CN101985328B

CN101985328B - 外浮顶式石油储罐主动安全防护系统及防护方法

Info

Publication number: CN101985328B
Application number: CN201010271770A
Authority: CN
Inventors: 汪映标
Original assignee: SICHUAN WEITELONG FIRE FIGHTING EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: Vitalong Fire Safety Group Co Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: CN101985328A

Abstract

本发明公开了一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统及防护方法，通过向外浮顶式石油储罐的一、二次密封与罐壁之间形成的环形空间内充入二氧化碳气体作为惰化剂，将该环形空间内的氧气含量及可燃性混合气体含量控制在规定范围以内，原来的火灾危险空间变为惰性防护空间，使其不爆炸，不燃烧，解决了外浮顶式石油储罐在这个环形空间易受雷击、静电等引发油气爆炸的问题。

Description

外浮顶式石油储罐主动安全防护系统及防护方法

技术领域

本发明涉及一种消防安全防护系统，尤其是涉及一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统及防护方法。

背景技术

原油是易燃易爆危险品，原油储存有多种方式，但外浮顶式石油储罐已成为目前最常用的一种储罐。由于外浮顶式石油储罐的浮顶边缘与罐体内壁之间存在一、二次密封装置，在一、二次密封之间长期出现爆炸性气体和氧气的混合物，该空间属于爆炸危险区域。除去人为原因，受雷电、储罐自身产生的静电、火花等因素影响，很容易引发该密封空间的油气爆炸。世界各国大型浮顶石油储罐多次发生火灾及爆炸事件，造成了重大人员伤亡和财产损失，同时还造成了大面积的环境污染。

目前，大型石油储罐的消防手段主要是采用泡沫、水进行火灾事故抢险，少数发达国家在大型油罐上安装了气体灭火系统，但这些手段都局限于事后的应急处置，而未考虑事前预防。

而传统的泡沫灭火系统有以下缺点：

一、当火灾发生后泡沫灭火系统才启动，喷洒泡沫进行灭火。此法为被动抢险方式。

二、喷出的泡沫先聚集在罐壁与泡沫堰板之间，需要大概9分钟能集满，此后泡沫才能进入一、二次密封内开始灭火，时间延误会导致油料大范围燃烧，增大了密封处再次爆炸或连续爆炸的可能性，使灾情扩大化。

三、泡沫流动性差使得灭火效率较低。

四、灭火后大量泡沫聚集在浮顶上不易清理，会加重浮顶的载荷，甚至出现沉顶现象。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统及防护方法，利用二氧化碳作为惰性气体主动保护外浮顶式石油储罐一、二次密封之间环形空间的方法，将该空间的爆炸危险性控制在安全范围内，从而起到对该环形空间进行惰化保护的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统，包括控制拒，安装在石油储罐外，通过控制线与气体检测分析装置连接，气体检测分析装置安装在石油储罐的外浮顶上；在石油储罐的一、二次密封间的环形空间内设置二氧化碳专用喷头，气态二氧化碳管路通过金属软管与二氧化碳专用喷头连接。

在一、二次密封间的环形空间内还设置有吸气接头，吸气接头通过油气回收用气管与油气过滤回收装置连接。

本发明还提供了一种外浮顶式石油储罐主动安全防护方法，包括如下步骤：

将气体检测分析装置安装在石油储罐的外浮顶上，检测点设置在石油储罐的一、二次密封之间，利用气体检测分析装置对石油储罐的一、二次密封之间的环形空间的可燃性气体浓度和氧气浓度进行实时检测，并将检测结果反馈给控制柜；当检测到可燃性气体浓度和氧气浓度超过设定的浓度时，由控制柜发出指令，通过气态二氧化碳管路向该环形空间喷放气态二氧化碳；当环形空间可燃性气体浓度和氧气浓度回归到设定的浓度以内时，气态二氧化碳管路停止向环形空间喷放气态二氧化碳。

在向环形空间喷放气态二氧化碳的同时，还可通过控制柜启动油气过滤回收装置，对可燃性混合气体进行过滤回收处理。

所述控制柜还可与石油储罐原有的火灾报警系统联动，当发生灾情时，由控制柜发出指令打开灭火电动阀，将二氧化碳储存装置内储存的液态二氧化碳释放，直接对石油储罐内的着火区域进行灭火抢险。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：通过向外浮顶式石油储罐的一、二次密封与罐壁之间形成的环形空间内充入二氧化碳气体作为惰化剂，将该环形空间内的氧气含量及可燃性混合气体含量控制在规定范围以内，原来的火灾危险空间变为惰性防护空间，使其不爆炸，不燃烧，解决了外浮顶式石油储罐在这个环形空间易受雷击、静电等引发油气爆炸的问题。具体表现在：

一、本质安全：本发明所涉及的所有设备及仪器均为防隔装置且安装在石油储罐外，由控制柜远程控制，且在石油储罐内无任何电源线路，不会因电路故障引发次生灾害，做到本质安全。

二、主动保护：本发明利用二氧化碳作为惰化气体，因其流动性强，比空气重等特性在外浮顶式石油储罐一、二次密封间的环形空间形成一个惰性气囊，主动保护该环形空间，使该环形空间内的可燃性气体浓度和氧气浓度在规定浓度内，使其不燃烧、不爆炸，大大降低了该环形空间火灾发生的可能性。

三、快速高效：本发明所采用的方法能在最短时间内喷放液态二氧化碳进行灭火，响应时间短；二氧化碳流动性远高于泡沫，同时也能冷却储罐，所以二氧化碳的灭火效率远高于泡沫的灭火效率。

四、灭火后对石油储罐无影响：本发明采用的二氧化碳惰性气体对设备、石油储罐均无腐蚀作用，且灭火后余留的二氧化碳重量远低于泡沫的重量，大大减轻了浮顶受到的压力。

五、容易清理：以往灭火后大量的泡沫聚集在浮顶上不易清理，而本发明所采用的二氧化碳做为灭火剂就解决了这个问题，灭火后不需要对二氧化碳做任何处理，在自然条件下会自动消散。

六、环境影响：用泡沫灭火后大量的残留泡沫无法回收，对周边环境造成一定污染。而采用二氧化碳灭火其用量较少，远小于火灾本身释放的二氧化碳，对环境的影响较小。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本发明实施例一的系统原理图；

图2是本发明实施例二的系统原理图；

图3是本发明所涉及到的二氧化碳专用喷头安装图。

具体实施方式

实施例一：

一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统，如图1所示，包括：控制线1、控制柜2、管路3、手动阀4、二氧化碳储存装置5、总控阀6、二氧化碳专用喷头7、金属软管8、外浮顶9、油气过滤回收装置10、气体检测分析装置11、石油储罐12、油气回收用气管13、检测分析用气管14、二次密封15、吸气接头16、一次密封17、原油18、单向阀19、调节阀20、流量计21、二氧化碳惰化装置22、惰化电动阀23、灭火电动阀24。其中：

本外浮顶式石油储罐主动安全防护系统可控制一个或多个石油储罐12，并将控制柜2布置在合理位置便于人工操作，与石油储罐12原有火灾报警系统联动，对所涉及到的设备进行远程控制；将二氧化碳储存装置5布置在防火堤一侧；每个石油储罐12单独与一个二氧化碳惰化装置22、一套油气过滤回收装置10和一组气体检测分析装置11连接。

控制柜2安装在石油储罐12外，通过控制线1与气体检测分析装置11连接，气体检测分析装置11安装在石油储罐12的外浮顶9上，检测点在石油储罐12的一、二次密封之间，气体检测分析装置11对可燃性混合气体浓度进行实时监测，并将检测分析的结果通过控制线1反馈回控制柜2。控制柜2对本发明所涉及的设备和仪器进行远程控制，当发生灾情时由控制柜2控制二氧化碳储存装置5释放液态二氧化碳，经二氧化碳惰化装置22气化后转变成气态二氧化碳，输送到保护空间内置换可燃性混合气体，对其进行惰化保护。

二氧化碳储存装置5用于储存液态二氧化碳，与总控阀6连接，总控阀6通过管路3依次与手动阀4、惰化电动阀23、二氧化碳惰化装置22、流量计21、调节阀20和单向阀19连接，单向阀19通过金属软管8与二氧化碳专用喷头7连接。二氧化碳惰化装置22的作用是将液态二氧化碳转变成气态二氧化碳并输送到一、二次密封之间进行惰化保护。

在手动阀4和二氧化碳专用喷头7之间还设置有灭火电动阀24。

在石油储罐12内装有原油18，在原油和外浮顶之间设置有一次密封17，在一次密封17上部还设置有二次密封15，在一、二次密封间的环形空间内设置有吸气接头16，吸气接头16通过油气回收用气管13与油气过滤回收装置10连接，油气过滤回收装置10将被置换出的可燃性混合气体进行过滤回收处理。检测分析用气管14与气体检测分析装置11连接。

如图3所示，二氧化碳专用喷头7设置在一、二次密封间的环形空间内，能够在外浮顶式石油储罐12惰化操作时喷放气态二氧化碳，也能在外浮顶式石油储罐12密封圈上部着火时喷放液态二氧化碳进行灭火。

实施例二：

一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统，如图2所示，与实施例一的区别在于：省去了实施例一的管路3、手动阀4、二氧化碳储存装置5、总控阀6、单向阀19、二氧化碳惰化装置22、惰化电动阀23和灭火电动阀24，而增加了外接二氧化碳气体管路25、外接二氧化碳管路阀门26。实施例二不用二氧化碳储存装置5和二氧化碳惰化装置22提供二氧化碳气体，而采用在其它过程中产生的二氧化碳气体，通过外接二氧化碳气体管路25和外接二氧化碳管路阀门26将其输送到外浮顶式石油储罐12的一、二次密封之间的环形空间。

一种外浮顶式石油储罐主动安全防护方法，包括如下步骤：

将气体检测分析装置11安装在石油储罐12的外浮顶9上，检测点设置在石油储罐12的一、二次密封之间，利用气体检测分析装置11对石油储罐12的一、二次密封之间的环形空间的可燃性气体浓度和氧气浓度进行实时检测，并将检测结果反馈给控制柜2；

当检测到可燃性气体浓度和氧气浓度超过设定的浓度时，由控制柜2发出指令，通过气态二氧化碳管路向该环形空间喷放气态二氧化碳；当该环形空间可燃性气体浓度和氧气浓度回归到设定的浓度以内时，气态二氧化碳管路停止向该环形空间喷放气态二氧化碳；

为了有效地回收利用环形空间内的可燃性混合气体，在向该环形空间喷放气态二氧化碳时，可通过控制柜2启动油气过滤回收装置10，对可燃性混合气体进行过滤回收处理。

如此循环往复，始终将该环形空间内的可燃性气体浓度和氧气浓度控制在规定范围内，即使出现点火源（如雷电等）也不会使该环形空间发生燃烧或爆炸事故，实现外浮顶式石油储罐12运行的本质安全。

为了有效地利用进行灭火抢险，外浮顶式石油储罐主动安全防护系统还可与石油储罐12原有的火灾报警系统联动，发生灾情时，由控制柜2发出指令打开灭火电动阀24，将二氧化碳储存装置5内储存的液态二氧化碳释放，直接对石油储罐12内的着火区域进行灭火抢险。

Claims

1.一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统的防护方法，其特征在于：所述防护系统包括控制柜，安装在石油储罐外，通过控制线与气体检测分析装置连接，气体检测分析装置安装在石油储罐的外浮顶上；在石油储罐的一、二次密封间的环形空间内设置二氧化碳专用喷头，气态二氧化碳管路通过金属软管与二氧化碳专用喷头连接；在一、二次密封间的环形空间内还设置有吸气接头，吸气接头通过油气回收用气管与油气过滤回收装置连接；所述气态二氧化碳管路包括二氧化碳储存装置，与总控阀连接，总控阀通过管路依次与手动阀、惰化电动阀、二氧化碳惰化装置、流量计、调节阀和单向阀连接，单向阀通过金属软管与二氧化碳专用喷头连接；在手动阀和二氧化碳专用喷头之间还设置有灭火电动阀；

所述防护方法包括如下步骤：将气体检测分析装置安装在石油储罐的外浮顶上，检测点设置在石油储罐的一、二次密封之间，利用气体检测分析装置对石油储罐的一、二次密封之间的环形空间的可燃性气体浓度和氧气浓度进行实时检测，并将检测结果反馈给控制柜；

当检测到可燃性气体浓度和氧气浓度超过设定的浓度时，由控制柜发出指令，通过气态二氧化碳管路向该环形空间喷放气态二氧化碳；当环形空间可燃性气体浓度和氧气浓度回归到设定的浓度以内时，气态二氧化碳管路停止向环形空间喷放气态二氧化碳。

2.根据权利要求1所述的外浮顶式石油储罐主动安全防护系统的防护方法，其特征在于：在向环形空间喷放气态二氧化碳的同时，还可通过控制柜启动油气过滤回收装置，对可燃性混合气体进行过滤回收处理。

3.根据权利要求1或2所述的外浮顶式石油储罐主动安全防护系统的防护方法，其特征在于：所述控制柜还与石油储罐原有的火灾报警系统联动，当发生灾情时，由控制柜发出指令打开灭火电动阀，将二氧化碳储存装置内储存的液态二氧化碳释放，直接对石油储罐内的着火区域进行灭火抢险。