浅谈空分装置防雷和接地设计注意事项

黄华东（林德工程（杭州）有限公司,杭州 310012）

浅谈空分装置防雷和接地设计注意事项

黄华东
（林德工程（杭州）有限公司,杭州 310012）

摘 要：近几年随着煤化工的快速发展，空分装置也往大规模方向发展，防雷和接地设计的可靠性将直接影响着装置运行的稳定性，合理的设计可以为企业避免雷电带来的损失。在严格执行国家关于防雷和接地的相关标准前提下，通过优化设计，完善设计，以应对不同的项目方案。以下本文对空分装置防雷和接地应注意的事项进行了简要的分析。

关键词：空分装置；防雷和接地；注意事项

防雷和接地已经越来越受到人们的重视，空分装置在防雷和接地方面的优化设计不仅能够保证空分装置的安全运行，还能够保证设备系统的正常生产功能，为企业避免不必要的损失，提高企业的经济效益，空分装置的防雷和接地要注意采用最优化的防雷接地和防静电接地的措施，避免发生失误造成损失。科学技术的不断发展，防雷和接地的手段也在不断地提高，给企业的防雷和接地设计带来了新的活力，但在设计时要注意一些问题。

1 空分装置的介绍和应用

1.1 空分装置的介绍

空分装置是指工业上用来把空气中的各组成部分气体分离出来的整套设备，主要是生产为工业上提供所需的不同纯度的氧气、氮气、氩气、稀有气体等气体。一般说来，空分装置主要给大型钢铁厂和石化厂配套，分离出来的氧气、氮气、氩气等直接通过管道供给钢铁或者石化相关所需。除此之外，空分装置还提供液氧液氮液氩等液体产品。

1.2 空分装置的应用

空分装置目前主要应用于还原法炼铁或熔融法炼铁的冶炼钢铁行业，为城市及居民提供能源所涉及到的行业，保护气用于电子、玻璃、光伏、化纤等行业，同时造纸行业用来做漂白剂的气体也少不了空分装置的参与。在国防工业，空分装置主要为氢氧发动机、航空等提供稀有气体等，另外机械工业制造中所需的工业气体也是必不可少的。目前看来空分装置有向大型以及超大型的现代工业方面，以及以煤为原料生产甲醇等的大化工行业以及运用富氧曝气进行污水处理的排污行业等发展的趋势。

2 空分装置的防雷设计注意事项

整套空分装置大多数金属设备都布置在室外，很易受雷雨天气的影响，并且任何地方雷雨的自然现象都是不可避免的。没有合理的防雷设计，每次雷击后，现场装置的仪表、变送器、DCS卡件、抗过压和抗过流能力不强的半导体集成模块、微处理系统的高精度的微电子设备、电气相关仪表等都会容易不同程度的受损，进而导致生产停机，影响向相关上下游客户的供气、供液。虽然每套空分装置都有防雷措施，但其防雷措施的设计及施工都需严格执行标准，并优化完善。空分工厂内各类建、构筑物的防雷措施应符合GB50057的规定。氧气生产、储配系统的建、构筑物和高度在1.5m以上的吸风筒，属第三类防雷建、构筑物。室外空分装置防雷接地和冷箱内主要设备防静电接地应分别设置。

3 空分装置防静电接地设计注意事项

3.1 空分装置冷箱的防静电接地注意事项

冷箱主要指空分装置冷箱内以及与冷箱相连的膨胀机冷箱和低温泵箱内的设备、管道和阀门。

冷箱内主要设备的外壳和管道都是金属制品。冷箱内设备和管道采用焊接连接的，就防静电接地的意义上应视为一个导电整体。设备的支撑底座和设备之间采用金属螺栓连接，则金属螺栓可兼做底座和设备之间的静电连接用。冷箱内设备多是压力容器，其静电接地宜通过相应的支撑底座来实现。支撑底座上应设有专用的静电接地端子，准备连接多股铜芯电线。

冷箱可以通过下塔底座实现主要设备和管道的防静电接地。下塔底座上应沿底座外围均匀或对称布置接地点，数量不应少于两处，间距不应大于30m。

冷箱内的氧气（包括液氧）设备、管道、阀门上的法兰连接和螺纹连接处，应采用金属导线跨接，其跨接电阻应小于0.03Ω。这些设备、管道和阀门经常出现在液氧泵泵箱、液氩泵泵箱和膨胀机冷箱内。其他设备、管道和阀门用金属法兰连接且用金属螺栓紧固的，金属螺栓可兼做被固定物体的静电连接用。

3.2 空分装置冷箱外管道的防静电接地注意事项

冷箱的外管路也是十分重要的一部分，它是由气路、水路、油路等部分组成的。对于防静电接地这一环节是不可缺少的，合理的防静电接地确保使整个空分装置的运行稳定可靠，避免冷箱外管道的气体、液体、油等因静电而引起一系列不可预测的事故。管道在进出装置区处、不同爆炸危险环境的边界、管道分支处均应进行静电接地。长距离无分支管道应每隔100m与静电接地体可靠连接。平行管道净距小于100mm 时，应每隔20m加跨接线。当管道交叉且净距小于100mm 时，应加跨接线。

氧气管道应设置导除静电的接地装置，并应符合下列规定：

（1）厂区架空或地沟敷设的管道，在分岔处或无分支管道每隔80m～100m处，以及与架空电力电缆交叉处应设接地装置；

（2）进、出车间或用户建筑物处应设接地装置；

（3）直接埋地敷设管道应在埋地之前及出地后各接地一次；

（4）车间或用户建筑物内部管道应与建筑物的静电接地干线相连接；

氧气（包括液氧）和氢气设备、管道、阀门上的法兰连接和螺纹连接处，应采用金属导线跨接，其跨接电阻应小于0.03Ω。其他管线，当金属法兰采用金属螺栓或卡子紧固时，一般可不必另装静电连接线，在腐蚀条件下，应保证至少有两个螺栓或卡子间具有良好的导电接触面。

工艺管道的蒸汽加热伴管，除利用金属丝捆扎连接外，应在伴管进汽口、回水口处与工艺管道等电位连接。

风管及保温层的保护罩当采用薄金属板制作时，应咬口并利用机械固定的螺栓等电位连接。

金属管道中间的非导体管段，除需做特殊防静电处理外，两端的金属管应分别与接地干线相连，或用16mm2的铜芯软绞线跨接后接地。非导体管段上的所有金属件均应接地。

管道之间以及管道与设备、阀门之间的连接法兰，采用金属跨接线并以螺栓紧固时，连接线宜选用不小于6mm2的多股铜芯绝缘电线，其长度应留有不小于100mm的裕度。其跨接型式、法兰连接板(如需要)和金属接地板（如需要）的做法由管道专业设计。在管壁上焊接金属接地板时，不得降低和损伤管道强度。也可利用管道的固定式支座进行静电接地。

当金属管段已作阴极保护时，不能再采取静电接地措施。

3.3 空分装置充装站的防静电接地注意事项

空分装置充装站在空分装置体系中是十分重要的，空分装置生产的液体氧气、液体氮气和液体氩气等就通过充装站从储罐向槽车进行充装。充装站主要由充装平台、低温管路以及汽化器等部分组成。对空分装置充装站进行防静电接地保护应遵照《GB 16912-2008 深度冷冻法生产氧气及相关气体安全技术规程》4.7.1，氧气灌充台应设导除静电的接地装置。具体做法可参照标准图集CD90B4-88。

3.4 空分装置储罐的防静电接地注意事项

空分装置储罐在空分装置体系中具有关键地位。要供给客户的液体都事先储存在储罐内，一旦储罐出问题，将直接影响向客户的供液，所以储罐接地的可靠性至关重要。储罐中的金属构件如金属外壳如果接地不良，就会变成孤立导体，一旦受雷电袭击将导致重大事故的发生，并将直接中断向客户的供液，损失将非常大。直径大于或等于2.5m 及容积大于或等于50m3的储罐设备，其接地点不应少于两处，接地点应沿设备外围均匀布置，其间距不应大于30m。

4 结语

空分装置与钢铁、石化等工业领域息息相关，近几年随着工业的快速发展，空分装置的重要性日益突出，但是在防雷和接地方面的一些不足使得工厂的效率和利益受到不同程度的影响。因此在对空分装置防雷和接地设计时，应该对以前设计上的不足进行改进和创新，使装置更加合理、安全，避免了事故的发生，使人们的安全得到了保障，同时为工厂创造了更大的经济效益。

参考文献：

[1]李祥超等编著.防雷工程设计与实践[M].气象出版社.

[2]刘刚等编著.防雷与接地技术概论[M].华南理工大学出版社. [3]李景禄等编著.现代防雷技术[M].中国水利水电出版社.