CN102417081A

CN102417081A - 外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统及防护方法

Info

Publication number: CN102417081A
Application number: CN2011102104976A
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: 2011-07-26
Filing date: 2011-07-26
Publication date: 2012-04-18
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: CN102417081B

Abstract

本发明公开了外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统及防护方法，包括控制系统、气体检测分析仪和惰性介质发生系统，所述控制系统与气体检测分析仪连接，所述气体检测分析仪通过检测分析用气管与石油储罐的一、二次密封空间连通，所述惰性介质发生系统与设置在石油储罐的一、二次密封空间内的微水雾发生器连接，所述惰性介质发生系统包括通过高压水泵与微水雾发生器液体输入端连通的储水箱以及通过选择阀与微水雾发生器气体输入端连通的惰性气体储存装置。本发明通过向石油储罐的一、二次密封空间充入具有惰性介质的微水雾，将该密封空间内的油气混合物含量控制在设定范围以内，解决了外浮顶式石油储罐密一、二次密封空间易爆炸的问题。

Description

外浮顶式石油储罐微水雾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，尤其是涉及外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统及防护方法。

背景技术

原油有多种储存设备，外浮顶式石油储罐是目前世界上应用最广泛技术最成熟的石油储罐。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，因为总是会有密封不严的情况，所以一、二次密封空间的油气和空气中的氧气混合，形成易燃易爆的油气混合物。恐怖袭击、纵火、静电、地震、打火、雷电等因素影响使油气混合物达到爆炸极限时，极易引发爆炸。世界各国大型浮顶石油储罐多次发生火灾及爆炸事件，造成巨大的人员伤亡和财产损失的同时，还产生了严重环境污染。

目前，大型石油储罐的消防手段主要采用泡沫、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。

传统的泡沫灭火系统有以下缺点：

1、当火灾发生后泡沫灭火系统启动，通过喷洒泡沫实施灭火。

2、喷出的泡沫约9min集满罐壁与堰板间的空隙，此后泡沫才能进入一、二次密封空间，实施灭火，时间延迟会导致油气大面积燃烧，甚至形成爆炸。

3、泡沫流动性差使得灭火效率较低。

4、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。

同样，现有的冷却水灭火系统也存在以下缺点：

1、当发生初期火灾时，控制系统打开相应石油储罐雨淋阀，并自动控制消防泵，向消防给水管网供水，罐顶全方位安装的喷头管道对着火罐实施灭火。会加重浮顶的载荷，可能引起沉顶危险。

2、石油火灾，特别是高温密闭石油储罐火灾，如直接用水扑救，会引起石油沸溢和喷溅现象，易导致火灾迅速蔓延，造成更严重的火灾。

为了克服上述问题，本申请人申请了一种外浮顶式石油储罐主动安全防护系统及防护方法（CN101985328A），其公开了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，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，改变原来环形空间爆炸极限，从而解决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。然而该防护系统仍然存在以下缺点：

1、采用二氧化碳作为惰化气体来维持环形空间的惰化气氛，但是二氧化碳会导致温室效应、全球气候变暖、冰川融化、海平面升高，其使用致使大气中二氧化碳浓度不断增加，有悖于《联合国气候变化框架公约的京都议定书》的思想和要求；

2、在实际使用中，每个大型石油储罐密封情况各异，也不可能完全密封，不同储罐维持惰化气氛的时间就会有差别，采用二氧化碳作为惰化气体来维持环形空间的惰化气氛容易使储罐区二氧化碳浓度偏高，从而威胁工作人员安全；

3、二氧化碳储存装置内为液态二氧化碳，其在通入石油储罐的一、二次密封空间内之前须经过惰化装置形成气态二氧化碳，而气态二氧化碳虽然能够降低密封空间内可燃性气体浓度和氧气浓度，但是其未有能够降低石油储罐环境温度的作用；

4、对于液态二氧化碳的运输成本很高。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术的不足，为石油储罐一、二次密封空间提供一种经济实用、安全环保的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统。

本发明的是通过如下技术方案来实现以上目的的：

外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，包括控制系统、气体检测分析仪和惰性介质发生系统，所述控制系统与气体检测分析仪连接，所述气体检测分析仪通过检测分析用气管与石油储罐的一、二次密封空间连通，其特征在于：所述惰性介质发生系统与设置在石油储罐的一、二次密封空间内的微水雾发生器连接，所述惰性介质发生系统包括通过高压水泵与微水雾发生器液体输入端连通的储水箱以及通过选择阀与微水雾发生器气体输入端连通的惰性气体储存装置。

本发明所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其所述惰性气体储存装置内的惰性气体为氮气。

本发明所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其所述储水箱与净化水装置连接。

本发明所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其在所述储水箱与高压水泵之间设置有水灭火剂箱。

本发明所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其在所述惰性气体储存装置和高压水泵的出口端分别设置有与控制系统连接的信号检测反馈机构。

本发明所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其所述高压水泵与选择阀分别与控制系统连接，控制系统通过对高压水泵和选择阀的控制，能调整微水雾发生器不同的气液比。

外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）、气体检测分析仪实时监测石油储罐一、二次密封空间内的油气混合物浓度，并将监测结果反馈给控制系统；

2）、当检测到油气混合物浓度超过设定浓度时，控制系统控制微水雾发生器向石油储罐一、二次密封空间内喷放具有惰性介质的微水雾，稀释所述密封空间内的油气混合物，以维持该空间惰化气氛，将该密封空间内的油气混合物浓度控制在安全范围；

3）、当外浮顶式石油储罐一、二次密封空间的温度过高时，可通过控制系统调整输入微水雾发生器水压和气压的变化，改变微水雾的粒径，可连续喷放微水雾对该密封空间进行冷却降温；

4）、当外浮顶式石油储罐一、二次密封空间发生火灾时，通过控制系统调整输入微水雾发生器水压和气压的变化，将微水雾的粒径加大变成细水雾，实施灭火。

本发明所述外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其在所述步骤2）中，所述微水雾发生器有两个独立的输入端，气体和液体分别通过相互独立的管道接入微水雾发生器；气体和液体在微水雾发生器中生成微水雾，直接喷入外浮顶式石油储罐一、二次密封空间，稀释该密封空间内的油气混合物，将该空间内的油气混合物浓度控制在安全范围。

本发明所述外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其所述经惰性气体储存装置产生的惰性气体依次经过总控阀、选择阀、气流管道接入微水雾发生器气体输入端；自来水经净化水装置后，通过储水箱、液流管道接入微水雾发生器液体输入端，两者在微水雾发生器中进行混合并被雾化。

本发明所述外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其在所述步骤1）中，气体检测分析仪的分析气管头直接安装在石油储罐一、二次密封空间内，通过分析气管头将石油储罐一、二次密封空间内的气体输送至气体检测分析仪，气体检测分析仪将油气混合物浓度与设定值进行自动比较，将比较结果反馈给控制系统,实现实时分析与监测。

本发明通过向外浮顶式石油储罐的一、二次密封空间充入具有惰性介质的微水雾，将该密封空间内的油气混合物含量控制在设定范围以内，原来的易燃易爆空间变为阻燃隔爆空间，解决了外浮顶式石油储罐密一、二次密封空间受雷击、静电等因素影响易引发油气混合物爆炸的问题。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用微水雾作为惰化介质，比空气重的特点使其在外浮顶式石油储罐一、二次密封空间形成一个惰性带，控制该密封空间油气混合物浓度，主动抑燃阻爆，缩小爆炸极限范围，极大地提高了该密封空间的主动安全防护性能。

2、由于采用了微水雾发生器，用于起惰化作用的惰化介质是氮气和水混合后由微水雾发生器喷出，并且通过控制系统对高压水泵和选择阀的控制，能调整微水雾发生器不同的气液比，从而形成用于惰化的微水雾或用于灭火的细水雾，而且采用水雾的形式，能够对石油储罐的环境温度进行降温。

3、本发明使用净化去离子水作为惰化和灭火介质，制取简单，可再生使用，是目前最具有价格优势的灭火剂。

4、由于惰性介质中加入了去离子水，通过去离子水能够有效对石油储罐一、二次密封空间内的油雾起到吸附带走作用。

5、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，由控制系统远程控制，且在石油储罐内无带电线路，不会因电路故障引发火灾，达到石油储罐本质安全的目的。

6、本发明是将微水雾发生器直接安装在石油储罐一、二次密封空间内，具有响应时间快，扑救火灾效果显著的特点。同时，微水雾流动性远高于泡沫，有较高的冷却降温和吸收阻隔热辐射作用，使其灭火效率远高于泡沫的灭火效率。

7、使用泡沫灭火后有大量残留物无法回收，对环境造成污染，而是用二氧化碳作为惰性介质，其也会对环境造成影响，使用净化去离子水作为惰化介质和灭火剂，对石油储罐无腐蚀，洁净环保无残留。

8、使用泡沫灭火后的残留物不易清洁，以水为介质灭火后无任何残留物，水灭火剂通过石油储罐本身的排水管道顺利排出，免人工清洁，极大地降低了劳动强度。

附图说明

图1是本发明实施例系统结构示意图。

图2是本发明实施例微水雾发生器安装示意图。

图中标记：1是控制线，2是控制系统，3是水灭火剂箱、4是净化水装置，5是储水箱，6是惰性气体储存装置，7是总控阀，8是液流管道，9是气流管道，10是选择阀，11是高压水泵，12是微水雾发生器，13是石油储罐浮顶，14是气体检测分析仪，15是检测分析用气管，16是分析气管头，17是二次密封，18是一次密封，19是石油。

具体实施方式

下面结合附图来详细描述依据本发明所提供的外浮顶式石油储罐主动安全防护系统的具体结构。

如图1和2所示，一种外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，该实施例中本系统可同时对一个或多个石油储罐的一、二次密封空间进行保护，在所述石油储罐内装有石油19，在石油与石油储罐浮顶13之间设置有一次密封18，在一次密封18上部还设置有二次密封17。该微水雾安全防护系统包括置于石油储罐外的控制系统、气体检测分析仪和惰性介质发生系统，控制系统与石油储备中心原有火灾报警系统联动，对所涉及到的设备进行远程控制。

所述控制系统2与置于石油储罐外的气体检测分析仪14通过控制线1连接，所述气体检测分析仪14通过检测分析用气管15与石油储罐的一、二次密封空间连通，在所述检测分析用气管15置于石油储罐一、二次密封空间内一端设置有分析气管头16。气体检测分析仪对油气混合物浓度进行实时监测，并将检测分析的结果通过控制线反馈至控制系统。

所述惰性介质发生系统与设置在石油储罐的一、二次密封空间内的微水雾发生器12连接，所述惰性介质发生系统包括通过高压水泵11与微水雾发生器12液体输入端连通的储水箱5以及通过选择阀10与微水雾发生器12气体输入端连通的惰性气体储存装置6，其中，所述储水箱5与净化水装置4连接，所述惰性气体储存装置6内的惰性气体为氮气；在所述惰性气体储存装置6和高压水泵11的出口端分别设置有与控制系统2连接的信号检测反馈机构，所述高压水泵11与选择阀10分别与控制系统2连接，控制系统通过对高压水泵和选择阀的控制，能调整微水雾发生器不同的气液比，从而形成用于惰化的微水雾或用于灭火的细水雾。

在所述储水箱5与高压水泵11之间设置有水灭火剂箱3，在所述惰性气体储存装置6与选择阀10之间设置有总控阀7。

本发明所述的控制系统，是微水雾安全防护系统的控制中枢，其主要功能是：

1. 接收到气体检测分析仪的启动信号后，启动惰性气体储存装置、净化水装置、高压水泵和微水雾发生器工作，产生微水雾，稀释石油储罐一、二次密封空间油气混合物浓度，实现密封空间稀释惰化。相反，接受到停止信号后，中断以上装置工作，停止喷放微水雾，密封空间维持惰化状态；

2. 控制系统与石油储备中心原有的火灾报警系统联动，接收到灭火控制信号后，启动自来净化水装置、高压水泵、微水雾发生器和水灭火剂箱工作，调整微水雾发生器水雾气液比，产生细水雾，实施灭火；

3. 微水雾安全防护系统安装调试完后，应设定并显示惰化状态时管道的正常流量，当一个或多个微水雾发生器发生堵塞等故障时，控制系统发出声光报警信号。

外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，包括以下步骤：

1）、气体检测分析仪实时监测石油储罐一、二次密封空间内的油气混合物浓度，并将监测结果反馈给控制系统。

在所述步骤1）中，气体检测分析仪的分析气管头直接安装在石油储罐一、二次密封空间内，通过分析气管头将石油储罐一、二次密封空间内的气体输送至气体检测分析仪，气体检测分析仪将油气混合物浓度与设定值进行自动比较，将比较结果反馈给控制系统,实现实时分析与监测。

2）、当检测到油气混合物浓度超过设定浓度时，控制系统控制微水雾发生器向石油储罐一、二次密封空间内喷放具有惰性介质的微水雾，稀释所述密封空间内的油气混合物，以维持该空间惰化气氛，将该密封空间内的油气混合物浓度控制在安全范围。

在所述步骤2）中，所述微水雾发生器有两个独立的输入端，所述经惰性气体储存装置产生的惰性气体依次经过总控阀、选择阀、气流管道接入微水雾发生器气体输入端；自来水经净化水装置后，通过储水箱、液流管道接入微水雾发生器液体输入端；气体和液体在微水雾发生器中生成微水雾，直接喷入外浮顶式石油储罐一、二次密封空间，稀释该密封空间内的油气混合物，将该空间内的油气混合物浓度控制在安全范围。

3）、当外浮顶式石油储罐一、二次密封空间的温度过高时，可通过控制系统调整输入微水雾发生器水压和气压的变化，改变微水雾的粒径，可连续喷放微水雾对该密封空间进行冷却降温。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，包括控制系统、气体检测分析仪和惰性介质发生系统，所述控制系统与气体检测分析仪连接，所述气体检测分析仪通过检测分析用气管与石油储罐的一、二次密封空间连通，其特征在于：所述惰性介质发生系统与设置在石油储罐的一、二次密封空间内的微水雾发生器连接，所述惰性介质发生系统包括通过高压水泵与微水雾发生器液体输入端连通的储水箱以及通过选择阀与微水雾发生器气体输入端连通的惰性气体储存装置。

2.根据权利要求1所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其特征在于：所述惰性气体储存装置内的惰性气体为氮气。

3.根据权利要求1或2所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其特征在于：所述储水箱与净化水装置连接。

4.根据权利要求3所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其特征在于：在所述储水箱与高压水泵之间设置有水灭火剂箱。

5.根据权利要求4所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其特征在于：在所述惰性气体储存装置和高压水泵的出口端分别设置有与控制系统连接的信号检测反馈机构。

6.根据权利要求4所述的外浮顶式石油储罐微水雾安全防护系统，其特征在于：所述高压水泵与选择阀分别与控制系统连接，控制系统通过对高压水泵和选择阀的控制，能调整微水雾发生器不同的气液比。

7.外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其特征在于：包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其特征在于：在所述步骤2）中，所述微水雾发生器有两个独立的输入端，气体和液体分别通过相互独立的管道接入微水雾发生器；气体和液体在微水雾发生器中生成微水雾，直接喷入外浮顶式石油储罐一、二次密封空间，稀释该密封空间内的油气混合物，将该空间内的油气混合物浓度控制在安全范围。

9.根据权利要求7或8所述外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其特征在于：所述经惰性气体储存装置产生的惰性气体依次经过总控阀、选择阀、气流管道接入微水雾发生器气体输入端；自来水经净化水装置后，通过储水箱、液流管道接入微水雾发生器液体输入端，两者在微水雾发生器中进行混合并被雾化。

10.根据权利要求9所述外浮顶式石油储罐微水雾安全防护方法，其特征在于：在所述步骤1）中，气体检测分析仪的分析气管头直接安装在石油储罐一、二次密封空间内，通过分析气管头将石油储罐一、二次密封空间内的气体输送至气体检测分析仪，气体检测分析仪将油气混合物浓度与设定值进行自动比较，将比较结果反馈给控制系统,实现实时分析与监测。