油库课程设计书Word文档格式.docx
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绪论4
1基本参数5
2防雷工艺设计7
2.1油库防雷规定7
2.1.1地上固定顶金属油罐7
2.1.2浮顶油罐7
2.1.3其他区域防雷7
2.2储罐防雷设计8
2.3其他爆炸危险区域防雷要求8
2.3.1泵房8
2.3.2装卸区8
2.3.3输油管道9
2.3.4供配电系统9
3防静电工艺设计10
3.1油品的起电方式10
3.2影响静电产生和积累的因素10
3.2.1介质电阻率对静电的产生、积累的影响10
3.2.2管线材质及管壁粗糙度对介质带电的影响10
3.2.3管路中设备、附件对带电的影响11
3.2.4流动状态的影响11
3.3静电放电的类型11
3.3.1电晕放电11
3.3.2火花放电11
3.3.3刷形放电11
3.4防止静电事故的措施11
3.4.1减少静电的产生11
3.4.2加速静电的流散12
3.4.3消除火花放电12
3.4.4防止形成爆炸性混合气体12
3.5各设置静电接地场所的要求12
3.5.1油罐12
3.5.2栈桥12
3.5.3地上或管沟敷设的输油管道12
3.5.4汽油油罐车或油桶灌装设施13
4结论14
参考文献15
附件16
绪论
油库安全是一项系统工程，雷电和静电是油库着火爆炸石鼓的主要点火源，雷电和静电的产生，会危及到整个油库的正常生产和工作人员的安全，事故的产生也会造成很大的经济损失。
所以防雷防静电的重视，是很高的。
做好防雷防静电的工作，对石油产业的正常发展，正常运行是有着十分重要的意义。
1基本参数
某油库有93#、97#汽油、0#、10#柴油见表1。
主要是由船舶来油和管道来油，其中船舶运送60%，而管道运送各种油品分别为40%，油品由铁路和汽车油罐车运出。
该地的年平均气温16℃，最冷月平均气温6℃，最热月平均气温39℃，日最低气温-2℃，最高气温41℃。
当地大气压759mmHg。
年平均降雨量1500mm。
地下最低动水位：
-4m，最高动水位-2.2m。
码头水深15m。
表1-1油品性质
序号
油品名称
密度
t/m^3
年销量
t/年
种类
规格
1
车用汽油
97#
0.730
70000
2
93#
60000
3
轻柴油
0#
0.830
20000
4
10#
10000
对于1号97#车用汽油：
选取2个20000
的双盘式内浮顶油罐
2号93#车用汽油
选取3个10000
的双盘式内浮顶油罐。
3号0#轻柴油
选取2个5000
的拱顶罐
4号10#轻柴油
选取2个2000
油库的总容量为：
97#汽油
93#汽油
0#柴油
10#柴油
罐个数
2
3
罐容量（1×
104m3）
1
0.5
0.2
种类
浮顶
拱顶
表2储罐区罐种及数量
2防雷工艺设计
2.1油库防雷规定
2.1.1地上固定顶金属油罐
根据《油库设计手册》规定：
对装有阻火器的地上固定顶钢油罐，当顶板厚度大于等于4mm时，不应装设避雷针，但罐体要做良好接地。
当顶板厚度小于4mm时，需要装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m。
避雷针的保护范围应包括整个油罐，保护范围应高出呼吸阀不小于2m，罐体做良好接地。
2.1.2浮顶油罐
浮顶油罐或内浮顶油罐不应装设避雷针，但应将浮顶与罐体用两根导线做电气连接。
浮顶油罐连接导线应选用横截面积不小于25mm2的软铜复绞线。
对于内浮顶油罐，钢质浮盘油罐连接导线应选用横截面积不小于16mm2的软铜复绞线；
铝质浮盘油罐连接导线应选用直径不小于1.8mm的不锈钢丝绳。
必须做防雷接地，接地点不应少于两处，且接地点沿油罐周长的间距不宜大于30m，接地电阻不宜大于20Ω。
2.1.3其他区域防雷
（1）易燃油品泵站（棚）的防雷
根据《石油库设计规范》GB50074-2002有如下规定：
①易燃油品泵站（棚）属爆炸和火灾危险场所，故应设置避雷带（网）防直击雷。
网格是为均压分流，降低反击电压，将雷电流顺利泄入大地。
②若雷电直接击在金属管道及电缆金属外皮或架空槽上，或其附近发生雷击，都会在其上产生雷电过电压。
为防止过电压进入易燃油品泵站（棚），所以在其外侧应接地，使雷电流在其外侧就泄入地下，降低或减少过电压进入泵站（棚）内。
接地装置与保护及防感应雷接地装置合用，是为了均压等电位，防止反击雷电火花发生。
（2）可燃油品泵站（棚）的防雷
可燃油品泵站（棚）属火灾危险场所，防雷要比易燃油品泵站（棚）的防雷要求宽一些。
在雷暴日大于40d/s的地区才装设避雷带（网）防直击雷。
（3）装卸易燃油品的鹤管、装卸油栈桥的防雷
露天进行装卸油作业的，雷雨天不应也不能进行装卸油作业，不进行装卸油作业，爆炸危险区域不存在，所以不装设避雷针（带）防直击雷。
（4）汽车槽车和铁路槽车的防雷
①汽车槽车和铁路槽车装运易燃可燃油品时宜装阻火器。
②铁路装卸油设备（包括钢轨、管路、鹤管、栈桥等）应做电气连接并接地，冲击接地电阻应不大于10Ω。
2.2储罐防雷设计
本设计中油库储油区中，柴油储存区采用的0.2万方和0.5万方的拱顶油罐，查表得其顶板厚度为5mm。
因大于4mm所以不应设置避雷针，故取而代之的防雷措施为于罐体四周设置接地点，其示意图见下图，图中圆形为柴油储罐，黑色三角形为接地点。
平均每个油罐有接地装置两套，电阻为10Ω。
图2-1油库防雷分布
本设计中油库储油区中，汽油储油区采用的1万和2万的外浮顶罐，由于浮顶油罐采取了密封措施，浮顶上油气少，达不到爆炸下限，不应装设避雷针，但浮顶与油罐用两根截面积不小于25mm2的铜质复绞做电气连接。
故采用横截面积为30mm2的软铜复绞线做电气连接，以达到防雷电的目的。
2.3其他爆炸危险区域防雷要求
2.3.1泵房
泵房属于爆炸和火灾危险场所，应采用避雷带（网）。
网格为均压分流，降压反击电流，将雷电电流顺利泄入大地。
避雷带（网）的引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周均匀对称布置，其间距应不大于10m。
网格不应大于10m×
10m或10m×
8m。
2.3.2装卸区
（1）露天装卸油作业设施，雷雨天不允许作业。
没有作业就不存在爆炸危险区域，所以不装设避雷针（带）。
（2）在棚内进行装卸油作业设施，雷雨天也可能进行作业，这样就会存在爆炸危险区域。
因此，在棚内进行装卸油作业的设施应装设避雷针（带），避雷针（带）的保护范围应为爆炸危险区。
2.3.3输油管道
（1）输油管道的法兰连接处应跨接，其主要原因是防治法兰连接处发生雷击火花。
当不少于5根螺栓连接时（接触电阻不应大于0.03Ω），在非腐蚀环境下可不跨接。
（2）为防止平行管道之间产生雷电反击火花，平行敷设于地上或管沟的金属管道，其净距离小于100mm时，应用金属线跨接，接地点的间距不应大于30m。
2.3.4供配电系统
（1）当电源采用TN系统时，从建筑物内总配电柜开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。
（2）建筑物的防雷区，应根据现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057）划分。
工艺管道、配电线路的金属外壳，在防雷区的界面处应做等电位连接。
在个被保护的设备处，应安装与设备耐压水平相适应的过电压保护器。
（3）避雷针（网、带）的接地电阻，不宜大于10Ω。
3防静电工艺设计
3.1油品的起电方式
3.1.1油品在管内流动起点：
油品在管内流动，由于不断发生与管壁的接触与分离，因而使油品带有静电荷。
3.1.2水或杂质在油品中的沉降起电：
在脱水过程中，水滴或机械杂质将在油品中发生相对运动，这种运动就意味着接触与分离，于是使油品带有静电。
3.1.3油品飞溅、晃动起电：
在装车、装船时，油品飞溅也将使油品带静电，这是因为油滴飞起后，与空气摩擦、与容器壁接触，而发生接触与分离，这样便产生了静电；
油品在装运过程中，由于车船的晃动，使油品与容器壁之间频繁地接触与分离，使得油品带有静电。
3.1.4喷射起电：
油品从喷嘴或管口喷出时，油品与喷嘴或管口之间存在着迅速接触和分离的过程，从而产生了静电
3.2影响静电产生和积累的因素
3.2.1介质电阻率对静电的产生、积累的影响
油品电阻率的大小对静电产生、积累有着明显的影响。
当K处于1010~1012
时，最易积累静电，达到放电的电场强度。
当K<
109
，K>
1013
时，不易积累静电。
影响油品电阻率K的几个主要因素有：
（1）油品所含杂质的影响
杂质包括：
胶质、沥青质、盐类、机械杂质、水分等。
杂质含量越高，K值越小。
（2）介电常数对电阻率的影响
介质的介电常数越大，其电阻率就越小。
例如烃类产品
，水
，在同样杂质含量条件下，烃的电阻率要比水高出105~106倍。
（3）液体粘滞性对电阻率的影响
液体粘滞性越大，电阻率越高。
（4）混合溶质对电阻率的影响
一般情况是，一种液体中加入另一种物质（溶质），电阻率会大大下降。
3.2.2管线材质及管壁粗糙度对介质带电的影响
液体带电主要是双电层中电荷的分离，不同的管线材质使液体中产生的双电层是不一样的，产生的流动电流也就不同。
管壁粗糙度对静电产生也有影响，粗糙度大，则接触面积大，冲刷、分离电荷的机会较多，冲流电流较大。
3.2.3管路中设备、附件对带电的影响
油品在管线中流动时，若通过泵、过滤器、阀、弯头等设施时，油品带静电量会急剧增大，产生阶跃式的剧增。
因此经过这些设备后，要有足够的管长让静电消散出去。
3.2.4流动状态的影响
通常是紊流条件下流动电流比层流大。
这是因为：
分子本身热运动加剧，容易产生电荷；
紊流条件下，管截面上的速度梯度大，使扩散层电荷更容易趋向管中心
3.3静电放电的类型
静电放电通常是一种电位较高、能量较小、处于常温常压下的气体击穿。
按放电形式的不同，主要有电晕放电、刷形放电和火花放电三种形式。
3.3.1电晕放电
电晕放电通常都是在一些小的尖端、毛刺儿等的周围出现微弱的辉光，尖端附近的空气电离产生放电。
一般发生在电极相距较远、带电体与接电体表面有突出部分或棱角的地方。
这种形式的放电能量小而且分散，不能点燃轻油混合气体。
因此这种形式的放电危险性小，引起火灾的几率较小。
3.3.2火花放电
火花放电是两电极间的气体被击穿而形成放电通路，可以看到一道火光，或者在尖端附近看到光亮很强的火花。
但该通路没有分叉，其放电在电极上有明显的集中点，放电时伴有短爆裂声，有明亮的光束，在瞬间内能量集中释放，因而危险性大。
3.3.3刷形放电
刷形放电一般发生在油面相对于平板或球形电极之间，其特点是两极间因气体击穿而形成放电通路，其击穿通路在金属端较集中，其后分出很多分叉，散落在油面上。
因此，此种放电不集中在某一点上，而是分布在一定的空气范围内。
该放电在单位空间内释放的能量较小，但具有一定的危险性，比电晕放电引起灾害的几率高。
3.4防止静电事故的措施
3.4.1减少静电的产生
（1）控制流速：
汽油、煤油和轻柴油等油品的灌装流速不应大于4.5m/s。
（2）控制装油方式：
灌装时将鹤管插至容器底部，防止油品飞溅，注意选用合适的鹤管分流头，以减少静电产生。
（3）防止油品中混入水或空气：
在输油、加热、扫线时，应注意防止水、空气混入油品；
油品调和时不得用空气搅拌；
轻油扫线不得用空气吹扫。
3.4.2加速静电的流散
（1）加抗静电剂：
给静电危险性较大的油品，如航空汽油、航空煤油等加抗静电剂，以降低油品的电阻率，加速油品静电荷的流散。
（2）良好的接地与跨接：
油罐及管线应做可靠、良好的接地。
接地虽然不能迅速导走存在于油品中电荷，但可以迅速导走油罐及管线上感应出的电荷，以减少放电的可能。
在装车、装船或灌桶时，应将鹤管、灌油栓及装油容器用金属导线跨接在一起，使它们成为等电位体，不致因静电电位差造成放电而引起危害。
（3）设置静电消除器：
静电消除器是消除油品自身所带静电的有效工具，其原理是通过感应和尖端放电来中和油品中的静电荷。
静电消除器一般安装在管线的末端。
3.4.3消除火花放电
为了消除火花放电，应清除油罐、容器内的突出物和油面上无用的漂浮物，以防静电荷在其上积聚而放电。
3.4.4防止形成爆炸性混合气体
（1）采用浮顶油罐：
浮顶油罐消除了油罐内油气混合气体空间，有效地防止了爆炸性气体的形成。
但需要注意的是内浮顶罐浮顶上面会含有较多的可燃气体，所以仍必须防备顶盖上部的火花放电。
（2）加惰性气体覆盖油面：
在可能形成爆炸性气体的装油容器油面以上的气体空间，充以惰性气体，以达到隔离氧气及抑制爆炸性混合气体的形成。
（3）加强通风：
对于泵房、灌装间等场所，应加强通风，防止可燃气体积聚
3.5各设置静电接地场所的要求
3.5.1油罐
储存甲、乙、丙A类油品的金属油罐，应采取防静电措施。
其静电接地连线应单独与接地体或接地干线相连，不得相互串联接地。
油罐内壁涂层的涂料体积电阻率应小于108Ω，表面电阻率应小于109Ω。
若油罐检修过程中，其静电连接断路或破坏时，应事先做好临时接地，检修完毕后及时恢复原有静电接地装置。
3.5.2栈桥
铁路装卸油栈桥的首末端及其中点处，应与铁路钢轨、输油管道、鹤管等相互做等电位连接并接地，且至少应有两处以上接地体。
3.5.3地上或管沟敷设的输油管道
在地上或管沟敷设的管道的始端、末端、分支处以及直线段每隔200～300m处，设置防静电和防感应雷的接地装置。
且两种接地装置宜合用。
其接地电阻不宜大于30Ω，接地点宜设在固定管墩（架）处。
当输油管的防静电接地装置与防感应雷接地装置合用时，其接地电阻要求不应大于30Ω。
3.5.4汽油油罐车或油桶灌装设施
用于甲、乙、丙A类油品的汽车油罐车或油桶灌装设施，应设置与油罐车或油桶跨接的防静电装置。
4结论
储油区防雷工艺设计中，柴油储罐为10000m3和20000m3钢质拱顶油罐，油罐钢质顶部厚度为5mm，且设阻火器，根据《油库设计手册》规定：
故不设置避雷针，采用电气接地方法进行避雷。
汽油储罐为外浮顶罐，根据《油库设计手册》规定：
故对原油汽油储罐的避雷工艺采用电气连接并接地。
铁路装卸区以及公路装卸作业区因为雷电等恶劣天气不允许作业，正常作业时雷击危险区不存在，故不设避雷针。
但应对铁轨，油罐车以及装卸鹤管做等电位处理并接地。
库区防静电工艺设计主要采取方法主要包含主动和被动措施。
其中主动措施包含，装卸油作业时，控制油品流速，灌装是将鹤管插至罐底部，添加抗静电剂，防止油品混入水货空气。
被动措施包含，对油罐进行防静电涂层工艺并安装防静电接地装置，装卸栈桥，钢轨，油管做等电位连接并接地，对管道设置防静电感应装置，在库区各危险区外设置静电消除器。
参考文献
[1]郭光臣，《油库设计》，石油工业出版社，1980
[2]范继义，《油库安全工程技术》，中国石化出版社2005
[3]李曰光，《油库安全设备与设施》，解放军出版社，1996
[4]GB-50074-2002《石油库设计规范》，中国计划出版社，2003
[5]叶如格，《石油静电》，石油化工出版社，1983
附件
1油库平面布置图
2罐区工艺流程图
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