CN104355010A - 一种储罐管线附件泄漏自封堵方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储罐管线附件泄漏自封堵方法与装置。该装置是与储罐附件相对应的内置重力式单向安全阀或气动式单向安全阀。内置重力式单向安全阀通过翻转罐体180度后，依靠阀芯自重将阀芯密封面与阀座密封面压紧；气动式单向安全阀通过高压输气管路连通与罐外的高压气体管路向阀体充注氮气，推动气室活塞将锥形阀芯压入阀体内外介质通道3内，以实现储罐内部通道的应急关断。在危化品储罐附件失效发生介质泄漏时，采用本发明用以阻断介质泄漏，从而达到快速自救紧急避险的目的，避免由于泄露所形成的火灾爆炸，终止损失和污染。如此设置可有效提升危化品移动储罐的本质安全水平，降低此类事故的救险难度。

Description

一种储罐管线附件泄漏自封堵方法与装置

技术领域

本发明涉及用于危化品运输移动的特种储罐，属于一种本质安全具备自主避险功能的储运设备装置，更具体的说是涉及一种储罐管线附件泄漏自封堵方法与装置。

背景技术

目前，中国石油、中国石化等危化品生产储运行业日趋发达，危化品介质运输移动频繁，各种类型危化品储罐车、车载液化烃燃料储罐的应用越来越广泛。由于管件、阀门故障或碰撞、交通事故等意外造成储罐出料口、呼吸阀、注料口等储罐连接管线附件泄漏的事故频繁发生，防不胜防，如无法有效快速切断和关闭，事必造成大量泄漏以致形成火灾或爆炸事故。据统计，在众多危化品储运事故或车载液化烃燃料储罐泄漏事故中，其核心问题就是储罐的附件损坏失控，泄漏无法有效地控制而导致的严重后果，这也是目前此类事故消防应急处置的难题，社会负面效应凸显。特别是近几年汽车新能源的多样化进程加快，压缩天然气、液化烃作为车载燃料应用得越来越多，这些新能源汽车车载储罐的应用也为此类危化品储罐泄漏的消防应急处置提出了新的技术需求。现有的防控危化品储罐泄漏处置手段多采取外加封堵的方式，如发明专利：CN1274988C强磁堵漏装置及其封堵方法，其主要通过对管线附件进行外包敷，以实现对泄漏点或装置的泄漏防护。这些外敷被动式封堵的方法往往由于漏点判断不准确、或封堵不严等问题而难以有效、快速应对储罐泄漏。为有效快速处置由于储罐附件故障、破损所造成的泄漏事故，应重心审视危化品储罐设计制造和使用现状，从储罐内部结构设计角度，提高储罐防止泄漏的本质安全水平。

危化品移动储罐或车载储罐管线附件发生重大泄漏事故的关键是现有储罐设计中缺少用于应急自主关闭的应急手段，确切的讲就是缺少储罐内部的避险装置。危化品储罐设计的本质安全度过低，一旦附件失效就无法应对，造成消防难题和社会负面效应。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题和缺陷，本发明提供一种储罐管线附件泄漏自封堵方法与装置。如果在危化品储罐内部介质通道口设置内置重力式单向安全阀或内置气压式单向安全阀，其自身的完好性能长久保持不易受损，阀芯的驱动重力或惰性气推动是安全可靠的，这将是比较有效的防控避险方案，一旦事故发生，其危化品储罐自身具备自救能力，给消防官兵储备了一个科学可行的应急预案，也必将大大降低消防救险难度，程式化地翻转储罐或氮气封注，就可有效阻断罐体多个泄漏点，从而为紧急避险高效处置、速战速决创造了可能。

本发明的一种储罐管线附件泄漏自封堵装置，其特征在于：所述的自封堵装置为内置重力式单向安全阀，该安全阀包括球形阀芯、锥形阀芯、内外介质通道、对外接口、用于与锥形阀芯配合密封的第一阀座锥形密封面、用于与球形阀芯配合密封的第二阀座锥形密封面和内部介质流动平衡窗口，所述的球形阀芯置于阀体通道中心，锥形阀芯的下部置于球形阀芯之上的第二阀座锥形密封面上，锥形阀芯的上部置于第一阀座锥形密封面上，内外介质通道设置在第一阀座锥形密封面之上，对外接口设置在内外介质通道之上的阀体顶部，内部介质流动平衡窗口设在对应球形阀芯位置的阀体中部。

本发明所述的另一种储罐管线附件泄漏自封堵装置，其特征在于：所述的自封堵装置为内置气动式单向安全阀，该安全阀包括球形阀芯、锥形阀芯、内外介质通道、对外接口、用于与锥形阀芯配合密封的第一阀座锥形密封面、用于与球形阀芯配合密封的第二阀座锥形密封面、内部介质流动平衡窗口、气室活塞和高压输气管路，所述的球形阀芯置于阀体通道中心，锥形阀芯的下部置于球形阀芯之上的第二阀座锥形密封面上，锥形阀芯的上部置于第一阀座锥形密封面上，内外介质通道设置在第一阀座锥形密封面之上，对外接口设置在内外介质通道之上的阀体顶部，内部介质流动平衡窗口设在对应球形阀芯位置的阀体中部，用于托举球形阀芯的气室活塞放置在球形阀芯的下方，高压输气管路水平安装在气室活塞之下的空间内。

本发明在所述的内置重力式单向安全阀和内置气动式单向安全阀的对外接口中，与内外介质通道对接安装有90度换向接头。

本发明所述的锥形阀芯包括锥形阀芯介质通道、阀芯锥形密封面、增压受力面、球形阀芯和锥形阀芯开启状态时的接触面和锥形阀芯在阀座通道中的扶正十字端，该扶正十字端设在锥形阀芯中部的阀座通道上，两阀芯开启状态时的接触面设在锥形阀芯的底部。

本发明所述的一种储罐管线附件泄漏自封堵装置的方法是：先将所述的内置重力式单向安全阀分别焊接在储罐内部各个通道始端，其中：与内外介质通道没有对接安装90度换向接头的内置重力式单向安全阀焊接在储罐内部的端面上；与内外介质通道对接安装有90度换向接头的内置重力式单向安全阀通过对接的90度换向接头焊接在储罐内部的柱面上，并检验其焊接后密封的可靠度，而后再对储罐进行组合拼装焊接；当储罐处于异常状态，并确认外部阀门附件失效后，将罐体绕轴线转动180度，储罐内所加装的内置重力式单向安全阀同步绕水平轴线翻转180度，此时的球形阀芯依靠自身的重力势能通过所述的锥形阀芯将储罐内部通道关闭。

本发明所述的另一种储罐管线附件泄漏自封堵装置的方法是：对于实现其绕轴线转动困难的大型槽车储罐加装内置气动式单向安全阀，将所述的内置气动式单向安全阀分别焊接在储罐内部各个通道始端，其中：与内外介质通道没有对接安装90度换向接头的内置气动式单向安全阀焊接在储罐内部的端面上；与内外介质通道对接安装有90度换向接头的内置气动式单向安全阀通过对接的90度换向接头焊接在储罐内部的柱面上，然后将两个气动式单向安全阀上的高压输气管路连通，并检验其密封的可靠度，而后再对储罐进行组合拼装焊接，当储罐处于异常状态，并确认外部阀门附件失效后，将内置气动式单向安全阀的高压输气管路连通储罐外的高压气体管路，然后向内置气动式单向安全阀阀体充注氮气，推动气室活塞移动托举球形阀芯将锥形阀芯压入内外介质通道内，以实现储罐内部通道的应急关断。

本发明的有益效果是：在危化品储罐附件失效发生介质泄漏时，可通过自身翻转利用重力或向单向阀充注氮气推动罐内单向阀自行关闭。采用本发明用以阻断介质泄漏，从而达到快速自救紧急避险的目的，避免由于泄露所形成的火灾爆炸，终止损失和污染。如此设置可有效提升危化品移动储罐的本质安全水平，降低此类事故的救险难度。

附图说明

图1是本发明的内置重力式单向安全阀结构剖面图；

图2是本发明的内置气动式单向安全阀结构剖面图；

图3是图1或图2的俯视图；

图4是带换向接头的内置重力式单向安全阀结构剖面图；

图5是带换向接头的内置气动式单向安全阀结构剖面图；

图6是图1、图2中放大的锥形阀芯结构剖面图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明一个实施例的锥形阀芯结构示意图；

图9是图8的俯视图；

图10是本发明的内置重力式单向安全阀焊接在储罐内部的位置示意图；

图11是本发明的内置气动式单向安全阀焊接在储罐内部的位置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参照图1和图3，本发明的自封堵装置为内置重力式单向安全阀，该安全阀包括球形阀芯1、锥形阀芯2、内外介质通道3、对外接口4、用于与锥形阀芯2配合密封的第一阀座锥形密封面5、用于与球形阀芯1配合密封的第二阀座锥形密封面6和内部介质流动平衡窗口7，球形阀芯1置于阀体通道中心，锥形阀芯2的下部置于球形阀芯1之上的第二阀座锥形密封面6上，锥形阀芯2的上部置于第一阀座锥形密封面5上，内外介质通道3设置在第一阀座锥形密封面5之上，对外接口4设置在内外介质通道3之上的阀体顶部，内部介质流动平衡窗口7设在对应球形阀芯1位置的阀体中部。

参照图2和图3，本发明的另一种自封堵装置为内置气动式单向安全阀，该安全阀包括球形阀芯1、锥形阀芯2、内外介质通道3、对外接口4、用于与锥形阀芯2匹配的第一阀座锥形密封面5、用于与球形阀芯1配合密封的第二阀座锥形密封面6、内部介质流动平衡窗口7、气室活塞8和高压输气管路9，所述的球形阀芯1置于阀体通道中心，锥形阀芯2的下部置于球形阀芯1之上的第二阀座锥形密封面6上，锥形阀芯2的上部置于第一阀座锥形密封面5上，内外介质通道3设置在第一阀座锥形密封面5之上，对外接口4设置在内外介质通道3之上的阀体顶部，内部介质流动平衡窗口7设在对应球形阀芯1位置的阀体中部，用于托举球形阀芯1的气室活塞8放置在球形阀芯1的下方，高压输气管路9水平安装在气室活塞8之下的空间内。

参照图4和图5，本发明在内置重力式单向安全阀和内置气动式单向安全阀的对外接口4中，与内外介质通道3对接安装有90度换向接头10。内置重力式单向安全阀和气动式单向安全阀与90度换向接头组合改变通道方向的应用实例，用于危化品储罐的水平轴向通道的应急安全防范。

参照图6和图7，本发明的锥形阀芯2包括锥形阀芯介质通道11、阀芯锥形密封面12、弹簧固定面13、球形阀芯1和锥形阀芯2开启状态时的接触面14和锥形阀芯2在阀座通道中的扶正十字端15，该扶正十字端15设在锥形阀芯2中部的阀座通道上，两阀芯开启状态时的接触面14设在锥形阀芯2的底部。由于将弹簧固定面13设计为圆柱面，意在方便套装弹簧，当球形阀芯1靠近弹簧并施压时，锥形阀芯2在弹力作用下压紧密封面5，同时球形阀芯1和第二阀座锥形密封面6压紧形成双道密封，以获得更佳的密封效果。

参照图8和图9，为了加工方便，本发明在一个实施例中还可以将锥形阀芯2设计为普通锥形结构形式。

参照图1和图10，一般的储罐内部加装内置重力式单向安全阀，其方法是：将内置重力式单向安全阀分别焊接在储罐16内部各个通道始端，其中：与内外介质通道3没有对接安装90度换向接头10的内置重力式单向安全阀焊接在储罐16内部的端面17上；与内外介质通道3对接安装有90度换向接头10的内置重力式单向安全阀通过对接的90度换向接头10焊接在储罐16内部的柱面18上，并检验其焊接后密封的可靠度，而后再对储罐16进行组合拼装焊接；当储罐16处于异常状态，并确认外部阀门附件失效后，将罐体绕轴线转动180度，储罐16内所加装的内置重力式单向安全阀同步绕水平轴线翻转180度，此时的球形阀芯1依靠自身的重力势能通过所述的锥形阀芯2将储罐16内部通道关闭。

参照图2和图11，对于实现其绕轴线转动困难的大型槽车储罐加装内置气动式单向安全阀，其方法是：将内置气动式单向安全阀分别焊接在储罐16内部各个通道始端，其中：与内外介质通道3没有对接安装90度换向接头10的内置气动式单向安全阀焊接在储罐16内部的端面17上；与内外介质通道3对接安装有90度换向接头10的内置气动式单向安全阀通过对接的90度换向接头10焊接在储罐16内部的柱面18上，然后将两个气动式单向安全阀上的高压输气管路9连通，并检验其密封的可靠度，而后再对储罐16进行组合拼装内外焊接，当储罐16处于异常状态，并确认外部阀门附件失效后，将内置气动式单向安全阀的高压输气管路连通储罐外的高压气体管路，将储罐16外的高压气体管路上的高压氮气手阀打开，给内置气动式单向安全阀的高压输气管路9供氮气，瞬间内置气动式单向安全阀气室活塞8下腔内被氮气增压，推动气室活塞8移动托举球形阀芯1和第二阀座锥形密封面6压紧，形成密封的同时将锥形阀芯2压入内外介质通道3内，以实现储罐16内部通道的应急关断。

在对应每一个内置重力式单向安全阀或内置气动式单向安全阀的储罐16外部加以标示、标注，例如方位、方向等，以表示其工艺方位，并加注应急操作说明。如此设置和标示要求就是为了在储罐外部阀门、附件失效后能够准确紧急关闭对应通道，无论那一个通道发生泄漏事故，只需要同一个救援方案，那就是将储罐绕水平轴线转动，带动内置的重力式单向安全阀同步翻转，将阀芯落入对应泄漏的介质通道。

内置重力式单向安全阀正常工艺状态下保持通道常开、满足设计流量和流速，对外部阀门的功能和工艺流程没有任何影响，可以讲形同虚设，严格地讲只是在每一个对外通道上内置储备一种应急功能。

本发明涉及一种自主避险式危化品储罐，其包括储罐本体和附件以及与储罐附件相对应的内置重力式单向安全阀或内置气动式单向安全阀。内置重力式单向安全阀的设置可用于紧急关闭储罐泄漏附件、管路对应通道。可通过翻转罐体180度后，依靠阀芯自重将阀芯密封面与阀座密封面压紧，从而在罐体内部自动关闭储罐泄漏附件通道。内置重力式单向安全阀正常工艺状态时其阀芯依靠重力保持常开，将内置重力式单向安全阀绕其水平轴线旋转180度，即可自动阻断泄漏，在内部压力的作用下实现对密封面二次加压。阀芯自身重力和内部介质压力的双作用实现危化品储罐内设置的内置重力式单向安全阀的完好关闭。从源头内部彻底阻断介质外出，实现危化品储罐内介质的有效控制。介质只有经过该单向阀通道以后方可进入危化品储罐外部阀门通道。也就是在现有的外部阀门之前加装一个同等过流面积的单流阀，置于储罐内部，提升该通道防控外部事故造成介质泄漏的安全防控可靠度。

本发明的内置重力式单向安全阀正常工况条件下，球形阀芯1、锥形阀芯2依靠自身重力分别与第二阀座锥形密封面6和第一阀座锥形密封面5脱离,保持内外介质通道3畅通，在内置重力式单向安全阀本体内空间中限位，并保持自由不卡阻。若将图1所示状态倒置，其中的球形阀芯1和锥形阀芯2在自身的重力作用下与各自对应的第二阀座密封面6和第二阀座密封面5匹配压紧形成两道密封，阻断内外介质通道3，该状态下的球形阀芯1和锥形阀芯2之间设置有弹簧不发生硬接触，不干涉球面密封。

对于大型槽车储罐实现其绕轴线转动困难时，气动式单向安全阀可通过的高压输气管路9连通与罐外的高压气体管路向阀体充注氮气，推动气室活塞8将锥形阀芯2压入阀体内外介质通道3内，以实现储罐内部通道的应急关断，从而实现危化品大型槽车储罐内设置的气动单向安全阀能完好关闭，从储罐内部彻底阻断介质外出，实现危化品储罐内介质的有效控制。

危化品储罐内设置的内置重力或气动式单向安全阀其阀芯和通道的匹配设计满足储罐内部安全，超压动态下自动保持通道常开和翻转独立自动关闭的灵活转换。

危化品储罐内设置的内置重力或气动式单向安全阀适用于各种流体介质。其材质和形状及结构形式不限，体积大小不限、系统压力等级不限。根据通道直径和流体介质的化学性质及物理特性合理选定设计方案。

Claims (7)

1.一种储罐管线附件泄漏自封堵装置，其特征在于：所述的自封堵装置为内置重力式单向安全阀，该安全阀包括球形阀芯（1）、锥形阀芯（2）、内外介质通道（3）、对外接口（4）、用于与锥形阀芯（2）配合密封的第一阀座锥形密封面（5）、用于与球形阀芯（1）配合密封的第二阀座锥形密封面（6）和内部介质流动平衡窗口（7），所述的球形阀芯（1）置于阀体通道中心，锥形阀芯（2）的下部置于球形阀芯（1）之上的第二阀座锥形密封面（6）上，锥形阀芯（2）的上部置于第一阀座锥形密封面（5）上，内外介质通道（3）设置在第一阀座锥形密封面（5）之上，对外接口（4）设置在内外介质通道（3）之上的阀体顶部，内部介质流动平衡窗口（7）设在对应球形阀芯（1）位置的阀体中部。

2.一种储罐管线附件泄漏自封堵装置，其特征在于：所述的自封堵装置为内置气动式单向安全阀，该安全阀包括球形阀芯（1）、锥形阀芯（2）、内外介质通道（3）、对外接口（4）、用于与锥形阀芯（2）配合密封的第一阀座锥形密封面（5）、用于与球形阀芯（1）配合密封的第二阀座锥形密封面（6）、内部介质流动平衡窗口（7）、气室活塞（8）和高压输气管路（9），所述的球形阀芯（1）置于阀体通道中心，锥形阀芯（2）的下部置于球形阀芯（1）之上的第二阀座锥形密封面（6）上，锥形阀芯（2）的上部置于第一阀座锥形密封面（5）上，内外介质通道（3）设置在第一阀座锥形密封面（5）之上，对外接口（4）设置在内外介质通道（3）之上的阀体顶部，内部介质流动平衡窗口（7）设在对应球形阀芯（1）位置的阀体中部，用于托举球形阀芯（1）的气室活塞（8）放置在球形阀芯（1）的下方，高压输气管路（9）水平安装在气室活塞（8）之下的空间内。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种储罐管线附件泄漏自封堵装置，其特征在于：在所述内置重力式单向安全阀和内置气动式单向安全阀的对外接口（4）中，与内外介质通道（3）对接安装有90度换向接头（10）。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的一种储罐管线附件泄漏自封堵装置，其特征在于：所述的锥形阀芯（2）包括锥形阀芯介质通道（11）、阀芯锥形密封面（12）、弹簧固定面（13）、球形阀芯（1）和锥形阀芯（2）开启状态时的接触面（14）和锥形阀芯（2）在阀座通道中的扶正十字端（15），该扶正十字端（15）设在锥形阀芯（2）中部的阀座通道上，两阀芯开启状态时的接触面（14）设在锥形阀芯（2）的底部。

5.一种采用如权利要求1所述的储罐管线附件泄漏自封堵装置的方法，其特征在于：先将内置重力式单向安全阀分别焊接在储罐（17）内部各个通道始端，其中：与内外介质通道（3）没有对接安装90度换向接头（10）的内置重力式单向安全阀焊接在储罐（16）内部的端面（17）上；与内外介质通道（3）对接安装有90度换向接头（10）的内置重力式单向安全阀通过对接的90度换向接头（10）焊接在储罐（16）内部的柱面（18）上，并检验其焊接后密封的可靠度，而后再对储罐（16）进行组合拼装焊接；当储罐（16）处于异常状态，并确认外部阀门附件失效后，将罐体绕轴线转动180度，储罐（16）内所加装的内置重力式单向安全阀同步绕水平轴线翻转180度，此时的球形阀芯（1）依靠自身的重力势能通过所述的锥形阀芯（2）将储罐（16）内部通道关闭。

6.一种采用如权利要求2所述的储罐管线附件泄漏自封堵装置的方法，其特征在于：对于实现其绕轴线转动困难的大型槽车储罐加装内置气动式单向安全阀，将内置气动式单向安全阀分别焊接在储罐（16）内部各个通道始端，其中：与内外介质通道（3）没有对接安装90度换向接头（10）的内置气动式单向安全阀焊接在储罐（16）内部的端面（17）上；与内外介质通道（3）对接安装有90度换向接头（10）的内置气动式单向安全阀通过对接的90度换向接头（10）焊接在储罐（16）内部的柱面（18）上，然后将两个气动式单向安全阀上的高压输气管路（9）连通，并检验其密封的可靠度，而后再对储罐（16）进行组合拼装焊接，当储罐（16）处于异常状态，并确认外部阀门附件失效后，将内置气动式单向安全阀的高压输气管路（9）连通储罐（16）外的高压气体管路，然后向内置气动式单向安全阀阀体充注氮气，推动气室活塞（8）移动托举球形阀芯（1）将锥形阀芯（2）压入内外介质通道（3）内，以实现储罐（16）内部通道的应急关断。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的储罐管线附件泄漏自封堵装置的方法，其特征在于：在对应每一个内置重力式单向安全阀或内置气动式单向安全阀的储罐（16）外部加以标示、标注，以表示其工艺方位，并加注应急操作说明。