CN102897445A - 一种浮顶油罐的防火防爆系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用氮气惰化浮顶油罐罐顶一、二次密封件间的油气空间的防火防爆系统，在浮顶浮舱上设置氮气通入管和混合气体排出管，氮气通入管和混合气体排出管的内端均进入油气空间中，氮气通入管外端经第一单向阀和第一流量调节阀与富氮气体储罐相连，富氮气体储罐又与富氮气体产生装置相连；混合气体排出管外端经第二单向阀和第二流量控制阀与活性炭吸附装置相连接，活性炭吸附装置连接回收罐，油气空间中设置油气浓度测量仪，油气浓度测量仪连接油气浓度监控系统，若监控到油气空间中油气浓度达到爆炸发生的可能值，通入氮气，使油气空间的油气浓度下降，经氮气置换出的油气混合着氮气从混合气体排出管排出，达到防止油罐起火爆炸的功效。

Description

一种浮顶油罐的防火防爆系统

技术领域

本发明涉及浮顶油罐的防火防爆系统，特指一种用氮气惰化浮顶油罐罐顶一、二次密封件间的油气空间的防火防爆系统。

背景技术

浮顶油罐的安全问题中最严重的是燃烧爆炸事故。油罐的起火和爆炸事故不仅带来的是油品、油库设施的损失，而且极易造成人员的伤亡，甚至导致环境污染问题。油罐着火爆炸必须具备一定的点火源和到达爆炸浓度极限范围的油气混合物，防火防爆的基本措施就是使两个条件不能同时存在，防止爆炸性油气混合物产生的措施称为一次防护措施，消除点火源的措施称为二次防护措施。要完全避免或排除点火源是不可能的，防火防爆的第一要务应该是避免爆炸性混合气体的形成。所以浮顶油罐防火防爆技术的发展方向应该是降低混合气体中的油气浓度或者消除罐内油气空间。

不论是单盘式浮顶还是双盘式浮顶其浮顶的外边缘与罐壁板之间都有约250mm的环形间隙。此间隙是油罐浮顶上下运行的需要, 同时也是油罐浮顶散发油气的主要渠道。为阻止油气蒸发, 必须依靠密封装置来减少油品的蒸发损失。当前国内浮顶储罐浮盘密封圈由一次密封件和二次密封件组成，一次密封可采用机械密封或软密封，二次密封件安装在一次密封上部，二者之间存在较大油气空间。

浮顶油罐防火防爆有两种基本措施：防止形成爆炸性油气混合物的一次防护措施；消除点火源的二次防护措施。目前常用的一次防护措施有：淋水冷却、选用浅色强反光防腐涂料、安装反射隔热板等降低油罐内温差的措施；改进浮顶密封装置结构，减小油气空间的措施；在罐壁及罐顶设置额外的通风设备，如呼吸阀、安全阀等措施。这些措施都存在安全系数低、油气易挥发到大气中造成能源浪费和环境污染的缺点。

王振国，外浮顶油罐一二次密封油气空间火灾分析，消防科学与技术，2007，26（6）：654-655和郎需庆、高鑫等，降低大型浮顶储罐密封圈内油气浓度的研究，石油天然气学报，2008，30（2）：618-619，都提出了针对大型浮顶油罐防火防爆的一种措施：在一、二次密封装置之间安装惰性气体释放装置，当可燃气体达到爆炸临界点时自动向一、二次密封件之间通入惰性气体，抑制并冲淡可燃气体。这些措施虽然给出了可以尝试的发展方向，但仅限于理论，都没有给出具体的实施方案，也没有应用于实践中。

发明内容

本发明的目的是提供一种便于应用、安全且环保的用氮气惰化浮顶油罐罐顶一、二次密封件间油气空间的防火防爆系统。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：在浮顶油罐的浮顶浮舱上设置氮气通入管和混合气体排出管，氮气通入管和混合气体排出管的内端均进入浮顶油罐具有的油气空间中，氮气通入管的外端通过第一单向阀和第一流量调节阀与富氮气体储罐相连，富氮气体储罐又与富氮气体产生装置相连；混合气体排出管的外端通过第二单向阀和第二流量控制阀与活性炭吸附装置相连接，活性炭吸附装置连接回收罐，所述油气空间中设置油气浓度测量仪，油气浓度测量仪连接油气浓度监控系统，若监控到油气空间中的油气浓度达到爆炸发生的可能值，调节第一流量调节阀通入氮气，使油气空间的油气浓度下降，经氮气置换出的油气混合着氮气从混合气体排出管排出。

本发明中的氮气体产生装置包括空压机、中空纤维膜组件，所述空压机依次连接空气压入缓冲罐、过滤器和中空纤维膜组件，中空纤维膜组件的输出端经第二控制阀连接富氮气体储罐；中空纤维膜组件的输出端还连接在线氧分析仪，在中空纤维膜组件的输入管道和输出管道之间串接第一控制阀。

本发明采用上述技术方案后的有益效果是：

1、本发明在一、二次密封件之间设置油气浓度测量仪，可实时检测空间内的油气浓度；由油气浓度监控系统对空间内气体的危险程度进行判断，在适当时刻可通入定量的富氮气体，用氮气来置换油气空间的油气，使油气空间惰化，自动控制油气空间油气浓度，从而达到防止油罐起火爆炸的功效。

2、本发明采用膜法制氮气，通过控制空气压缩机的强度来控制得到的富氮气体的浓度，所用原料是取之不尽、用之不竭的空气，选用半透性中空纤维膜，利用气体在中空纤维膜中的渗透率不同，从空气中分离氮气，排出富氧空气，留下高纯度氮气，可分离得到纯度在93.0%－99.9%范围内的富氮气体，可以满足惰化需求。 

3、本发明由于所要处理的油气量较少，解吸的频率比较低，所以只需独立安装一套活性炭吸附装置，结构简单。

附图说明

图1是本发明浮顶油罐的防火防爆系统的结构图；

图2是图1中富氮气体产生装置18的结构图；

图中：1.二次密封件；2.一次密封件；3.油气浓度测量仪；4.氮气通入管；5.油气空间；6.流量调节阀；7.单向阀；8.单向阀；9.流量控制阀；10.混合气体排出管；11.空压机；12.缓冲罐；13.中空纤维膜组件；14.出口；15.过滤器；16.富氮气体储罐；17.控制阀；18.富氮气体产生装置；19.在线氧分析仪；20.控制阀；21.油罐管壁；22.压条；23.浮顶浮舱；24.回收罐；25.活性炭吸附装置。

具体实施方式

如附图1所示，浮顶油罐包括浮顶浮舱23、油罐管壁21、压条22、一次密封件2和二次密封件1。由一次密封件2、二次密封件1、压条22以及油罐管壁21、浮顶浮舱23围成环形油气空间5，一次密封件2和二次密封件1设置在浮顶浮舱23和油罐管壁21之间，用来密封环形油气空间5。在油气空间5沿周向均匀设置2-4个油气浓度测量仪3，用来实时检测空间内的油气浓度。

在浮顶浮舱23上安装两根可伸缩的软管，即氮气通入管4和混合气体排出管10，氮气通入管4和混合气体排出管10的内端都经浮顶浮舱23进入环形油气空间5中，其中，氮气通入管4的外端通过单向阀7和流量调节阀6与富氮气体储罐16相连，富氮气体储罐16又与富氮气体产生装置18相连，富氮气体储罐16中的富氮气体由富氮气体产生装置18产生。混合气体排出管10的外端通过单向阀8和流量控制阀9与活性炭吸附装置25相连接，活性炭吸附装置25连接回收罐24，活性炭吸附装置25经排空阀26连通大气。

如图2所示，氮气体产生装置18包括空压机11、中空纤维膜组件13等，采用空气为原料，利用气体膜分离制备高纯度氮气。空压机11依次连接空气压入缓冲罐12、过滤器15和中空纤维膜组件13，中空纤维膜组件13的输出端经控制阀20连接富氮气体储罐16，中空纤维膜组件13的输出端还连接在线氧分析仪19，在中空纤维膜组件13的输入管道和输出管道之间串接控制阀17。利用空压机11将空气压入缓冲罐12，空气经过滤器15除掉水蒸气和杂质后进入中空纤维膜组件13；空气在中空纤维膜组件13中分离成氧气和氮气，氧气从出口14排出，氮气进入在线氧分析仪19分析氧的含量，如氧含量超出要求，则开启控制阀17，将氮气再次通入中空纤维膜组件13，进行分离，直到氮气中氧的含量符合要求，则关闭控制阀17，开启控制阀20，将氮气存入氮气储罐16中。

油气浓度测量仪3连接油气浓度监控系统，油气浓度监控系统包括依次连接的信号放大电路、A/D转换电路、数据采集与预处理系统、电脑等（图中未画出）。油气浓度测量仪3输出的微弱电信号，经信号放大电路对信号进行预处理，使其转换为0-5V范围内变化的直流信号，加到A/D转换电路变换为数字信号，由数据采集与预处理系统进行数据采集处理，并将处理后的数据由通讯接口输入到电脑，电脑接收到信号后进行计算及结果显示，同时判断油气浓度是否有爆炸危险，若油气浓度监控系统监控到浓度达到爆炸发生的可能值，则控制报警装置报警，同时确定所需富氮气体数量，并通过调节流量控制阀6以一定的流量通入适量的氮气，用氮气来置换油气空间5的油气，使油气空间5的油气浓度下降，惰化，低于油气的爆炸下限，浮顶油罐无爆炸隐患。经氮气置换出的油气混合着氮气从混合气体排出管10，经单向阀8和流量控制阀9流入活性炭吸附装置25，油气被吸附后进入回收罐24，剩余气体经检验合格后由排空阀26排空。

Claims (2)

1.一种浮顶油罐的防火防爆系统，其特征是：在所述浮顶油罐的浮顶浮舱（23）上设置氮气通入管（4）和混合气体排出管（10），氮气通入管（4）和混合气体排出管（10）的内端均进入浮顶油罐具有的油气空间（5）中，氮气通入管（4）的外端通过第一单向阀（7）和第一流量调节阀（6）与富氮气体储罐（16）相连，富氮气体储罐（16）又与富氮气体产生装置（18）相连；混合气体排出管（10）的外端通过第二单向阀（8）和第二流量控制阀（9）与活性炭吸附装置（25）相连接，活性炭吸附装置（25）连接回收罐（24），所述油气空间（5）中设置油气浓度测量仪（3），油气浓度测量仪（3）连接油气浓度监控系统，若监控到油气空间（5）中的油气浓度达到爆炸发生的可能值，调节第一流量调节阀（6）通入氮气，使油气空间（5）的油气浓度下降，经氮气置换出的油气混合着氮气从混合气体排出管（10）排出。

2.根据权利要求1所述的一种浮顶油罐的防火防爆系统，其特征是：所述氮气体产生装置（18）包括空压机（11）、中空纤维膜组件（13），所述空压机（11）依次连接空气压入缓冲罐（12）、过滤器（15）和中空纤维膜组件（13），中空纤维膜组件（13）的输出端经第二控制阀（20）连接富氮气体储罐（16）；中空纤维膜组件（13）的输出端还连接在线氧分析仪（19），在中空纤维膜组件（13）的输入管道和输出管道之间串接第一控制阀（17）。

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