Thursday, October 28, 2010

خطرهای الکتریسیته ساکن و نکات ایمنی مربوط به آن

تهیه توسط دوست خوبم آقاي مهندس محسن عسگري
جرقه ناشی از الکتریسیته ساکن به آسانی می تواند در پالایشگاه ها و واحدهای نفت و گاز, انفجار و آتش سوزی ایجاد کند. تقریباً کلیه فرآورده های نفتی مانند بنزین, نفت سفید, سوخت جت, نفت کوره و فرآورده های مشابه در مراحل مختلف پالایش و هنگام جریان یافتن در تلمبه ها, لوله و مخازن, با الکتریسیته ساکن بارور می شوند. مقدار بار الکتریکی آن ها بر حسب نوع محصول, متفاوت است.
به طور کلی در فرآورده هایی که خاصیت هادی بودن بیش تری دارند, مقدار بیش تری الکتریسیته مقاومت بیشتری نشان دهد (فرآورده های تصفیه شده و خالص) معمولاً شدت تولید بار الکتریسیته, به مراتب کم تر است ولی, از آن جا که بار الکتریسیته آن ها به علت مقاوم بودن مایع, به کندی تخلیه می شود, اختلاف پتانسیل بیشتری در آن ها به وجود می آید.
هنگامی که فرآورده های نفتی به مخازن تلمبه می شوند, دو نوع خطر الکتریسیته ساکن به وجود می آید: یکی جرقه هایی که ممکن است در سطح مایع در مخزن تولید شوند و بسیار خطرناک هستند و دیگر آن که در صورت عایق بودن زمین, بار الکتریسیته در مخزن متراکم شود. در حالت دوم, خطر تراکم بار الکتریکی در جداره مخزن با نصب سیم تلفن از بین می رود.
مرتبط بودن مخزن با زمین, به هیچ وجه نمی تواند از خطر اول؛ یعنی, جهش جرقه در سطح مایع, جلوگیری کند بنابراین, تنها راه جلوگیری از انفجار در مخازن, استفاده از سقف شناور و قطع ارتباط هوا با سطح مایعات است. در ضمن مزیت دیگر این گونه مخازن, این است که تشکیل بخارات نفتی به علت تبخیر تا حدود زیادی کاهش می یابد.
برای این که احتمال تولید جرقه در سطح مایع به حداقل برسد, باید از پر کردن مخازن با سرعت زیاد و ریختن مایع از بالا که ایجاد تلاطم در سطح مایع می کند, خودداری شود. بار الکتریسیته ای که به هنگام پر شدن مخزن تولید می شود, پس از ساکن شدن مایع مخزن در مدت چند ثانیه تا حدود دو ساعت تخلیه می شود و پس از آن, خطر تولید جرقه از بین می رود.
برخی نکات ایمنی در مورد الکتریسیته ساکن وجود دارد که توجه به آنها می تواند از وقوع رخدادهای خسارت بار جلوگیری کند از جمله:
هنگام اندازه گیری مایعات در مخازن به وسیله نوار عمق یاب, مسئول اندازه گیری باید پیش از هر چیز, با تماس دست به نرده مخزن, بار الکتریکی را که احتمالاً با خود حمل می کند, به زمین تخلیه و سپس دریچه مخزن را باز کند. همچنین در مدتی که نوار عمق یاب, از درون لوله عمق یابی به پایین فرستاده می شود, باید نوار با جداره لوله در تماس باشد تا از ایجاد جرقه هنگام برخورد وزنه عمق یاب به سطح مایع, جلوگیری شود.
کارکنان باید از پوشیدن کفش های لاستیکی یا تخت لاستیکی که عایق الکتریسیته است, خودداری کنند زیرا, در این حالت بدن آن ها همیشه حامل بار الکتریسیته است و در لحظه برخورد دست یا بدن به یک جسم هادی, ایجاد جرقه می کند که ممکن است در محوطه های خطرناک, موجب انفجار و آتش سوزی شود. این خطر, به ویژه در هوای خشک یا هنگام رعد و برق, شدت می یابد.
هنگامی که لوله های لاستیکی برای بخار زدن یا شست و شوی مخازن برج ها و ظروف پالایش مورد استفاده قرار می گیرند, باید انتهای لوله در محل ورود آب یا بخار به مخزن, با بدنه مخزن به طور کامل مرتبط باشد تا از ایجاد اختلاف پتانسیل با مخزن جلوگیری شود.
هنگام پر کردن بشکه یا ظروف فلزی از مایعات نفتی, باید دقت شود که سر لوله حتماً با بدنه در تماس باشد. از ایستادن در نزدیکی نقاطی که بخار, از لوله یا ظرف, متصاعد می شود و در فضا ابر تشکیل می دهد, خودداری شود زیرا, ممکن است بار الکتریسیته در بدن, القا شده و به محض تماس دست یا بدن با هر شیئی که با زمین ارتباط دارد, جرقه ایجاد شود. به طور کلی, بخار مزبور یا بخاری که ذرات زنگ فلز با خود حمل می کند, هنگام پخش در فضا, الکتریسیته ساکن تولید می کند و چنانچه فردی در نزدیکی این محل, قرار گیرد و کفش تخت لاستیکی پوشیده یا روی تخته ای ایستاده باشد, مقداری بار الکتریسیته با خود حمل می کند و خطر جرقه انفجار به وجود می آورد. لذا, باید توجه داشت که افراد یا اشیایی که نسبت به زمین, عایق هستند در مجاورت جت های بخار قرار نگیرند.
جت یا فواره بخار می تواند الکتریسیته ساکن کرده و برقی که به این ترتیب تولید می شود, اگر به یک جسم عایق برخورد کند, در آن ذخیره شده و در تماس با یک جسم هادی, به صورت جرقه تخلیه می شود که می تواند به اشتعال مواد نفتی منجر شود.
در مواردی که مواد نفتی ذخیره شده در یک مخزن با هوا مخلوط شده است, باید توجه داشت که بخار زدن در مخزن باعث تولید جرقه و انفجار مخلوط نشود. برای جلوگیری از خطر الکتریسیته ساکن, باید لوله بخار زنی همچنین مخزن یا وسیله ای که باید با بخار تمیز و گاز زدا شود, با یک سیم به زمین متصل شود تا برق ایجاد شده در آن ها به زمین تخلیه گردد. بر پایه پژوهش های انجمن نفت ایالات متحده آمریکا, 10 درصد از انفجار ها و حریق هایی که از الکتریسیته ساکن ایجاد شده, مربوط به کاربرد نادرست بخار بوده است لذا, لازم است که کلیه احتیاط های لازم به هنگام بخار زنی یا گاز زدایی از یک دستگاه, به عمل آید.
در مخزن ها, خطرهای الکتریسیته ساکن را که به هنگام نقل و انتقال مواد نفتی و در شرایط ویژه ایجاد می شود, نباید از نظر دور داشت. هنگام نقل و انتقال مواد نفتی دو عامل سبب بارور شدن مخزن با الکتریسیته ساکن می گردد, یکی پخش شدن مایعات به قطرات کوچک, دیگری اصطکاک مایعات هنگام جریان در خطوط لوله. پس از ورود مایع به مخزن و بارور شدن مخزن از دو راه بالا, حتی جرقه کوچکی در آمیزه بخارات نفتی و هوای موجود در بالای مخزن, سبب انفجار و آتش سوزی می شود.
الف) پخش شدن مایعات به قطرات کوچک
این حالت وقتی پدید می آید که مایع از بالای مخزن وارد و به سوی پایین ریزش کند. در هنگام ریزش, بر سطح مایع قطرات ریز پدید می آید. همچنین در مخزن هایی که دارای نازل های هم آمیزی هستند, اگر پیش از بالا آمدن سطح مایع به حد کافی, جریان مایع در نازل برقرار گردد, فوران جت سبب شکسته شدن سطح مایع و تولید قطرات و در نتیجه بارور شدن مخزن با الکتریسیته ساکن می گردد. به این سبب نباید مخزن ها را از بالا پر کرد. به همین منظور نازل های هم آمیزی باید بار کرد که سطح مایع در مخزن کمی بالاتر از نازل باشد.
ب) اصطکاک مایعات هنگام جریان در خطوط لوله
علل ایجاد الکتریسیته ساکن از این راه کمی پیچیده است ولی, به طور کلی می توان گفت که وقتی الکتریسیته ساکن تولید می شود که هیدروکربورها با نا خالصی هایی چون مقدار کمی اسید, آب و مواد معدنی همراه باشند. با زیاد شدن سرعت جریان تنها عامل موثر ایجاد الکتریسیته ساکن نیست, بلکه عوامل شناخته و ناشناخته دیگری نیز هستند که هر یک سهمی در تولید آن دارند.
الکتریسیته ساکن وقتی خنثی می شود که جریان مواد نفتی بدون بار الکتریکی یا دارای دو بار بسیار کم وارد مخزن شود, یا به همان نسبتی که بار الکتریکی تولید می شود, به تدریج از بدنه مخزن به وسیله سیم به زمین تخلیه شود.
حد نصاب قابلیت انفجار بخارات نفتی در مخزن ها, میان 2 تا 15 درصد وزنی غلظت هیدروکربور در آمیزه هوا و بخارات موجود در مخزن است و این شرایط, معمولاً هنگامی که مخزن خالی یا در حال خالی شدن است به وجود می آید. به همین سبب لازم است که این مخزن ها در آغاز با سرعتی کم پر شوند تا از تراکم الکتریسیته ساکن و جرقه زدن جلوگیری گردد.
مخزن های نفت خام و بنزین سبک و نیز مخزن های نفت گاز و فرآورده های سنگین از این نقطه نظر ایمن تر هستند, در گروه نخست درصد غلظت هیدروکربور در آمیزه بخارات, بیش تر از بیش ترین حد غلظت قابل انفجار بوده و در گروه دوم از کمترین حد, کم تر است. بر عکس مخزن های نفتی سنگین و نفت سفید از این نظر خطرناکترند زیرا, هنگامی که مخزن خالی است, درصد هیدروکربور در فضای بخار در حد نصاب قابل انفجار می باشد. بسیار خطرناک خواهد بود. به طور خلاصه می توان گفت که انفجار به دو سبب صورت می گیرد: یکی در صورتی که الکتریسیته ساکن تولید شود و دیگر هنگامی که در مخزن, آمیزه بخارات قابل انفجار موجود باشد.
اگر احتمال داده شود که بخارات قابل انفجار در مخزن موجود است, نکته های زیر باید رعایت گردد:
مخزن ها نباید از بالا پر شوند, از دمیدن هوا در خطوط لوله به سوی مخزن خودداری گردد.
تلمبه کردن مواد نفتی به مخزن در آغاز, با سرعتی کم انجام شود, تا هنگامی که این مخزن ها حال پر شدن هستند, نباید موجودی آن ها به وسیله نوار یا میله های فلزی اندازه گیری شود زیرا, احتمال دارد که شخص حامل نوار عمق سنج, با خود بار الکتریسیته داشته باشد و با تماس نوار به دیواره مخزن, جرقه ساکن تولید گردد.
سیم اتصال به زمین (Earthing wire)
دیواره همه مخزن ها, باید به وسیله سیم به زمین متصل شود. ابتدا چاله ای به عمق کافی تا آن جا که به رطوبت طبیعی زمین برسد, حفر می شود. سپس یک سیم مسی یا نقره ای یا آلومینیومی چند لا با مقاومت الکتریکی کم را به یک صفحه مسی یا پرچ یا جوش دادن, اتصال داده و صفحه مذکور را به صورت تیغه ای در چاله قرار می دهند و اطراف آن را توسط خاک, خاک زغال و نمک طعام یا جوش شیرین تا روی صفحه مسی شفته می کنند و بقیه چاله را با خاک پر می کنند. کار این سیم, هدایت بار الکتریسیته ساکن از مخزن به زمین و جلوگیری مصون باشد و سالی یک بار توسط شخص آگاه مورد بررسی و آزمایش قرار گیرد تا در صورتی که مقاومت آن در اثر اکسیداسیون زیاد شده باشد, تعویض یا رفع عیب گردد.
برای حفظ دستگاه ها و وسایل فلزی از خطرات الکتریسیته ساکن, اتصال این وسایل به زمین, بسیار ضروری است. همانطور که بیان شد, یک سر سیم مسی را به دستگاه و سر دیگر آن را, به لوله یا میله ای که در عمق خاک کار گذاشته شده است, وصل می کنند. لوله های آب زیرزمینی نیز, وسیله بسیار موثری برای تخلیه الکتریکی به زمین است.
متصل بودن وسایل فلزی و ادوات الکتریکی به زمین از دو نظر مهم است:
الف) پیشگیری از خطر آتش سوزی: هم زمان با القاء بار الکتریسیته ساکن در اشیا فلزی, تخلیه الکتریکی به زمین نیز صورت می گیرد و به این ترتیب, تراکم الکتریسیته ساکن در شیئی فلزی و خطر تولید جرقه در اثر تماس با بدن انسان یا اشیا دیگری که با زمین ارتباط دارند, از بین می روند و در نتیجه, خطر آتش سوزی, به کمترین میزان خود می رسد.
ب) ایمنی افراد و وسایل: به منظور حفظ جان افرادی که با وسایل برقی سروکار دارند و همچنین جلوگیری از آسیب دیدن وسایل برقی, لازم است کلیه ادوات و وسایل برقی به وسیله سیم با زمین مرتبط باشند.
جریان الکتریسیته, مانند جریان گازها و مایعات در لوله های تحت فشار سعی می کند در مسیر خود راهی به خارج پیدا کند اما, وجود عایق ها, مانع از انحراف جریان الکترون ها است. حال اگر روکش عایق سیم, معیوب باشد و قسمتی از سیم لخت به شیئی فلزی اتصال پیدا کند, جریان برق با آن شی برقرار می شود و اگر بدن انسان با شی مزبور, تماس پیدا کند, ممکن است موجب وارد آمدن شوک الکتریکی و مرگ شود.
محافظت مخزن ها از آتش و اطفاء حریق آنها
از نظر ایمنی و پیشگیری از خطرات آتش سوزی, مخزن های سقف شناور بر مخزن های سقف ثابت, برتری بسیاری دارند زیرا, احتمال روی دادن آتش سوزی در این مخزن ها, کمتر و در صورت پیش آمدن این خطر, مهار کردن و مبارزه با آتش, به مراتب آسانتر است.
از آنجا که سرعت کار در مبارزه با آتش سوزی یک مخزن بزرگ نفتی اهمیتی بسیار دارد و اگر در دقایق نخستین, آتش سوزی مهار نشود, بیم آتش گرفتن مخزن خواهد بود, مخزن های نفتی باید با وسایل و تجهیزات ثابت مبارزه با آتش, مجهز شوند تا در موارد آتش سوزی بتوان در کمترین زمان از گسترش آتش جلوگیری و آن را خاموش کرد. از بهترین موادی که تا کنون برای خاموش کردن آتش در مخزن ها مورد استفاده قرار گرفته اند, یکی کف ضد حریق (Foam) و دیگر پودر خشک (Dry Powder) است. پودر خشک را با مخزن های متحرک آتش نشانی, به محل آتش گرفته آورده, به وسیله لوله های بلند پلاستیکی و با فشار روی مخزن می پاشند, ولی کف ضد حریق را به وسیله وسایل و تجهیزاتی که روز مخزن ها نصب شده, به درون مخزن تزریق می کنند.
کار تزریق کف به مخزن از دو راه انجام می گیرد:
1- تزریق کف از بالای مخزن (Foam chamber): کف ضد آتش سوزی به وسیله تلمبه از مخزن متحرک به سیستم کف رسانی که به طور ثابت روی هر مخزن از نوع سقف ثابت نصب شده, منتقل گردیده, در بالای مخزن وارد جعبه پخش کف (Foam Drum) می گردد. این جعبه, روی سقف مخزن نصب شده و کف ضد آتش از این جعبه و از راه لوله مشبکی که روی محیط مخزن قرار گرفته بر سطح مایع در مخزن پاشیده شده, با پوشاندن سطح مایع و قطع رابطه هوا با نفت, سبب خاموش شدن آتش می گردد.
2- تزریق کف از زیر مخزن (subsurface injection): برای پوشاندن سطح مواد نفتی در مخزن ها با کف, ممکن است کف را از زیر وارد مخزن کرد از آنجا که وزن مخصوص کف از مواد نفتی سبک تر است, کف تا سطح مایع بالا رفته, آن را می پوشاند و در ضمن با ایجاد تلاطم در سطح نفت و در نتیجه سرد کردن حرارت مایع نفتی که به طور مستقیم در تماس با آتش بوده است, عمل تبخیر مواد نفتی را کندتر کرده از این راه فرو نشاندن آتش را آسان تر می کند. از آنجا که هزینه های سرمایه ای نصب این وسایل از هزینه های سیستم تزریق از بالای مخزن, کم تر بوده و از نظر نتیجه کار نیز موثرتر است, این سیستم در پالایشگاه های جدید و نوبنیاد بیش تر متداول شده است. شرکت ملی نفت ایران نیز این روش را برای پالایشگاه های جدید و نوبنیاد بیش تر متداول شده است. شرکت ملی نفت ایران نیز این روش را برای پالایشگاه های جدید خود برگزیده است.
به طور کلی, در مورد اطفاء حریق نفت خام (Crude oil), نکاتی وجود دارد که در مورد سایر مخازن وجود ندارد. خاموش کردن نفت خام مانند کلیه مایعات دیگر, در اثر بر هم زدن توازن میزان هوا و گاز صورت می گیرد. در هنگام خاموش کردن و اطفاء حریق نفت خام, باید به انتقال حرارت در قسمت های پایین تر از سطح آتش و شعله توجه نمود. در اکثر آتش سوزی های مخازن با مخزنی بدون سقف روبرو خواهیم شد که یا سقف شناور آن, غرق شده یا سقف ثابت آن در اثر انفجار و شعله, از بین رفته است. بخارات مخلوط خام با میزان هوای کافی و غیر کافی, ترکیب شده و به آسانی احتراق ناقص یا کاملی به وجود می آورد. به علت پایین تر بودن دمای جوش ترکیبات سبک موجود در نفت خام, این ترکیبات سریع تر به بخار تبدیل شده و در حجم وسیع و زمان کم, باعث شعله ور شدن مخزن می شوند. در همین زمان, ترکیبات سنگین تر در مجاورت سطح شعله گرم شده ولی اکثراً به دلیل نرسیدن به دمای جوش و خروج مواد سبک موجود در لایه های پایین تر, به جای آن ها به لایه های پایین تر سقوط کرده و فقط میزان کمی از آن ها در مراحل اولیه احتراق شرکت می کنند و بعضاً به صورت ملکولی در جریان حرکتی ناشی از احتراق از سطح شعله و بستر آتش, جدا شده و ستون دود را ایجاد می کنند. سقوط مواد سنگین با دمایی بالا به لایه های زیرین شعله باعث انتقال حرارت به شیوه جابجایی می شوند و تبادل حرارت آن ها با مایعات (نفت خام), باعث گرم شدن آن ها و بالا رفتن مولکولهای سبک تر و رسیدن آن ها به بستر آتش و شعله می شود. مواد سبک در نزدیکی سطح شعله و بستر آتش به دمای مطلوب جهت تبخیر رسیده و بخارات آن ها در سطح بستر آتش, با هوا ترکیب شده و باعث ادامه حریق می شوند. هر چه حرارت زیاد و سوخت ادامه داشته باشد, این حرکت ادامه داشته و به قسمت های پایین تر و کف مخزن انتقال می یابد و با کم شدن میزان آنها به آرامی فاصله شعله تا سطح مایع کمتر می شود. قبل از آن دمای سطح مایع نزدیک به 300 درجه فارنهایت می رسد. با رسیدن به حرارت با لایه های پایین و کف مخزن در صورت موجود بودن آب در آن ناحیه, تبخیر شده و افزایش حجم بسیار بالای آن (در حدود 1600 تا 1700 برابر), باعث بالا رفتن سطح مایع و لبریز و پاشیده شدن آن به محیط اطراف می گردد (Boil over). لذا, باید از هرگونه ورود آب به درون آن ها در هنگام اطفاء حریق مخازن, خودداری نمود و صرفاً باید جهت خنک نمودن جداره مخزن استفاده نمود. در اکثر مخازن, سیستم خنک کننده اسپری آب برای جداره مخزن از سیستم خنک کننده سقف مخزن جداگانه طرحی و از مسیرهای جداگانه و والوهای مجزا استفاده می شود و در صورت انهدام سقف, به سرعت باید جریان آب منتهی به سقف را قطع نمود تا از هرگونه ورود آب به مخزن جلوگیری گردد.
اطفاء آتش مخازن پروپان
در زمان اطفاء آتش مخازن پروپان, همواره احتمال انفجاری با نام انفجار ابر بخارات مایع در حال جوشش BLEVE (Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) وجود دارد. جهت کاهش این ریسک, آتش نشان ها باید به توصیه های زیر توجه کنند:
1- اطفاء آتش باید از حداکثر فاصله ممکن صورت پذیرد و تا حد امکان از نازل ها و مانیتور های ثابت که نیاز به نفر ندارند, استفاده شود.
2- مخزن را با مقادیر بسیار زیاد آب تا زمان اطفاء کامل مخزن خنک نمایید.
3- آب را به طور مستقیم به محل نشت گاز یا ادوات ایمنی نصب شده روی مخزن نگیرید زیرا, ممکن است باعث یخ زدگی شود.
4- در صورت افزایش صدای نشت از ادوات ایمنی نصب شده بر مخزن یا مشاهده تغییر رنگ مخزن, به سرعت محل را ترک نمایید.
5- در آتش های بزرگ از این نوع سعی در استفاده از ادوات ثابت شود و بهتر است بعد از نصب این ادوات, مخزن را تا زمان سوختن کامل محتویات آن به حال خود رها کنید.
6- آگاه باشید که در هنگام وقوع پدیده انفجار ابر بخارات تکه های مخزن ممکن است به هر سمتی پرتاب شود لذا, نباید محوطه خارج از دایک مخزن محل امن در نظر گرفته شود.

No comments: