CN103922051B - 危险化学品容器用惰封抑爆装备及防御方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，及应对多级聚能装药旨在以随进战斗部容器内爆轰模式殉爆容器气相空间含氧烃类气体的防御方法。该装备包括设置在危险化学品容器上的惰封装置，该装置包括内部设有Y型穿管的U型套管，该U型套管的一上端口与气态惰封介质源气相连通，另一上端口经设置在容器顶部的惰封盘与容器气相连通；该Y型穿管的配气侧端口悬于U型套管的配气侧竖管内，容器侧端口与置于容器顶部的喷淋管接驳，底部端口从U型套管的底联管穿出后与液态消防介质源接驳连通，能够以套管液体阀门作为大小呼吸阀，以穿管液体阀门作为安全泄压阀，能够系统化隔离大气，能够永久性抑制容器及管路内气相空间燃烧爆炸条件成就。

Description

危险化学品容器用惰封抑爆装备及防御方法

技术领域

本发明涉及危险化学品安全生产与储运领域，尤其涉及一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，以及列装该装备防御门罗效应弹种攻击的方法。

背景技术

随着兵工技术的进步，基于门罗效应研制的各类高效、远程、巡飞、精准、灵巧、便携等聚能装药破甲弹种不断创新、普遍列装、常践实战。尤其是串联有攻坚战斗部、破壁战斗部和随进战斗部的多级聚能装药，以危险化学品及容器为打击目标，实施前级攻坚钻地、中级侵彻破壁、末级随进容器爆轰，进而殉爆容器气相空间含氧烃类气体，造成整体化学爆炸的打击模式，毁伤力强、效费比高，是捣毁军用油库、重化园区等重要军事、经济目标的最优战术和必选弹种。

众所周知，诸如原油、燃料油等具有战略资源属性的能源类物料及其生产、储运设施、装备，既是国力的重要支撑，也是战力的重要组成。由于这类物料及容器具有典型的军民共用、平战通用和资产集聚等特性，在军事对抗或恐怖袭击等战事行动中必然成为战略利益焦点和战术攻防要冲。尤其是在能源日渐匮乏、需求大幅激增的推动下，大批足以形成多重毁伤、造成重大损害的危险化学品及容器，别无选择地裸露于人口稠密且疏于防范的经济、战略要地。

显而易见，危险化学品及容器应对门罗效应弹种攻击的技术装备与防御方法不可或缺。

现有军用油库的战术性技术装备及防御方法仅涉及洞库隐蔽、半地下伪装、浮顶技术等针对动能类、燃烧类弹种攻击的消防领域，但在现代侦查、制导和多级装药等攻击战力背景下，其独立性防御战力形同虚设。

公知的抑爆材料应用技术，虽能在物料温度骤升时释放出抑制物料自由基生成的物质，但由于合金类网格状抑爆材料无法抑制容器气相空间含氧烃类气体的形成，故其无法在容器内爆轰情形下抑制含氧烃类气体被殉爆。

公知的浮顶技术虽然提供了抑制物料大量蒸发的技术与方法，但在军事适用性和工业适用性方面均存在诸多不足。如外浮顶容器内的冗余空间必然存有物料蒸汽；传统硬质内浮顶技术则存在导向柱易松落、浮盘易变形、密封易失效，甚至液泛沉盘等诸多隐患，导致容器气相空间无法有效消除含氧烃类气体。

由本发明人发明的中国发明专利《气垫型径向弹性密封式浮顶及使用该浮顶的消防方法》ZL97119189.1，虽然提供了将气体型惰性介质作为软质内浮顶衬气，常态化敷满被保护物料表面的技术方案，克服了硬质内浮顶的诸多缺陷，弥补了US3002828号美国发明专利所提供的软质内浮顶未使用惰封衬气等诸多不足，能够在容器内爆轰情形下有效防御含氧烃类气体被殉爆，但该项现有技术在军事适用性方面仍存在以下不足：1、该技术方案虽能在一定程度上应对随进战斗部以殉爆含氧烃类气体模式形成化学爆炸的打击，但未考虑容器内爆轰后的能量泄放功能，存在受弹危险化学品容器形成物理爆炸的可能；2、该技术方案不带有跟进消防介质参与扑救或增强防护能力等功能。此外，该技术方案在工业适用性方面也存在以下不足：1、惰性衬气无法循环使用；2、惰性衬气无法跟进物料管道；3、无法从惰性衬气中分离、汲取气态物料。

总之，现有技术涉及危险化学品及容器的防御观念拘泥于非战防范；防范策略注重于明火消防；消防功能局限于应急救援。

发明内容

本发明的第一目的是提出一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，能够在满足生产、储运运行要求的前提下，采用以气态惰封介质充斥容器气相空间的技术措施，控制容器气相空间含氧浓度常态化小于被保护物料燃烧爆炸极限下线，从而永久性抑制容器内危险化学品类物料燃烧爆炸条件成就。

本发明的第二目的是提出一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，能够以液态消防介质作为气态惰封介质源和容器气相空间之间、气态惰封介质和大气之间的自控型液体阀门，取代危险化学品容器用大小呼吸阀、安全阀、阻火阀、防爆片等组件、配件，实现全系统生产、储运作业过程隔绝大气。

本发明的第三目的是提出一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，能够从气态惰封介质中分离、汲取气态化物料分子，并循环使用气态惰封介质，降低运行成本。

本发明的第四目的是提出一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，能够在抽空容器内物料时将气态惰封介质随入物料管路，进一步保障人员与装备安全。

本发明的第五目的是提出一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，能够在容器顶部实施近罐喷淋液态消防介质，支持容器降温和清洁容器等作业。

本发明的第六目的是提出一种基于危险化学品容器用惰封抑爆装备的防御方法，能够有效应对门罗效应弹种旨在以随进战斗部容器内爆轰模式殉爆气相空间含氧烃类气体的打击。

本发明的第七目的是提出一种危险化学品容器用惰封抑爆装备及防御方法，能够在应急扑救过程中有效保护向危险化学品容器顶部实施近罐喷射液态消防介质的消防管路免遭热辐射损毁，能够将近罐喷射液态消防介质模式切换为近罐释放气态惰封介质模式，能够将向容器内跟进气态惰封介质模式切换为注入液态消防介质模式。

为实现上述目的，本发明提供了一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，其中，包括设置在危险化学品容器上的惰封装置，所述惰封装置包括在竖直方向上安装的U型套管，所述U型套管内储有相对于所述危险化学品容器内的被保护物料具有消防功能的液态消防介质，所述U型套管包括配气侧竖管、容器侧竖管和底联管，所述底联管的两个端口分别与所述配气侧竖管和容器侧竖管的下端口接驳连通，所述U型套管的配气侧竖管的上端口与能够提供和回收相对于所述危险化学品容器内的被保护物料具有化学稳定性的气态惰封介质的气态惰封介质源气相连通，所述U型套管的容器侧竖管的上端口与所述危险化学品容器的顶部气相连通。

进一步的，所述气态惰封介质源包括配气泵系、配气总管、收气支管和配气支管，所述配气泵系包括气态惰封介质发生器、高压储罐、配气调压罐、单向气泵、油气分离装置及接驳短管和阀门，所述气态惰封介质发生器、所述高压储罐和所述配气调压罐依次串联接驳于所述配气总管，所述单向气泵、油气分离装置串联接驳于所述收气支管，所述收气支管并联于所述配气总管的部分管路，所述配气总管与所述配气支管气相接驳联通，所述配气支管与所述U型套管的配气侧竖管的端口气相接驳连通。

进一步的，还包括液态消防介质源，所述液态消防介质源与所述U型套管液相连通，向所述U型套管内部提供能够泄放、回收或循环使用的所述液态消防介质，所述U型套管中的所述液态消防介质作为套管液体阀门将所述气态惰封介质分隔成配气侧的气态惰封介质和容器侧的气态惰封介质两部分，所述液态消防介质源根据所述套管液体阀门的预设液位高度向所述U型套管注入预设量的液态消防介质，以调节所述套管液体阀门的开闭压力。

进一步的，所述液态消防介质源包括消防泵系、消防总管和消防支管，所述消防泵系包括消防介质存储设施、消防泵和消防阀控设备，所述消防介质存储设施和所述消防泵依次串联接驳于所述消防总管，所述消防总管与所述消防支管液相接驳连通，所述消防支管与所述U型套管的底联管液相接驳连通。

进一步的，在所述U型套管内还设有一Y型穿管，所述Y型穿管的下端口从所述U型套管的底联管穿出，并与所述消防支管液相接驳连通，所述Y型穿管的容器侧端口从所述U型套管的容器侧竖管上部接近所述危险化学品容器的顶部的位置穿出，或与所述危险化学品容器的上方的喷淋管接驳，所述Y型穿管的配气侧端口悬于所述U型套管的配气侧竖管内的预设高度，能够向所述U型套管内注入所述液态消防介质。

进一步的，在所述U型套管外还设有一Y型穿管，所述Y型穿管的下端口与所述消防支管液相接驳连通，所述Y型穿管的容器侧端口和配气侧端口均从所述U型套管的底联管穿入，所述Y型穿管的容器侧端口通过所述U型套管的容器侧竖管上部接近所述危险化学品容器的顶部的位置穿出，或与所述危险化学品容器的上方的喷淋管接驳，所述Y型穿管的配气侧端口悬于所述U型套管的配气侧竖管内的预设高度，能够向所述U型套管内注入所述液态消防介质。

进一步的，所述Y型穿管与所述液态消防介质源液相连通，所述液态消防介质源通过所述Y型穿管的配气侧端口向所述U型套管内提供所述液态消防介质，所述Y型穿管中滞留的液态消防介质作为穿管液体阀门，将所述气态惰封介质与大气隔离，通过设定所述Y型穿管的配气侧端口的高度来调节所述穿管液体阀门的开闭压力。

进一步的，在所述Y型穿管上还设有控制所述Y型穿管的配气侧端口与所述消防支管之间连通的阀门，当该阀门关闭时，所述惰封装置内的气态惰封介质与大气之间的泄压通道被该阀门切断，所述液态消防介质源输入的液态消防介质能够直接经所述Y型穿管的容器侧端口喷出。

进一步的，所述危险化学品容器有两个以上，每个所述危险化学品容器配装至少一套惰封装置，所述气态惰封介质源通过由配气总管、收气支管和配气支管构成的配气管网与各个所述危险化学品容器上的惰封装置气相接驳连通，所述液态消防介质源通过由消防总管和消防支管构成的消防管网与各个所述危险化学品容器上的惰封装置的底部液相接驳连通。

进一步的，所述惰封装置还包括设置在所述危险化学品容器的顶部的惰封盘，所述惰封盘为带有泄压孔、盘腰接驳孔、盘顶人孔和盖体的箱式空腔结构体，所述惰封盘的泄压孔与所述危险化学品容器的顶部泄压孔气相接驳连通，所述U型套管的容器侧竖管的上端口与所述惰封盘上的盘腰接驳孔气相接驳连通，所述盘顶人孔上方通过所述盖体进行封闭。

进一步的，所述气态惰封介质为氮气、零族稀有气体、二氧化碳气体和水蒸汽中的一种或多种的组合，所述液态消防介质为水、防冻液、亲物料液体、水基消防泡沫中的一种或多种的组合。

进一步的，所述U型套管全部或部分安装在所述危险化学品容器的外部，或者全部或部分安装在所述危险化学品容器内部。

进一步的，所述U型套管和所述Y型穿管及其各组件、配件为分别制作并依次接驳，或一体制造。

为实现上述目的，本发明还提供了一种基于前述危险化学品容器用惰封抑爆装备的防御方法，包括：

根据容器、容器群、辅助设施、操作设备及被保护物料的技术参数，结合敌弹技术参数进行惰封抑爆装备设计和列装工程设计；

根据所述惰封抑爆装备的设计成果制造或选配所述危险化学品容器用惰封抑爆装备的组件、配件，并按列装工程设计成果接驳和安装；

根据列装工程设计成果所列验收标准进行列装工程验收；

选用负压驱氧法或充液驱氧法实现气态惰封介质驱氧充斥气态惰封介质源管路、惰封装置及容器气相空间；

操作气态惰封介质源和液态消防介质源，使之处于工作状态；

操作所述危险化学品容器的泵控系统，进行收料付料作业试运行，检验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的大小呼吸功能；

在全部功能检验合格后，惰封抑爆装备交付列装，实现危险化学品及容器非战时节能减排和临战参战无需转换的独立性永久性防御战力。

进一步的，所述负压驱氧法的具体步骤包括：

操作所述液态消防介质源，将液态消防介质注满Y型穿管，形成穿管液体阀门；

操作所述气态惰封介质源，向所述容器方向供气，同时，从所述危险化学品容器或其管路中的较低处抽出气体排入大气，直至所述危险化学品容器及其连通的管路中的含氧量达标。

进一步的，所述充液驱氧法的具体步骤包括：

操作所述危险化学品容器收料作业至最高物料液位，此过程中的容器内的大部分气体经套管液态阀门进入配气侧气相空间，再经穿管液体阀门排至大气，实现容器驱氧；

操作所述液态消防介质源，将液态消防介质注满所述惰封抑爆装备的全部管路，实现惰封抑爆装备的全部或大部分管路驱氧；

操作所述气态惰封介质源制备气态惰性介质，开启供气阀门；

操作所述液态消防介质源泄放或回收液态消防介质，同时将相对纯净的气态惰封介质引入配气总管、配气支管、收气支管和惰封装置的全部管路；

调整U型套管内的液位高度，形成套管液体阀门，至工作液位；

调整Y型穿管内的液位高度，形成穿管液体阀门，至安全液位；

操作所述危险化学品容器付料作业，将气态惰封介质吸入所述危险化学品容器的气相空间；

查验所述危险化学品容器的气相空间含氧量是否低于被保护物料爆炸极限下限或设计含量。

进一步的，所述试运行的步骤包括：

分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录初始数据；

进行收料作业试运行，分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录压力和氧含量数据；

进行付料作业试运行，分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录压力和氧含量数据；

检测所述气态惰封介质源和液态消防介质源的诸组件及部件功能；

设计并实施破坏性实验，查验安全泄压功能。

本发明的积极效果结合以下公知的科学原理给出：

本发明遵循公知的物质燃烧爆炸条件和该条件的成就机理，利用气态惰封介质系统化充斥容器和管路的动态化气相空间，将该气相空间的含氧量控制在被保护物料爆炸极限下限以下，在满足生产、储运作业要求的前提下，实现永久性、常态化抑制被保护物料燃烧爆炸条件成就的核心功能。

进一步的，基于上述技术方案，本发明利用公知的液态物质特性，采用向U型套管内充入液态消防介质的技术措施，将液态消防介质做为气态惰封介质源与容器之间的自控液体阀门，将气态惰封介质分隔成惰封介质源侧惰封介质和容器侧惰封介质二个部分，从而在简约化取代危险化学品容器常用的大小呼吸阀等配件的基础上，消除了被保护物料蒸汽的挥发、逸散，实现节能减排，提高安全性、可靠性。

进一步的，基于上述技术方案，本发明利用公知的气态物质分离技术，实现了气态惰封介质源可以提供和回收气态惰封介质，并可从混有被保护物料汽化分子的气态惰封介质中分离、汲取被保护物料汽化分子等功能，循环使用气态惰封介质，降低系统运行成本，满足运行经济性要求。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够利用惰封抑爆装备的液体阀门调控气态惰封介质压力和用量等功能，在执行抽空物料任务时，以及因误操作而抽空物料情形下，令气态惰封介质随物料进入管路实施惰封，从而保障系统安全和内部清洗、检修维护等作业使得的人员安全。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够利用Y型穿管将液态消防介质源引至容器顶部，支持容器内壁或外壁清洁任务。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够利用U型套管对Y型穿管提供保护，保障其在参与应急扑救过程中有效避开热辐射，实现连续近罐顶部喷淋。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够利用Y型穿管内的液态消防介质作为隔离气态惰封介质与大气的自控液体阀门，实现当气态惰封介质的压力大于设计压力，且气态惰封介质源未执行收气指令时，向大气泄放部分气态惰封介质的保险功能，同理，当气态惰封介质压力小于设计压力，且气态惰封介质源未执行供气指令时，惰封装置可从大气中吸入部分空气的保险功能，从而保障装备安全。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够遵循公知的火灾化学、尤其是多级聚能装药爆轰原理，依托永久性、常态化抑制被保护物料燃烧爆炸条件成就的核心功能，消除发生化学爆炸的可能性，进而在遭受门罗效应弹种随进战斗部容器内爆轰模式攻击时，有效防止气相空间含氧烃类气体被殉爆。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够遵循公知的帕斯卡定律，在遭受门罗效应弹种随进战斗部容器内爆轰模式攻击时，以提供高压泄放通道、相对扩大容器气相空间的方式有效防止容器因气相空间急速缩小、温度、压力急速升高而发生物理爆炸，造成容器轰顶或爆裂。

进一步的，基于上述技术方案，本发明能够在所述容器遭受门罗效应弹种或动能弹种攻击，形成弹孔泄放失压时，自动跟进或快速启动气态惰封介质源的供气系统，强制性向容器气相空间连续充入气态惰封介质，补偿弹孔泄放，并在必要时切换为注入液态消防介质模式；同时，快速启动液态消防介质源的供液系统，通过Y型穿管向容器顶部喷淋液态消防介质，为容器提供近罐降温，并能够在必要时切换为通过Y型穿管向容器顶部连续释放气态惰封介质模式，实现容器顶部局部驱氧，从而抑制容器外部的物料或其蒸汽燃烧爆炸条件成就。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的一实施例的结构示意图。

图2为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的另一实施例的结构示意图。

图3为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的再一实施例的结构示意图。

图4为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的又一实施例的结构示意图。

图5为基于本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备实施例的防御方法的流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

如图1所示，为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的一实施例的结构示意图。在本实施例中，危险化学品容器用惰封抑爆装备包括设置在危险化学品容器1上的惰封装置，惰封装置包括在竖直方向上安装的U型套管3，U型套管3内储有相对于所述危险化学品容器内的被保护物料具有消防功能的液态消防介质，U型套管3包括配气侧竖管、容器侧竖管和底联管，底联管的两端分别与配气侧竖管和容器侧竖管的下端口接驳连通，U型套管3的配气侧竖管的上端口与能够提供和回收相对于危险化学品容器1内的被保护物料2具有化学稳定性的气态惰封介质6的气态惰封介质源5连通，U型套管的容器侧竖管的上端口与危险化学品容器1的顶部连通。

U型套管3中的配气侧竖管、容器侧竖管和底联管可以分别制作并依次接驳，也可以一体制造而成。U型套管3可以全部或部分安装在危险化学品容器1的外部，或者全部或部分安装在危险化学品容器1的内部，图1中的U型套管3的整体全部安装在危险化学品容器1的外侧方，而且对于一个危险化学品容器1来说，可以设置多个U型套管3，分布在危险化学品容器1的外侧方，也可以设置在危险化学品容器1内，例如在危险化学品容器1的侧壁内设置内部管路通道，也可以将一部分U型套管3设置在危险化学品容器1的外侧方，另一部分设置在危险化学品容器1内。

由于气态惰封介质始终充斥容器气相空间，并可以随容器内的气相空间的缩小而输出、增大而输入，保障了气相空间的压力可以根据被保护物料的饱和蒸汽压进行设计、调控，所以，该装备可以在被保护物料始终处于与空气隔绝的状态下有效阻止其燃烧爆炸条件的成就。

本发明的一个重要方面在于：采用向U型套管内充入液态消防介质的技术措施，将液态消防介质作为气态惰封介质源与危险化学品容器之间的自控套管液体阀门，在将气态惰封介质分隔成配气侧的气态惰封介质和容器侧的气态惰封介质两部分的同时，有效支持危险化学品容器的大小呼吸，并在阻止物料蒸汽和气态惰封介质向空气中逸散的前提下，简约化取代危险化学品容器常用的大小呼吸阀、阻火阀、安全卸压阀、防爆片等配件，实现节能减排，提高安全性、可靠性。

本说明书所述“惰封”的概念并不限于公知的“氮封”概念，应理解为根据被保护物料及容器的要求而选择合适的气态惰封介质，例如选自氮气、零族稀有气体、二氧化碳气体和水蒸汽中的一种或多种的组合。

本说明书所述“小呼吸”，是指容器气相空间的容积因环境(即容器外部环境)、容器(即前文的危险化学品容器)、物料和容器内气相空间气体温度变化而需要输出或输入部分气体，从而保障容器气相空间与容器外部大气压力均衡的现象。

基于上述技术方案的容器小呼吸是这样实现的：当环境、容器、物料和容器内气相空间气体温度升高时，物料膨胀，物料液面升高，容器气相空间容积缩小，气态惰封介质压力升高，驱动U型套管中的靠近容器一侧的管路中的液态消防介质的液面降低，而靠近气态惰封介质源一侧的管路中的液态消防介质的液位升高；当环境、容器、物料和容器内气相空间气体温度降低时，物料收缩，液面降低，导致容器的气相空间容积增大，使气态惰封介质压力降低，此时U型套管中的靠近容器一侧的竖管中的液态消防介质的液面升高，靠近气态惰封介质源一侧的管路中的液态消防介质的液位降低。可见，U型套管内的液态消防介质作为套管液体阀门可以利用液位的自动调整来实现对容器内的气态惰性介质的压力进行调节、控制。

这里的液态消防介质可选自为水、防冻液、亲物料液体、水基消防泡沫中的一种或多种的组合。

本说明书中的所谓“大呼吸”是指容器收料或付料作业时，容器气相空间随物料液面变化而需要输出或输入大量气体的作业保障。

基于上述技术方案的容器大呼吸是这样实现的：在收料作业时，物料液面逐渐升高，容器内气相空间逐渐减小，容器和U型套管内容器侧的气态惰封介质的压力逐渐升高，这就使得U型套管中的靠近容器侧的竖管中的液态消防介质的液面降低，而气态惰封介质源侧的竖管中的液态消防介质的液位升高，当压力到达设计值时，气态惰封介质源的收气系统启动，该侧压力降低，该侧竖管中的液态消防介质在重力的作用下向容器侧竖管回流，脉冲式的释放气态惰封介质流向气态惰封介质源，这些气态惰封介质经过液态消防介质的过滤、清洗、泻压后返回到气态惰封介质源进行回收，直到系统压力均衡；同理，付料作业时，物料液面逐渐降低，容器的气相空间逐渐增大，容器和U型套管容器侧竖管内的气态惰封介质的压力逐渐降低，使得该侧竖管中的液态消防介质液面逐渐升高，靠近气态惰封介质源一侧的竖管中的液态消防介质的液位降低，当压力到达设计值时，气态惰封介质源的输气系统启动，容器侧竖管中的液态消防介质在重力的作用下向气体介质源侧竖管回流，脉冲式的向容器内补充气态惰封介质，这些气态惰封介质经过液态消防介质的过滤、泻压后进入到容器内，直到付料作业完成或系统压力均衡。

从上面的说明可以看出，U型套管内填充的液态消防介质可以将气态惰封介质分成靠近气态惰封介质源一侧的配气端的气态惰封介质和容器端的气态惰封介质两个部分，可以实现气态惰封介质的弹性化压力调整，同时也可以在大呼吸时对通过的气态惰封介质进行过滤、清洗。此外，由于气态惰封介质源可以在容器收料作业时回收容器内的气态惰封介质，并可以将混入气态惰封介质中的物料蒸汽分子分离、汲取，然后再在容器付料作业时向容器内提供相对纯净的气态惰封介质，从而实现气态惰封介质的循环利用。

在执行将容器内物料全部输出任务时，如倒罐、维修、清洗容器等作业，传统作业方式只能将空气吸入管路，这就形成重大安全隐患。而基于本发明所提供的惰封抑爆装备，可以将气态惰封介质随入物料管路，实施惰封，消除了因物料管路内无法惰封而存在的安全隐患。

如图2所示，为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的另一实施例的结构示意图。与上一实施例相比，本实施例还包括液态消防介质源7，液态消防介质源7与U型套管3液相连通，向U型套管3内部提供、泄放、回收或循环使用液态消防介质。U型套管中的液态消防介质将气态惰封介质分隔成配气侧的气态惰封介质和容器侧的气态惰封介质两部分。液态消防介质源7可以随时向U型套管3添加或补充液态消防介质，根据套管液体阀门的预设液位高度向U型套管注入预设量的液态消防介质，以调节套管液体阀门的开闭压力。液态消防介质源7再结合Y型穿管还能够提供危险化学品容器1本身的应急消防和外壁清洗功能。Y型穿管在后文中有详细说明，此处暂不详述。

在图2的实施例来说，惰封装置可以进一步包括设置在危险化学品容器1的顶部的惰封盘10，惰封盘10为带有泄压孔14、盘腰接驳孔13、盘顶人孔12和盖体11的箱式空腔结构体，惰封盘10的泄压孔14与危险化学品容器1的顶部相通，U型套管3的容器侧端口与惰封盘10上的盘腰接驳孔13连接，盘顶人孔12上方通过盖体11进行封闭。惰封盘的设计主要是为应对门罗效应弹种旨在以随进战斗部容器内爆轰模式殉爆气相空间含氧烃类物的保障结构，这里的爆轰是指随进战斗部在危险化学品容器内的液体型物料中的自带氧化剂的爆轰。

在军事适用性方面，当储有危险化学品的容器遭受门罗效应弹种破壁攻击时，随进战斗部在液相物料中起爆后球形释放爆轰激波，迫使物料液面急速上升，容器内气相空间骤然缩小，气体压力与温度陡然升高，此时，容器气相空间的气体若为诸如含氧烃类物等易燃易爆气体，则该气体或以物理爆炸方式造成轰顶式毁伤，或以化学爆炸方式被殉爆，进而形成物料及容器整体爆炸。因此，有效控制容器气相空间含氧量，并创建泄放爆轰压力的通道，既是抑制容器气相空间气体燃烧爆炸条件的成就，防御化学爆炸的技术关键，也是防御物理爆炸的技术关键。

进一步的，设计出具有箱式空腔结构体的惰封盘，既可以有效防止化学爆炸，也可以为急速缩小的气相空间提供泄放高压的通道和空间，避免危险化学品容器的顶部因物理爆炸而被轰顶。而卸压孔可由容器原来的人孔进行改造，盘腰接驳孔可以设置多个，以便连接多个U型套管。

如图4所示，为本发明危险化学品容器用惰封抑爆装备的又一实施例的结构示意图。与前面实施例相比，本实施例的气态惰封介质源5包括配气泵系、配气总管56、收气支管57和配气支管58，配气泵系包括气态惰封介质发生器51、高压储罐52、配气调压罐53、单向气泵55、油气分离装置54及接驳短管和阀门，气态惰封介质发生器51、高压储罐52和配气调压罐53依次串联接驳于配气总管56，单向气泵55、油气分离装置54串联接驳于收气支管57，收气支管57并联于与配气总管56的部分管路(即从配气调压罐53到配气总管56与配气支管58的接口位置之间的管路)，配气总管56与配气支管58气相接驳联通，配气支管58与U型套管3的配气侧竖管的上端口气相接驳连通。配气泵系可以通过配气储罐53向U型套管3所连接的危险化学品容器1提供气态惰封介质，还可以通过收气管路中的单向气泵55从U型套管3回收气态惰封介质到配气储罐53内。考虑到回收的气态惰封介质中可能混有容器内被保护物料(例如油料蒸汽)等成分，因此可以通过收气支路57中串联的油气分离装置54减少被保护物料的损耗，并消除因物料蒸汽的蒸发逸散而造成的安全隐患和环境污染。

液态消防介质源7包括消防泵系、消防总管74和消防支管75，消防泵系包括消防介质存储设施71、消防泵72和消防阀控设备73，消防介质存储设施71、消防泵72依次串联接驳于消防总管74，消防总管74与消防支管75液相接驳连通，消防支管75与U型套管3的底联管液相接驳连通。

为了方便对危险化学品容器1进行消防和清洗，可以在U型套管3内设置Y型穿管8(参考图2)，Y型穿管8的容器侧端口从U型套管3的容器侧竖管上部接近危险化学品容器1的顶部的位置穿出，或与危险化学品容器1的上方的喷淋管9接驳，Y型穿管8的配气侧端口悬于U型套管3的配气侧竖管内的预设高度，能够向U型套管3内注入液态消防介质，Y型穿管8的下端口从U型套管3的底联管穿出，并与消防支管75液相接驳连通。

通过消防泵72的作用，可使消防介质存储设施71内的液态消防介质通过消防管路74送入Y型穿管8，再通过喷淋管9喷出，从而实现危险化学品容器1的外壁清洗、降温和消防功能。由于危险化学品容器1在发生爆炸或发生火灾时，辐射出的热能会阻碍外部喷洒消防液体，而直接设置在容器上方的喷淋口所喷出的液态消防介质则可以直接实现容器的消防和容器外壁的降温，从而对容器实现及时的消防工作，在清洗方面也更为方便。与Y型穿管8连接的喷淋管9还能够为危险化学品容器1的内壁清洗提供水源。U型套管3可以起到保护Y型穿管8的作用。

Y型穿管与液态消防介质源液相连通，液态消防介质源通过Y型穿管的配气侧端口向U型套管内提供所述液态消防介质，Y型穿管中滞留的液态消防介质还可以进一步作为隔离气态惰封介质与大气的自控穿管液体阀门，通过设定Y型穿管的配气侧端口的高度来调节穿管液体阀门的开闭压力，实现当气态惰封介质的压力大于设计压力，且气态惰封介质源未执行收气指令时，向大气泄放部分气态惰封介质的保险功能，同理，当气态惰封介质压力小于设计压力，且气态惰封介质源未执行供气指令时，惰封装置可从大气中吸入部分空气的保险功能，从而保障容器和装备的安全。

在上述方案中，U型套管和Y型穿管及其各组件、配件可以为分别制作并依次接驳，或一体制造。

在危险化学品容器遭受门罗效应弹种或动能弹种攻击时，危险化学品容器顶部气相空间急剧缩小，高压的气态惰封介质可以通过Y型穿管释放到大气中，为急速缩小的气相空间提供泄放高压的通道，避免危险化学品容器的顶部因物理爆炸而被轰顶。

而当危险化学品容器形成弹孔泄放失压时，快速启动气态惰封介质源的供气系统，强制性向容器气相空间连续充入气态惰封介质，补偿弹孔泄放，并在必要时切换为注入液态消防介质模式；同时，快速启动液态消防介质源的供液系统，通过Y型穿管向容器顶部喷淋液态消防介质，为容器提供近罐降温，并能够在必要时切换为通过Y型穿管向容器顶部连续释放气态惰封介质模式，实现容器顶部局部驱氧，从而抑制容器外部的物料或其蒸汽燃烧爆炸条件成就。

图3示出了另一种Y型穿管，该Y型穿管15的容器侧端口和配气侧端口均从U型套管3的底联管穿入，Y型穿管15的容器侧端口通过U型套管3的容器侧竖管上部接近危险化学品容器1的顶部的位置穿出，或与危险化学品容器1的上方的喷淋管9接驳，Y型穿管15的配气侧端口悬于U型套管3的配气侧竖管内的预设高度，能够向U型套管3内注入液态消防介质，Y型穿管15的下端口与消防支管75液相接驳连通。

在另一个实施例中，还可以在Y型穿管15上设置控制Y型穿管15的配气侧端口与消防支管15之间连通的阀门16，当该阀门16关闭时，惰封装置内的气态惰封介质与大气之间的泄压通道被该阀门16切断，此时液压消防介质源输入的液态消防介质能够直接经Y型穿管的容器侧端口喷出，经由该容器侧端口向危险化学品容器1的顶部实施近罐喷淋。

在实际设置中，危险化学品容器1可以有两个以上，每个危险化学品容器1配装至少一套惰封装置，气态惰封介质源5通过由配气总管56、收气支管57和配气支管58构成的配气管网15与各个危险化学品容器1上的惰封装置气相接驳连通，液态消防介质源7通过由消防总管74和消防支管75构成的消防管网与各个危险化学品容器1上的惰封装置的底部液相接驳连通。配气管网15本身就具备一定的气压调节能力，能够在容器间进行气态惰封介质的传递。

在上述说明的危险化学品容器用惰封抑爆装备中，可适用于各类大型或小型的危险化学品容器，例如大型油罐或油罐车上的小型油罐体等，根据危险化学品容器的大小、结构特点、所处环境、受威胁程度以及所盛装的物料种类等可以选择适合的气态惰封介质源，以及选择是否连接液态消防介质源，对于油罐车上的小型油罐体也可以不设置专门的液态消防介质源，还包括惰封盘的使用与否，卸压孔设置的数量和尺寸等的选择。

基于前述的各个危险化学品容器用惰封抑爆装备，对应的防御方法如图5所示，可以包括以下步骤：

步骤101、根据容器、容器群、辅助设施、操作设备及被保护物料的技术参数，结合敌弹技术参数进行惰封抑爆装备设计和列装工程设计；

步骤102、根据所述惰封抑爆装备的设计成果制造或选配所述危险化学品容器用惰封抑爆装备的配件，并按列装工程设计成果接驳和安装；

步骤103、根据列装工程设计成果所列验收标准进行列装工程验收；

步骤104、选用负压驱氧法或充液驱氧法实现气态惰封介质驱氧充斥气态惰封介质源管路、惰封装置及容器气相空间；

步骤105、操作气态惰封介质源和液态消防介质源，使之处于工作状态；

步骤106、操作所述危险化学品容器的泵控系统，进行收料付料作业试运行，检验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的大小呼吸功能；

步骤107、在全部功能检验合格后，惰封抑爆装备交付列装，实现罐群非战时节能减排和临战参战无需转换的独立性永久性防御战力。

在步骤104中，负压驱氧法具体包括：

操作所述液态消防介质源，将液态消防介质注满Y型穿管，形成穿管液体阀门；

操作所述气态惰封介质源，向所述容器方向供气，同时，从所述危险化学品容器或其管路中的较低处抽出气体排入大气，直至所述危险化学品容器及其连通的管路中的含氧量达标。

在步骤104中，充液驱氧法具体包括：

操作所述危险化学品容器收料作业至最高物料液位，此过程中的容器内的大部分气体经套管液态阀门进入配气侧气相空间，再经穿管液体阀门排至大气，实现容器驱氧；

操作所述液态消防介质源，将液态消防介质注满所述惰封抑爆装备的全部管路，实现惰封抑爆装备的全部或大部管路驱氧；

操作所述气态惰封介质源制备气态惰性介质，开启供气阀门；

操作所述液态消防介质源泄放或回收液态消防介质，同时将相对纯净的气态惰封介质引入配气总管、配气支管、收气支管和惰封装置的全部管路；

调整U型套管内的液位高度，形成套管液体阀门，至工作液位；

调整Y型穿管内的液位高度，形成穿管液体阀门，至安全液位；

操作所述危险化学品容器付料作业，将气态惰封介质吸入所述危险化学品容器的气相空间；

查验所述危险化学品容器的气相空间含氧量是否低于被保护物料爆炸极限下限或设计含量。

在步骤106中的试运行的步骤包括：

分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录初始数据；

进行收料作业试运行，分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录压力和氧含量数据；

进行付料作业试运行，分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录压力和氧含量数据；

检测所述气态惰封介质源和液态消防介质源的诸组件及部件功能；

设计并实施破坏性实验，查验安全泄压功能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；显然，不脱离本发明技术方案精神的修改或替换，均应被涵盖于本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (17)

1.一种危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，包括设置在危险化学品容器上的惰封装置，所述惰封装置包括在竖直方向上安装的U型套管，所述U型套管内储有相对于所述危险化学品容器内的被保护物料具有消防功能的液态消防介质，所述U型套管包括配气侧竖管、容器侧竖管和底联管，所述底联管的两端分别与所述配气侧竖管和容器侧竖管的下端口接驳连通，所述U型套管的配气侧竖管的上端口与能够提供和回收相对于所述危险化学品容器内的被保护物料具有化学稳定性的气态惰封介质的气态惰封介质源气相连通，所述U型套管的容器侧竖管的上端口与所述危险化学品容器的顶部气相连通。

2.根据权利要求1所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述气态惰封介质源包括配气泵系、配气总管、收气支管和配气支管，所述配气泵系包括气态惰封介质发生器、高压储罐、配气调压罐、单向气泵、油气分离装置及接驳短管和阀门，所述气态惰封介质发生器、所述高压储罐和所述配气调压罐依次串联接驳于所述配气总管，所述单向气泵、油气分离装置串联接驳于所述收气支管，所述收气支管并联于所述配气总管的部分管路，所述配气总管与所述配气支管气相接驳联通，所述配气支管与所述U型套管的配气侧竖管的端口气相接驳连通。

3.根据权利要求1所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，还包括液态消防介质源，所述液态消防介质源与所述U型套管液相连通，向所述U型套管内部提供能够泄放、回收或循环使用的所述液态消防介质，所述U型套管中的所述液态消防介质作为套管液体阀门将所述气态惰封介质分隔成配气侧的气态惰封介质和容器侧的气态惰封介质两部分，所述液态消防介质源根据所述套管液体阀门的预设液位高度向所述U型套管注入预设量的液态消防介质，以调节所述套管液体阀门的开闭压力。

4.根据权利要求3所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述液态消防介质源包括消防泵系、消防总管和消防支管，所述消防泵系包括消防介质存储设施、消防泵和消防阀控设备，所述消防介质存储设施和所述消防泵依次串联接驳于所述消防总管，所述消防总管与所述消防支管液相接驳连通，所述消防支管与所述U型套管的底联管液相接驳连通。

5.根据权利要求4所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，在所述U型套管内还设有一Y型穿管，所述Y型穿管的下端口从所述U型套管的底联管穿出，并与所述消防支管液相接驳连通，所述Y型穿管的容器侧端口从所述U型套管的容器侧竖管上部接近所述危险化学品容器的顶部的位置穿出，或与所述危险化学品容器的上方的喷淋管接驳，所述Y型穿管的配气侧端口悬于所述U型套管的配气侧竖管内的预设高度，能够向所述U型套管内注入所述液态消防介质。

6.根据权利要求4所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，在所述U型套管外还设有一Y型穿管，所述Y型穿管的下端口与所述消防支管液相接驳连通，所述Y型穿管的容器侧端口和配气侧端口均从所述U型套管的底联管穿入，所述Y型穿管的容器侧端口通过所述U型套管的容器侧竖管上部接近所述危险化学品容器的顶部的位置穿出，或与所述危险化学品容器的上方的喷淋管接驳，所述Y型穿管的配气侧端口悬于所述U型套管的配气侧竖管内的预设高度，能够向所述U型套管内注入所述液态消防介质。

7.根据权利要求5或6所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述Y型穿管与所述液态消防介质源液相连通，所述液态消防介质源通过所述Y型穿管的配气侧端口向所述U型套管内提供所述液态消防介质，所述Y型穿管中滞留的液态消防介质作为穿管液体阀门将所述气态惰封介质与大气隔离，通过设定所述Y型穿管的配气侧端口的高度来调节所述穿管液体阀门的开闭压力。

8.根据权利要求7所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，在所述Y型穿管上还设有控制所述Y型穿管的配气侧端口与所述消防支管之间连通的阀门，当该阀门关闭时，所述惰封装置内的气态惰封介质与大气之间的泄压通道被该阀门切断，所述液态消防介质源输入的液态消防介质能够直接经所述Y型穿管的容器侧端口喷出。

9.根据权利要求4所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述危险化学品容器有两个以上，每个所述危险化学品容器配装至少一套惰封装置，所述气态惰封介质源通过由配气总管、收气支管和配气支管构成的配气管网与各个所述危险化学品容器上的惰封装置气相接驳连通，所述液态消防介质源通过由消防总管和消防支管构成的消防管网与各个所述危险化学品容器上的惰封装置的底部液相接驳连通。

10.根据权利要求1所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述惰封装置还包括设置在所述危险化学品容器的顶部的惰封盘，所述惰封盘为带有泄压孔、盘腰接驳孔、盘顶人孔和盖体的箱式空腔结构体，所述惰封盘的泄压孔与所述危险化学品容器的顶部泄压孔气相接驳连通，所述U型套管的容器侧竖管的上端口与所述惰封盘上的盘腰接驳孔气相接驳连通，所述盘顶人孔上方通过所述盖体进行封闭。

11.根据权利要求1所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述气态惰封介质为氮气、零族稀有气体、二氧化碳气体和水蒸汽中的一种或多种的组合，所述液态消防介质为水、防冻液、亲物料液体、水基消防泡沫中的一种或多种的组合。

12.根据权利要求1所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述U型套管全部或部分安装在所述危险化学品容器的外部，或者全部或部分安装在所述危险化学品容器内部。

13.根据权利要求5或6所述的危险化学品容器用惰封抑爆装备，其特征在于，所述U型套管和所述Y型穿管及其各组件、配件为分别制作并依次接驳，或一体制造。

14.一种基于危险化学品容器用惰封抑爆装备的防御方法，包括：

选用负压驱氧法或充液驱氧法实现气态惰封介质驱氧充斥气态惰封介质源管路、惰封装置及容器气相空间；

操作气态惰封介质源和液态消防介质源，使之处于工作状态；

操作所述危险化学品容器的泵控系统，进行收料付料作业试运行，检验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的大小呼吸功能；

在全部功能检验合格后，惰封抑爆装备交付列装，实现罐群非战时节能减排和临战参战无需转换的独立性永久性防御战力。

15.根据权利要求14所述的防御方法，其特征在于，所述负压驱氧法的具体步骤包括：

操作所述液态消防介质源，将液态消防介质注满Y型穿管，形成穿管液体阀门；

操作所述气态惰封介质源，向所述容器方向供气，同时，从所述危险化学品容器或其管路中的较低处抽出气体排入大气，直至所述危险化学品容器及其连通的管路中的含氧量达标。

16.根据权利要求14所述的防御方法，其特征在于，所述充液驱氧法的具体步骤包括：

操作所述危险化学品容器收料作业至最高物料液位，此过程中的容器内的大部分气体经套管液态阀门进入配气侧气相空间，再经穿管液体阀门排至大气，实现容器驱氧；

操作所述液态消防介质源，将液态消防介质注满所述惰封抑爆装备的全部管路，实现惰封抑爆装备的全部或大部分管路驱氧；

操作所述气态惰封介质源制备气态惰性介质，开启供气阀门；

操作所述液态消防介质源泄放或回收液态消防介质，同时将相对纯净的气态惰封介质引入配气总管、配气支管、收气支管和惰封装置的全部管路；

调整U型套管内的液位高度，形成套管液体阀门，至工作液位；

调整Y型穿管内的液位高度，形成穿管液体阀门，至安全液位；

操作所述危险化学品容器付料作业，将气态惰封介质吸入所述危险化学品容器的气相空间；

查验所述危险化学品容器的气相空间含氧量是否低于被保护物料爆炸极限下限或设计含量。

17.根据权利要求14所述的防御方法，其特征在于，所述试运行的步骤包括：

分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录初始数据；

进行收料作业试运行，分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录压力和氧含量数据；

进行付料作业试运行，分别查验所述危险化学品容器和所述惰封抑爆装备的压力和氧含量测定装置，记录压力和氧含量数据；

检测所述气态惰封介质源和液态消防介质源的诸组件及部件功能；

设计并实施破坏性实验，查验安全泄压功能。