化学工程安全新闻

评估静电危险

写道 Fauske团队 | 01.15.15.

通过:Fauske的业务总监Zach Hachmeister& Associates, LLC

鉴定材料的静电特性是评估与过程相关的危险时的重要步骤,特别是对于处理具有低点火能量的材料的危险。充电分离和积累是固有的问题 由工业运营产生 处理低导电性的粉末。这种电荷分离和积累是一个产品 在各种典型工艺操作期间颗粒材料运动期间发生的颗粒之间的摩擦和冲击。要识别材料的潜在静电危险,重要的是评估电荷分离和积累水平 在运输过程中发生,材料的电阻率以及可以耗散任何累积的电荷的速度。

我们参考这里的材料包括所有类型的 易燃危险 包含 可燃粉尘/粉尘危险, 易燃液体,易燃气体和易燃蒸气。防止粉尘爆炸和其他火灾危害是综合过程安全管理计划的基础。必要的可燃粉尘测试,液体可燃性测试和其他可燃性危险测试由每个工作环境的独特设置定义。 

流电流被定义为从带电材料流产生的电流。生成的流电流水平 取决于材料的静电特征和过程的性质。不幸的是,没有任何关系 在粉末的流电流与液体(1)的流动电流之间。在这些情况下,必须进行实验确定 识别可能在过程操作期间电荷累积导致的点火危险。从这些类型的实验 可以计算材料的电荷密度,然后可以将其与与工艺操作相关的典型电荷密度进行比较。 在处理非导电粉末的各种操作期间观察到的电荷密度范围列表如下所示。

 1 r.a.曼奇尼,“使用(和滥用)粘接控制静电 点火危害,“工厂/运营进展(1月”(1月):24。 

识别材料的流电流和电荷累积,FaeSke&Associates,LLC(FAI)提供粉末带电性测试。 测试程序涉及将已知数量的材料倒在管道的倾斜部分。然后粉末离开管道,落下 进入法拉第杯。在测试期间,使用库仑表和流速测量在法拉第杯中累积的电荷
粉末的粉末每次以质量记录。然后可以使用该数据来近似材料的电荷密度。

为了进一步分类粉末,有必要评估材料的电阻率。这是按ASTM D257完成的。 a的电阻率 粉末受到粒度,表面污染水平和材料的填充密度,通常是完全不同的 比其纯固体形式材料的电阻率。高电阻率的粉末通常会慢慢地失去收费,即使 工艺设备正确接地。在某些情况下,这可以转化为耐热性差,可能导致潜力 火(2)。更重要的是,具有高电阻率和低电阻率的材料的不当处理可以产生危险场景。不足的 工艺设备的接地和粘接可导致高电荷累积。在某些时候,达到阈值和 charge breakdown 出现静电放电导致静电放电可能潜在地点燃附近的易燃蒸汽或可燃粉尘。

在FAI,我们遵循ASTM D257评估 材料的体积和表面电阻率. 体积电阻率可以通过测量来确定 相对面的电阻在粉末体积的相对面之间。  然后,常见于欧姆米的材料的体积电阻率可以用于将材料作为导电,耗散或绝缘体分类。同样,可以通过略微修改测试程序来表征表面电阻率。表面电阻率的单位是每平方欧姆欧姆。方形是指材料的任何正方形几何形状,无论是平方米,平方英尺还是平方厘米。用于表征基于这些参数的材料的范围如下所示。

使用该方法在Pittsburgh粉煤样上进行的电阻率试验结果如下所示。

另一个重要的静电特性是粉末的充电弛豫时间。这种物质在不同的材料中变化很大,并且即使材料的介电常数近似,也很难估计,因为它不遵循液体中的双曲线趋势。评估特定粉末的电荷衰减时间的正确方法是直接测量它。一旦获得了对给定粉末放宽的充电所需的时间,就可以调节诸如流量或保持时间的过程参数,并且可以实现设备的适当接地和粘接以减少累积的电荷量在给定的过程中。

在FAI,JCI 155电荷衰减测试单元用于测量粉末的电荷衰减。这款设备被编程为将10千伏电晕电荷施加到粉末样品上,在充电后几乎立即暴露于场币。现场仪表测量初始充电所接收的材料以及放松所需的时间。报告衰减时间均为当样品上充电的时间放宽为其初始费用的37.9%(1 / e),并且收费所需的时间达到其初始值的10%。以下是从匹兹堡粉碎煤样品上进行的电荷衰变试验中收集的数据的绘图和概述。

从Pittsburgh粉煤上进行的测试,可以看出材料在粉末形式中非常电阻。处理该材料可能导致电荷累积,并且可以达到导致危险静电放电的条件。然而,通过利用该数据,可以通过实施过程设备的适当接地和粘接来最大限度地减少这种风险。数据还提供关于如何调整过程参数以减少电荷积累的线索,并最终帮助创建安全工作环境。

了解特定材料的静电特性的理解可以极大地有助于评估和减轻过程环境中的火灾和爆炸危险。有关评估静电危险的其他信息,请联系FAI [email protected] or 630-887-5223. 

参考

普拉特,托马斯H.静电点火火灾点火和爆炸。纽约:美国化学工程师研究所,2000。
Britton,Laurence G.避免化学操作中的静电点火危险