Tĩnh điện là một hiện tượng phổ biến có thể sinh ra phóng điện, gây cháy nổ ở những nơi nguy hiểm. Câu hỏi đặt ra khi tia lửa tĩnh điện xảy ra trong môi trường dễ cháy là liệu năng lượng được giải phóng có gây ra sự cháy hay không.
Hình 1. Các vị trí nguy hiểm, chẳng hạn như các nhà máy hóa dầu, rất dễ bị bắt lửa tĩnh điện và phải đặc biệt chú ý.
Phương pháp tiếp cận dựa trên MIE để đánh giá nguy cơ tích lũy phí
Vấn đề đánh lửa tĩnh điện rất phức tạp và không có lý thuyết nào được chấp nhận hoàn toàn. Một cách tiếp cận so sánh năng lượng điện dung có sẵn với năng lượng bắt lửa tối thiểu (MIE) của hỗn hợp dễ cháy. MIE là năng lượng nhỏ nhất có khả năng đốt cháy bầu không khí dễ cháy ở nồng độ dễ bắt lửa nhất của nó.
Hình 2. Các bước dẫn đến sự đánh lửa của một bầu không khí có khả năng gây nổ cho các điện tích và phóng điện tĩnh điện.
Điện thế phát triển trên một cơ thể là tỷ số giữa điện tích và điện dung của nó:
Trong đó:
V = điện thế, tính bằng vôn
Q = điện tích tích tụ trên cơ thể, trong các khối u
C = điện dung giữa cơ thể và môi trường xung quanh, tính bằng farads
Cơ thể tăng năng lượng khi điện tích của nó tăng từ XNUMX đến giá trị Q - bằng với công thực hiện trong quá trình - được biểu thị là:
Nếu:
Sau đó có khả năng bốc cháy.
NFPA 497, “Thực hành được khuyến nghị để phân loại chất lỏng, khí hoặc hơi dễ cháy và các vị trí nguy hiểm (đã phân loại) để lắp đặt điện trong khu vực xử lý hóa chất,” liệt kê các vật liệu dễ cháy được lựa chọn với các đặc tính vật lý liên quan - chẳng hạn như giới hạn khả năng cháy thấp hơn (LFL) , Giới hạn trên của khả năng cháy (UFL), và MIE.
Bảng 1. MIE cho các hóa chất thông thường.
Đối với hơi dễ cháy, “quy tắc ngón tay cái” của MIE là 0.025 mJ. Năng lượng do một đồng xu nhỏ - khối lượng khoảng 2.3 g - thả xuống từ độ cao 25 mm là 0.25 mJ.
Phóng điện tĩnh từ con người có thể đạt 60 mJ hoặc hơn. Một biện pháp phòng ngừa an toàn là xem xét cơ thể con người có khả năng đốt cháy hơi dễ cháy với MIE bằng 100 mJ hoặc thấp hơn. Một tia lửa có thể cảm nhận được khi chạm vào có khoảng 20 mJ.
Chất lỏng dễ cháy rất dễ bay hơi và tạo thành hơi dễ cháy có thể khuếch tán khắp toàn bộ cơ sở. Nếu nồng độ đạt đến phạm vi dễ cháy khi có nguồn bắt lửa thì có thể xảy ra cháy hoặc nổ. Nhưng nếu hơi và không khí không được trộn đều hoặc hỗn hợp quá nạc hoặc quá giàu, sẽ không có sự bắt lửa.
Tích lũy và Xả
Quá trình phân tách, tích tụ và phóng điện mang lại rủi ro liên quan đến các điện tích tĩnh trên chất lỏng dễ cháy và dễ bắt lửa.
Các sản phẩm dẫn điện tốt là các bộ tạo tĩnh điện tốt nhất, nhưng đặc tính này cho phép chúng phóng điện nhanh chóng.
Các chất lỏng có độ dẫn điện thấp không thể phóng điện nhanh chóng và chúng tích tụ các điện tích tĩnh điện, làm cho chúng (được đặt tên một cách khéo léo) tích tụ tĩnh. Các sản phẩm có độ dẫn điện thấp là nguy hiểm nhất.
Các vật thể dẫn điện không bao quanh - như thùng xe tải trên lốp cao su nhận các sản phẩm tích điện - và chất lỏng của các sản phẩm được tinh chế cao thường là các chất tích tụ tĩnh.
Sự gia tăng điện thế tĩnh đi kèm với sự tích tụ các điện tích, làm phát sinh điện trường. Mối nguy lớn nhất tồn tại khi cường độ điện trường cao trong pha hơi vì nó có thể đạt đến giá trị 3 kV / mm, tức là về độ bền điện môi của không khí và có thể xuất hiện tia lửa điện do đánh thủng chất điện môi. May mắn thay, sự tiêu tán điện tích xảy ra ở điện trở tương đối cao so với mặt đất, làm giảm khả năng phóng điện có thể đốt cháy một bầu không khí dễ cháy nhất định.
Thời gian thư giãn ngắn không cho phép tích tụ các điện thế tĩnh khổng lồ. Máy phát điện thấp - thường là các sản phẩm sạch hơn - có thể tạo ra điện thế tĩnh đáng kể do thời gian thư giãn dài của chúng.
Kết luận, điện tích tĩnh điện được tạo ra và tích lũy có thể đốt cháy một hỗn hợp dễ cháy nếu lượng năng lượng đủ để tạo ra tia lửa cháy, và có một khe hở tia lửa. Cần phải thực hiện các hành động để ngăn chặn những điều kiện này cùng tồn tại.
Giới thiệu về điện tĩnh làm nguồn đánh lửa ở các vị trí nguy hiểm
Phóng tĩnh điện có khả năng đốt cháy môi trường dễ cháy được xử lý ở những vị trí nguy hiểm.
Phóng tia lửa điện xảy ra khi giải phóng tĩnh điện tích lũy qua khe hở tia lửa điện trong môi trường dễ cháy.
Khả năng đốt cháy bầu không khí dễ cháy của tia lửa phụ thuộc vào năng lượng và thời gian tồn tại của nó. Nếu năng lượng của tia lửa điện vượt quá năng lượng đánh lửa tối thiểu (MIE) của một hỗn hợp dễ cháy, kết quả có thể là cháy hoặc nổ.