CN103041525B - 一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法，将浮盘顶面划分成灭火单元模块，沿浮盘密封圈处每隔≤60m划分一个灭火单元模块，浮盘顶面的所有灭火单元模块组成一个灭火分区；设置光纤光栅火灾自动探测报警器和光纤光栅信号处理器；设置冷气溶胶灭火剂发生装置；安装冷气溶胶灭火剂喷洒管道；检测数据回传给光纤光栅信号处理器；经识别、判断、确认后启动灭火装置，释放冷气溶胶灭火剂，冷气溶胶灭火剂经专用喷洒管道喷向一次密封与二次密封构成的密封空间内，实施灭火。报警设备、灭火装置以及安装的附件辅料都具有耐温、防水、防腐、机械防护等功能。能满足油罐的恶劣环境和防爆要求。体积小、重量轻，使用数量少，保护范围大。

Description

一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法

技术领域

本发明属于消防灭火技术领域，尤其涉及一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法。适用于大型、超大型浮顶储油罐使用。

背景技术

在能源危机的大背景下，作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源消费大国。基本能源消费占世界总消费量的I/10，仅次于美国，居世界第二位。随着我国石油化工工业的发展及国家原油战略储备库项目的实施，油罐的大型化将成为发展的必然趋势。国外原油的安全储备用量是90天，长的更是到达150天，而我国现在的储备能力仅有15天，国家的近期目标是达到30天。为了达到上述目标，将会建设更多个的大型浮顶储油罐。

我国由于起步较晚，上万吨的大型原油储罐并不多，经过近两年的发展，目前我国容积在10万m³以上的原油储罐已有数百台,容积15万m³也有10余台.大型浮顶储罐储量很大，潜在危险性高，一旦发生火灾事故，损失将十分惨重。浮顶油罐可能发生两种不同形式的火灾，即密封部位的火灾和全液面火灾。全液面火灾，发生的概率极小，一旦发生到目前为止也没有有效的灭火方式；密封部位的火灾，特别针对大型原油浮顶储罐的特点分析后发现，一次密封和二次密封之间与罐壁之间的空间火灾发生频率最高。绝大多数大型浮顶储油罐的火灾发生于此部位。因此，二次密封内空间的消防安全便成为此类储罐的安全防护重中之重。

我国已经开发出一种高可靠性的分布式在线监测系统——光纤光栅感温火灾探测系统，采用先进的通讯技术、微处理器技术、数字化温度传感技术。据报导该系统的开发研制在油罐群的油罐顶及油罐内经多次反复试验、能完整安全地把数据传送至监视终端。因此，该系统是一种高可靠性的分布式在线监测系统。

所述的光纤光栅火灾自动探测报警系统和灭火控制系统，能实时传递火灾报警信息。系统会跟据温度上升的快慢程度，给出不同的报警信号，分别启用火灾报警装置或灭火装置。当发生火灾时，提供报警并准确确定起火点位置，指导消防工作。

发明内容

本发明的目的，就是为这种大型、超大型浮顶储油罐提供量身定做的一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法。

本发明的技术方案是：

研发一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法，包括划分灭火单元模块；设置光纤光栅火灾自动探测报警器和光纤光栅信号处理器；设置冷气溶胶灭火剂发生装置；安装冷气溶胶灭火剂喷洒管道；发生火灾时检测到火灾报警信号，灭火控制器启动；释放冷气溶胶灭火剂和实施灭火几个步骤；

其特征是：

所述的划分灭火单元模块，是将大型浮顶储油罐的每个浮盘顶面划分成多个灭火单元模块，沿大型浮顶储油罐的浮盘密封圈处每隔≤60m划分一个灭火单元模块，每个浮盘顶面的所有灭火单元模块组成一个灭火分区；

所述的设置光纤光栅火灾自动探测报警器和光纤光栅信号处理器，是指在大型浮顶储油罐的浮盘密封圈处，每隔≤6.0m设置一个光纤光栅火灾自动探测报警器；光纤光栅火灾自动探测报警器与大型浮顶储油罐罐内壁的一次密封、二次密封所围成的密封空间相连通；检测数据经专用光纤同步回传给设置于控制室内的光纤光栅信号处理器；信息传输至值班室的安全控制主机显示屏上；

所述的设置冷气溶胶灭火剂发生装置，是指在大型浮顶储油罐的浮盘密封圈处，每隔≤60m设置一个放置冷气溶胶灭火剂发生装置的柜体；冷气溶胶灭火装置通过专用管路与大型浮顶储油罐罐内壁的一次密封、二次密封所围成的密封空间相连通；

所述的安装冷气溶胶灭火剂喷洒专用管路，是指在大型浮顶储油罐的浮盘每一个灭火单元模块的紧贴油罐二次密封的上表面，敷设一根主管，主管包括一段从柜体到密封圈的直管段和三通连接的沿密封圈走向的两段弧形侧管，弧形侧管单根长度≤30m，主管直径DN16～DN32；弧形侧管的弧形外侧按需丝接灭火剂喷洒支管，支管长度在10～15cm，支管直径≤DN16；支管末端设置外丝，与专用喷嘴相连；

所述的专用喷嘴由连接在支管处的金属软管，与一次密封和二次密封用的改进型公用紧固螺栓构成；改进型公用紧固螺栓兼具原有的紧固功能，又具有冷气溶胶灭火剂喷洒的通路的新功能；

所述的改进型公用紧固螺栓，是圆钢车削的特制厚壁管件，管壁外周设置用作紧固用的外丝，将大型浮顶储油罐罐内壁的一次密封、二次密封壁紧固连接；管内腔设置内丝与喷洒支管处金属软管的外丝连接，金属软管与罐体等电位连接，形成伸入油罐罐内壁与一次密封、二次密封所围成的密封空间内的灭火剂喷洒专用通道；

所述的专用喷嘴内设置具有单向密封作用的耐油气腐蚀的楔形柔性活塞；

所述的发生火灾时检测到火灾报警信号，灭火控制器启动，是指光纤光栅火灾自动探测报警器检测到的数据反馈给设置于控制室的光纤光栅信号处理器，经光纤光栅信号处理器识别、判断、确认后，如系发生火灾报警信号，则向灭火控制器发出启动指令；

或值班人员从现场显示屏上发现浮盘发生火灾报警后，手动按下启动按钮向灭火控制器发出启动指令；

所述的释放冷气溶胶灭火剂和实施灭火，是指冷气溶胶剂发生装置接获启动指令后，释放的冷气溶胶和惰性气体混合物；经过喷洒主管、支管、专用喷嘴，喷洒到一次密封与二次密封构成的密封空间内，实施灭火。

上述的灭火方法，其特征是所述的冷气溶胶灭火剂发生装置，是驱动气体和冷气溶胶灭火剂混装于一个罐体内的冷气溶胶灭火装置，包括柜体、贮罐、控制部件和释放部件；

所述的柜体，是防水防尘室外应用型，侧面三边固定一边活动链接，供放置混装冷气溶胶罐时开启，柜体顶部设出口管，出口管与喷洒主管连接；

所述的贮罐为钢质罐体，混合贮放驱动气体和冷气溶胶灭火剂；钢质罐体瓶口设置护套，护套内设置控制部件，控制部件上连接释放部件；贮罐体上设有压力表；

所述的钢质罐体瓶口、护套、释放部件的丝扣设置为防爆丝扣，且咬合长度不能小于5扣；

所述的控制部件包括启动阀和电点火头或电点火线圈，启动阀经阀座与贮罐口连接；启动阀关闭时密封贮罐，当接获开启动作指令时，启动阀上的电点火头或电点火线圈将电信号转化成热量，熔化易熔件打开启动阀，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经虹吸管冲向释放部件；

所述的释放部件是设置在启动阀与出口管间的一个释放管件，其间设置在规定压力爆破的释放膜片；

冲破释放膜片后，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经出口管进入喷洒管道。

上述的灭火方法，其特征是所述的冷气溶胶发生装置是储气瓶式冷气溶胶灭火装置，包括柜体、驱动气体钢瓶、冷气溶胶剂贮罐、控制部件和释放部件；

所述的柜体，是防水防尘室外应用型，侧面三边固定一边活动链接，供放置冷气溶胶剂贮罐和驱动气体钢瓶时开启，柜体顶部设出口管，出口管与喷洒管路连接；

所述的驱动气体钢瓶中存储惰性气体，钢瓶的出口设有瓶头阀，阀上连接有压力表；瓶头阀通过减压器与高压金属软管和冷气溶胶剂贮罐连接；

所述的冷气溶胶剂贮罐为钢质罐体，内装冷气溶胶剂；驱动气瓶中的驱动气体经过减压器和高压金属软管进入冷气溶胶剂贮罐内下部，充分搅动，形成均匀的混合流达到规定压力后，冲破释放膜片，通过管道导入喷洒管道；

所述的控制部件是防爆电磁阀，它接收灭火控制器或火灾报警主机的联动控制动作信号，将电磁信号转化为启动动作，开启瓶头阀；

所述的释放部件包括在规定压力爆破的释放膜片和将释放膜片固定在管道上的释放管件。

本发明的优点是：

(1)装置体积小、重量轻，使用数量少，保护范围大。

(2)报警装置、灭火装置以及安装的附件辅料都具有耐温、防水、防腐、机械防护等功能。能满足油罐的恶劣环境和防爆要求。

(3)报警设备具有良好的温度适应范围、机械防护性和防水防腐能力，当发生火灾时，提供报警并准确确定起火点位置。

(4)专用管路用浮盘边缘板上的原有固定用螺孔，通过改进的内中空的公用螺栓安装固定；并使冷气溶胶灭火剂能均匀喷射实施灭火，所有安装均可冷施工，可用于新建也可用于改建正常运行中的大型浮顶储罐。

(5)模块化的结构方式简单实用、安装维护方便，工作可靠、安全性能高、操作使用方便。

(6)启动迅速，灭火时间短(＜10s)，灭火效率高(国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心检验值：40g/m³),具有一定的抑爆能力。

(7)冷气溶胶是目前国内、外现有灭火剂中灭火浓度最低、灭火速度最快、灭火效率最高的灭火剂。安全环保，喷射物和灭火分解物对罐壁等设备无腐蚀作用，易清理。对大气臭氧层耗减潜能值(ODP)为零，温室效应潜能值(GWP)为零。

附图说明

图1为大型储罐的浮顶上设置的冷气溶胶灭火装置与灭火剂喷洒管道布置状态俯视示意图；

图2为改进型公用紧固螺栓结构放大局部剖视示意图；

图3为气粉混装式冷气溶胶灭火装置的结构示意图；

图4为储气瓶式冷气溶胶灭火装置的结构示意图；

图5为灭火系统动作程序示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步阐述本发明。

图1中显示，1是大型储油罐的浮盘；2是一个冷气溶胶灭火装置柜体；3是冷气溶胶灭火剂喷洒管路的一根主管；4是弧形侧管；

图2中显示，5是常规的固定用的外螺纹；6是内丝，用于和喷洒支管的金属软管所带外丝连接用；7是贯穿孔，作为冷气溶胶灭火剂喷洒通道；

图3中，21是(冷气溶胶灭火剂发生装置的)柜体；32是贮罐；336是虹吸管；331是钢瓶口；333是电点火头或电点火线圈；332是启动阀；334是护套；321是释放管件；323是出口管；322是压力表。

图4中，21是(冷气溶胶发生装置的)柜体；233是低泄高密阀；23是冷气溶胶罐；231是安全阀；232是压力表；321是是释放管件；323是出口管；234是信号反馈器223减压器；222压力指示器；221瓶头阀；24是燃气启动器或电磁阀；22是驱动气体钢瓶。

图5中显示，当光纤光栅火灾自动探测报警器检测到的数据反馈给设置于控制室的光纤光栅信号处理器，经光纤光栅信号处理器识别、判断、确认后，如系发生火灾报警信号，则向灭火控制器发出启动指令；

或值班人员从现场显示屏上发现浮盘发生火灾报警后，手动按下启动按钮向灭火控制器发出启动指令；

控制主机立即启动火灾报警控制器，即值班室声光报警器声、光报警，相关分区内冷气溶胶喷洒指示灯同步启动并释放灭火剂；

即控制系统向灭火控制器发出“启动”指令，灭火控制器向设置的冷气溶胶灭火剂发生装置发出“启动指令”，冷气溶胶装置的控制部件接获启动指令后，启动阀上的电点火头或电点火线圈将电信号转化成热量熔化易熔件打开启动阀，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经虹吸管冲向释放部件；在规定压力爆破的释放膜片被冲破后，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经出口管进入喷洒管道；沿灭火剂喷洒主管，灭火剂喷洒支管和专用喷嘴，向着火位置或被保护区域，均匀喷洒冷气溶胶和高压惰性气体混合物，覆盖被保护物的表面；实施灭火。

如果是值班人员从显示屏发现发生火灾，则手动操作，按下灭火控制器“启动”按钮，灭火控制器向设置的冷气溶胶灭火剂发生装置发出“启动指令”，粉雾发生装置的控制部件接获启动指令后，启动阀上的电点火头或电点火线圈将电信号转化成热量烧熔易熔件打开启动阀，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经虹吸管冲向释放部件；在规定压力爆破的释放膜片被冲破后，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经出口管进入喷洒管道；沿灭火剂喷洒主管，灭火剂喷洒支管和专用喷嘴，向着火位置或被保护区域，均匀喷洒冷气溶胶和高压惰性气体混合物，覆盖被保护物的表面；实施灭火。

实施例1

5万m标准浮顶储油罐高19.5m，直径60m，周长188.4m，本例设置了一套光纤光栅火灾自动探测和报警系统。光纤光栅感温火灾探测信号处理器放置于监测站内，信号处理器与光纤光栅温度传感器之间通过24芯铠装光缆连接。光纤光栅感温火灾探测器随检测光缆安装在罐顶浮盘二次密封圈外沿，间距为6.0m左右。油罐灌顶浮盘上使用两条传感器链，每条传感器链包含16支光纤光栅温度传感器。光缆罐内敷设段从罐顶到罐内浮盘段穿口径为DN40的金属软管保护，金属软管上端固定在罐人孔法兰盘上，金属软管下端固定在罐内浮盘上，固定方式应采用不动火手段，金属软管长度不应小于罐外壁高度的2倍，金属软管与罐体等电位连接。沿大型浮顶储油罐的浮盘密封圈每不大于48m划分一个灭火单元；按一个灭火单元设置一套冷气溶胶灭火装置；共采用4套8Kg气粉混装式冷气溶胶灭火装置。灭火装置主机置于浮船的上表面靠近人孔的位置，灭火装置主机的外形尺寸是0.8*0.6*1.2，从灭火装置柜体到专用管路主管弧形段的主管DN25大约3m左右，弧形专门主管单根长度24m，单根主管直径DN25，每根弧形主管上设15根直径DN16的支管，从主管上的三通开始向两侧专用喷嘴的孔径依次为Φ2.5；Φ2.5；Φ2.5；Φ2.5；Φ2.5；Φ3；Φ3；Φ3；Φ3；Φ3.5；Φ3.5；Φ3.5；Φ3.5；Φ4；Φ4；Φ4；Φ4；间距依次为1.2m；2.4m；2.4m；2.4m；2.4m；1.8m；1.8m；1.8m；1.8m；1.2m；1.2m；1.2m；1.2m；1.2m；1.2m；向着火位置或被保护区域内均匀喷洒超细干粉和惰性气体混合物；进行全淹没灭火。

这样，每整个浮顶储油罐需用4套8公斤的超细干粉灭火装置。总用粉量是32公斤。

本例中的二次密封内的横截面积是0.372m³，

用粉量＝0.072*0.372*188.4*1.1*1.5＝8.33公斤(按山东环绿康企业标准计算)，远小于32公斤，满足灭火要求。

实施例2

10万m标准浮顶储油罐高21.8m，直径80m，周长251.2m，本例设置了一套光纤光栅火灾自动探测和报警系统。光纤光栅感温火灾探测信号处理器放置于监测站内，信号处理器与光纤光栅温度传感器之间通过24芯铠装光缆连接。光纤光栅感温火灾探测器随检测光缆安装在罐顶浮上，二次密封圈外沿，间距为6.0m左右。油罐灌顶浮盘上使用三条传感器链，每条传感器链包含15支光纤光栅温度传感器。光缆罐内敷设段从罐顶到罐内浮盘段穿口径为DN40的金属软管保护，金属软管上端固定在罐人孔法兰盘上，金属软管下端固定在罐内浮盘上，固定方式应采用不动火手段，金属软管长度不应小于罐外壁高度的2倍，金属软管与罐体等电位连接。沿大型浮顶储油罐的浮盘密封圈每不大于42m划分一个灭火单元；按一个灭火单元设置一套冷气溶胶灭火装置；共采用6套8Kg储气瓶式冷气溶胶灭火装置。灭火装置主机置于浮船的上表面靠近人孔的位置，灭火装置柜体的外形尺寸是0.8*0.6*1.2，从灭火装置主机到专门管路主管弧形段的主管DN25大约3m左右，弧形专门主管单根长度24m，单根主管直径DN25，每根弧形主管上设13根直径DN16的支管，从主管上的三通开始向两侧微型喷嘴的孔径依次为Φ2.5；Φ2.5；Φ2.5；Φ2.5；Φ3；Φ3；Φ3；Φ3；Φ3.5；Φ3.5；Φ3.5；Φ3.5；Φ4；Φ4；Φ4；Φ4；间距依次为1.2m；2.4m；2.4m；2.4m；2.4m；1.8m；1.8m；1.8m；1.8m；1.2m；1.2m；1.2m；1.2m；；向着火位置或被保护区域内均匀喷洒超细干粉和惰性气体混合物；进行全淹没灭火。

这样，每整个浮顶储油罐需用6套8公斤的超细干粉灭火装置。总用粉量是48公斤。

本例中的二次密封内的横截面积是0.372立方m，用粉量＝0.072*0.372*251.2*1.1*1.5＝11.20公斤(按山东环绿康企业标准计算)，远小于48kg，满足灭火要求。

Claims (3)

1.一种大型浮顶储油罐用冷气溶胶灭火方法，包括划分灭火单元模块；设置光纤光栅火灾自动探测报警器和光纤光栅信号处理器；设置冷气溶胶灭火剂发生装置；安装冷气溶胶灭火剂喷洒管道；发生火灾时检测到火灾报警信号，灭火控制器启动；释放冷气溶胶灭火剂和实施灭火几个步骤；

其特征是：

所述的划分灭火单元模块，是将大型浮顶储油罐的每个浮盘顶面划分成多个灭火单元模块，沿大型浮顶储油罐的浮盘密封圈处每隔≤60m划分一个灭火单元模块，每个浮盘顶面的所有灭火单元模块组成一个灭火分区；

所述的设置光纤光栅火灾自动探测报警器和光纤光栅信号处理器，是指在大型浮顶储油罐的浮盘密封圈处，每隔≤6.0m设置一个光纤光栅火灾自动探测报警器；光纤光栅火灾自动探测报警器与大型浮顶储油罐罐内壁的一次密封、二次密封所围成的密封空间相连通；检测数据经专用光纤同步回传给设置于控制室内的光纤光栅信号处理器；信息传输至值班室的安全控制主机显示屏上；

所述的设置冷气溶胶灭火剂发生装置是指在大型浮顶储油罐的浮盘密封圈处，每隔≤60m设置一个放置冷气溶胶灭火剂发生装置的柜体；冷气溶胶灭火装置通过专用管路与大型浮顶储油罐罐内壁的一次密封、二次密封所围成的密封空间相连通；

所述的安装冷气溶胶灭火剂喷洒专用管路，是指在大型浮顶储油罐的浮盘每一个灭火单元模块的紧贴油罐二次密封的上表面，敷设一根主管，主管包括一段从柜体到密封圈的直管段和三通连接的沿密封圈走向的两段弧形侧管，弧形侧管单根长度≤30m，主管直径DN16～DN32；弧形侧管的弧形外侧按需丝接灭火剂喷洒支管，支管长度在10～15cm，支管直径≤DN16；支管末端设置外丝，与专用喷嘴相连；

所述的专用喷嘴由连接在支管处的金属软管，与一次密封和二次密封用的改进型公用紧固螺栓构成，金属软管与罐体等电位连接；

所述的改进型公用紧固螺栓，是圆钢车削的特制厚壁管件，管壁外周设置用作紧固用的外丝，将大型浮顶储油罐罐内壁的一次密封、二次密封壁紧固连接；管内腔设置内丝与喷洒支管处金属软管的外丝连接，形成伸入油罐罐内壁与一次密封、二次密封所围成的密封空间内的灭火剂喷洒专用通道；

所述的专用喷嘴内设置具有单向密封作用的耐油气腐蚀的楔形柔性活塞；

所述的发生火灾时检测到火灾报警信号，灭火控制器启动，是指光纤光栅火灾自动探测报警器检测到的数据反馈给设置于控制室的光纤光栅信号处理器，经光纤光栅信号处理器识别、判断、确认后，如系发生火灾报警信号，则向灭火控制器发出启动指令；

或值班人员从现场显示屏上发现浮盘发生火灾报警后，手动按下启动按钮向灭火控制器发出启动指令；

所述的释放冷气溶胶灭火剂和实施灭火，是指冷气溶胶剂发生装置接获启动指令后，释放的冷气溶胶和惰性气体混合物；经过喷洒主管、支管、专用喷嘴，喷洒到一次密封与二次密封构成的密封空间内，实施灭火。

2.按照权利要求1所述的灭火方法，其特征是所述的冷气溶胶灭火剂发生装置，是驱动气体和冷气溶胶灭火剂混装于一个罐体内的冷气溶胶灭火装置，包括柜体、贮罐、控制部件和释放部件；

所述的柜体，是防水防尘室外应用型，侧面三边固定一边活动链接，供放置混装冷气溶胶罐时开启，柜体顶部设出口管，出口管与喷洒主管连接；

所述的贮罐为钢质罐体，混合贮放驱动气体和冷气溶胶灭火剂；钢质罐体瓶口设置护套，护套内设置控制部件，控制部件上连接释放部件；贮罐体上设有压力表；

所述的钢质罐体瓶口、护套、释放部件的丝扣设置为防爆丝扣，且咬合长度不能小于5扣；

所述的控制部件包括启动阀和电点火头或电点火线圈，启动阀经阀座与贮罐口连接；启动阀关闭时密封贮罐，当接获开启动作指令时，启动阀上的电点火头或电点火线圈将电信号转化成热量，熔化易熔件打开启动阀，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经虹吸管冲向释放部件；

所述的释放部件是设置在启动阀与出口管间的一个释放管件，其间设置在规定压力爆破的释放膜片；

冲破释放膜片后，驱动气体和冷气溶胶灭火剂经出口管进入喷洒管道。

3.按照权利要求1所述的灭火方法，其特征是所述的冷气溶胶发生装置是储气瓶式冷气溶胶灭火装置，包括柜体、驱动气体钢瓶、冷气溶胶剂贮罐、控制部件和释放部件；

所述的柜体，是防水防尘室外应用型，侧面三边固定一边活动链接，供放置冷气溶胶剂贮罐和驱动气体钢瓶时开启，柜体顶部设出口管，出口管与喷洒管路连接；

所述的驱动气体钢瓶中存储惰性气体，钢瓶的出口设有瓶头阀，阀上连接有压力表；瓶头阀通过减压器与高压金属软管和冷气溶胶剂贮罐连接；

所述的冷气溶胶剂贮罐为钢质罐体，内装冷气溶胶剂；驱动气瓶中的驱动气体经过减压器和高压金属软管进入冷气溶胶剂贮罐内下部，充分搅动，形成均匀的混合流达到规定压力后，冲破释放膜片，通过管道导入喷洒管道；

所述的控制部件是防爆电磁阀，它接收灭火控制器或火灾报警主机的联动控制动作信号，将电磁信号转化为启动动作，开启瓶头阀；

所述的释放部件包括在规定压力爆破的释放膜片和将释放膜片固定在管道上的释放管件。