灌区人员的人身安全。对于已储存乙醇的罐区施工操作,由于区域内不能出现明火,接地体之间连接方式均采用机械连接,保证两者之间的良好电气贯通。

[1]建筑物防雷设计规范:GB 50057—2010[S].

[2]酒厂设计防火规范:GB 50694—2011[S].

[3]胡允勤,戴灿星,余彦龙.白酒生产企业金属灌区雷电防护探讨[J].产业与科技论坛,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