CN104495125B - 一种油品储罐安全防护装置及其防护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种油品储罐安全防护装置及其防护方法，包括气体分析单元、抑制剂供给单元以及控制单元，所述气体分析单元与储油罐内油品液面上方形成的混合气体空间连接，所述抑制剂供给单元通过抑制剂供给管与储油罐连接，所述控制单元分别与气体分析单元和抑制剂供给单元连接。本发明主要针对原油储罐、成品油罐中的油蒸发形成的易燃易爆空间，通过气体分析单元检测储油罐内油品液面上方空间的混合气体浓度，利用抑制剂供给单元向储油罐内油品表面注入抑制剂，所注入的抑制剂能在油品表面形成一层液态膜保护层，且能减缓油品的油气蒸发、挥发，并通过液态膜的蒸发，稀释了油气浓度，从而达到了对油气空间的惰化保护。
Description
技术领域
本发明属于石油石化行业消防安全领域，特别涉及一种油品储罐安全防护装置及其防护方法。
背景技术
现有储油罐中的油品因昼夜温差形成的蒸发、取油、注油环节的搅动引发的油品挥发，随着油罐油品减少，油品液面上方罐内空间的增多，加快了油面的挥发速度，使得储油罐内至罐顶内腔充满了大量油气，存在被雷击、静电引发的油气燃烧与爆炸的隐患。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够有效抑制油品表面蒸发，同时还能够对蒸发的油汽进行回收处理，达到消除油气燃爆隐患目的的油品储罐安全防护装置及其防护方法。
本发明采用的技术方案是这样的：一种油品储罐安全防护装置，其特征在于：包括气体分析单元、抑制剂供给单元以及控制单元，所述气体分析单元与储油罐内油品液面上方形成的混合气体空间连接，所述抑制剂供给单元通过抑制剂供给管与储油罐连接，所述控制单元分别与气体分析单元和抑制剂供给单元连接，所述抑制剂供给单元通过抑制剂供给管向储油罐内注入的抑制剂在油品液面上形成液态膜保护层。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其所述储油罐内的混合气体空间通过主抽气管与分离单元连接，所述分离单元通过油品分离输出管道和抑制剂分离输出管道分别与油品收集单元和抑制剂供给单元连接。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其所述气体分析单元包括抽气取样分析系统，所述抽气取样分析系统与控制单元连接，所述主抽气管一端与储油罐内的混合气体空间连接，其另一端通过三通管接头与分离单元连接，所述抽气取样分析系统通过气路抽气管与三通管接头的另一通路连接。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其所述三通管接头采用变径接头，其中与分离单元连接的一端为外锥螺纹，与主抽气管连接的一端螺纹为外螺纹，与气路抽气管连接的一端为通道孔径小于三通接头中另两个通道接头的外螺纹。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其所述气体分析单元包括设置在储油罐上的双向自洁式光纤气体传感器感测头，所述双向自洁式光纤气体传感器感测头包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元，所述光纤信号收发单元包括光纤组和双向透光镜，所述光纤信号反射单元包括反光镜以及反光镜盖，所述双向透光镜与反光镜之间保持一定焦距，所述双向透光镜和反光镜置于储油罐内的混合气体空间内，所述光纤组中发光传导光纤的传导光信号经双向透光镜射出后，经反光镜反射，其反馈的光信号由光纤组中的接受传导光纤所接受，所述光纤组通过激光发射器与控制单元连接，所述双向吹扫单元包括空压机以及气路接头，所述气路接头一端通过吹气管与空压机连接，其另一端与端盖连接，所述端盖与主体固定连接，在所述端盖与主体之间设置有密封垫，在所述主体上设置有与气路接头连通的自洁气路，所述反光镜盖朝向双向透光镜的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜的镜面吹扫，气体经反光镜盖的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜的镜面吹扫。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其所述自洁气路包括设置在主体上且与气路接头连通的环形腔以及沿主体轴向贯通且呈一定倾斜角度的多个气孔，所述多个气孔均为分布在同一圆周之上且分别与环形腔连通。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其在所述光纤组外套有护套，通过护套包覆的光纤组与定位套内孔相连，所述定位套与主体一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜与双向透光镜套筒一端连接，所述双向透光镜套筒另一端与主体另一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜通过双向透光镜盖固定在双向透光镜套筒端部，所述主体与储油罐连接，所述反光镜设置在支座上，并通过连接在支座上的连接压盖以及反光镜盖进行紧固，所述主体通过连接板与支座连接。
本发明所述的油品储罐安全防护装置，其在所述连接板上设置有长条形的调节槽，所述双向透光镜与反光镜之间的焦距通过调节槽进行调整。
本发明所述的油品储罐安全防护装置的防护方法，其特征在于：向储油罐内注入油品蒸发抑制剂，所述抑制剂的密度介于油品与混合气体之间，抑制剂会覆盖在油品液面上方形成一层液态膜保护层，所述抑制剂的沸点低于油品馏程的最低温度，先于油品蒸发并带走油面热量，所述抑制剂蒸发后形成的气体为不燃不爆气体，且该气体对储油罐内油品液面上方的混合气体空间进行填充。
本发明所述的油品储罐安全防护装置的防护方法，其通过气体分析单元对储油罐内的油品上方的混合气体多组份油气进行分析处理，若检测出混合气体中的氧含量及可燃气体浓度超过系统程序设定的阈值后，控制单元发出系统指令，自动启动抑制剂供给单元的泵，将抑制剂供给单元的储罐内事先储备的抑制剂液体抽出，并经抑制剂供给液管注入储油罐中；同时，控制单元发出系统指令，开启分离单元中的泵，将储油罐内混合气体空间中的混合气体抽至分离单元中，经分离单元分离出的油品经油品分离输出管道送至油品收集单元，分离出的抑制剂液体经抑制剂分离输出管道送至抑制剂供给单元。
本发明主要针对原油储罐、成品油罐中的油蒸发形成的易燃易爆空间，通过气体分析单元检测储油罐内油品液面上方空间的混合气体浓度，利用抑制剂供给单元向储油罐内油品表面注入抑制剂，所注入的抑制剂能在油品表面形成一层液态膜保护层，且能减缓油品的油气蒸发、挥发，并通过液态膜的蒸发，稀释了油气浓度，从而达到了对油气空间的惰化保护。另外，本发明还能够对储油罐内、油品液面上方的混合气体进行回收处理，达到消除油气燃爆隐患的目的。本发明采用抑制剂注入式，防护方式简单，安装方便，结构简单，安全可靠且经济适用，宜于在工程应用。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2时本发明中储油罐内部状态示意图。
图3是本发明实施例2的结构示意图。
图4是本发明实施例2中光纤气体传感器感测头设置在储油罐上的局部放大图。
图5是本发明采用抽气取样分析系统时系统原理图。
图6是本发明采用双向自洁式光纤气体传感器感测头装置对混合气体空间进行油气浓度测量时的系统原理图。
图7是本发明中双向自洁式光纤气体传感器感测头的结构示意图。
图8是图7的剖视图。
图9是双向自洁式光纤气体传感器感测头设置有防尘罩的结构示意图。
图10是双向自洁式光纤气体传感器感测头的光路和气路的原理图。
图中标记：1为抑制剂供给单元，2为控制单元，3为储油罐，4为油品，5为混合气体空间，6为抑制剂供给管，7为液态膜保护层，8为主抽气管，9为分离单元，10为油品分离输出管道，11为抑制剂分离输出管道，12为油品收集单元，13为抽气取样分析系统，14为三通管接头，15为气路抽气管，16为双向自洁式光纤气体传感器感测头，17为光纤组，17a为发光传导光纤，17b为接受传导光纤，18为双向透光镜，19为反光镜，20为护套，21为定位套，22为主体，23为双向透光镜套筒，24为双向透光镜盖，25为支座，26为连接压盖，27为反光镜盖，28为连接板，29为调节槽，30为空压机，31为气路接头，32为吹气管，33为端盖，34为密封垫，35为环形腔，36为气孔，37为防尘罩，38为紧定螺钉，39为被测气体。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：如图1、图2、图5所示，一种油品储罐安全防护装置，包括气体分析单元、抑制剂供给单元1以及控制单元2，所述气体分析单元包括抽气取样分析系统13，所述抽气取样分析系统13通过主抽气管8与储油罐3内油品4液面上方形成的混合气体空间5连接，所述抑制剂供给单元1通过抑制剂供给管6与储油罐3连接，所述控制单元2分别与抽气取样分析系统13和抑制剂供给单元1连接，所述抑制剂供给单元1通过抑制剂供给管6向储油罐3内注入的抑制剂在油品4液面上形成液态膜保护层7。
其中，所述储油罐3内的混合气体空间5通过主抽气管8与分离单元9连接，所述分离单元9通过油品分离输出管道10和抑制剂分离输出管道11分别与油品收集单元12和抑制剂供给单元1连接；所述主抽气管8一端与管接头的螺纹及密封锥套连接，管接头与储油罐顶部的透气管用螺栓连接，所述主抽气管8的另一端通过三通管接头14上的螺纹及密封锥套与分离单元9连接，所述抽气取样分析系统13通过气路抽气管15与三通管接头14的另一通路的螺纹及密封锥套相连，所述抑制剂供给管一端通过管接头与抑制剂供给单元螺纹与密封锥套连接，其另一端通过管接头螺纹及密封锥套与储油罐连接，所述三通管接头14采用变径接头，其中与分离单元9连接的一端为外锥螺纹，与主抽气管8连接的一端螺纹为外螺纹，与气路抽气管15连接的一端为通道孔径小于三通接头中另两个通道接头的外螺纹。
其中，所述抽气取样分析系统由负压泵、过滤装置、油水分离器、多组份油气分析装置构成，相互间采用管接头及软管连通；所述抑制剂供给单元由单向阀、负压泵构成，相互间采用管接头及不锈钢管连通，抑制剂储罐罐体带有液位传感器、安全阀、进出液口、排污口；所述分离单元由两个子系统构成，由过滤装置、单向阀、抽气泵、空压系统、热换系统、制冷系统和液化精馏系统构成的混合油气气体分离子系统，完成对混合气体液化、精馏、分离工艺，由单向阀、抽液泵构成的将分离出的液态抑制剂的抽至抑制剂供给单元的储罐内的抑制剂抽存子系统，此外，分离单元的储罐罐体还配有安全阀、温度变送传感器、压力变送器、液位传感器、进气口、出液口、排污口；所述油品收集单元的储罐罐体带有油气呼吸阀、液位传感器、进、出液口、排污口。
一种油品储罐安全防护装置的防护方法，具体为：通过气体分析单元对储油罐内的油品上方的混合气体多组份油气进行分析处理，若检测出混合气体中的氧含量、混合气体中的甲烷、乙烷、丙烷等可燃气体浓度超过系统程序设定的阈值后，控制单元发出系统指令，自动启动抑制剂供给单元的泵，将抑制剂供给单元的储罐内事先储备的抑制剂液体抽出，并经抑制剂供给液管注入储油罐中，因抑制剂的密度介于油品与混合气体之间，抑制剂会覆盖在油品液面上方形成一层液态膜保护层，从而起到遮盖油品表面并抑制油品挥发的作用，而且抑制剂的沸点低于油品馏程的最低温度，先于油品蒸发并带走油面热量，降低油品温度，阻止油品蒸发，所述抑制剂蒸发后形成的气体为不燃不爆气体，且该气体对储油罐内油品液面上方的混合气体空间进行填充，从而挤占氧气空间，使氧气浓度和油气浓度始终处于油气爆炸下限水平，使储罐空间处于不燃不爆状态。
同时，控制单元发出系统指令，开启分离单元中的泵，将储油罐内混合气体空间中的混合气体抽至分离单元中，经分离单元中的过滤装置、气体分离装置，使混合气体经过液化、精馏、分离处理，分离出的油品经油品分离输出管道被收集到油品收集单元的储罐中，而分离出的抑制剂液体经分离单元中的另一台泵，经抑制剂分离输出管道抽到抑制剂供给单元的储罐内。
若检测出的混合气体中的氧含量、混合气体中的甲烷、乙烷、丙烷等可燃气体没有超过系统程序设定的阈值时，本发明系统的各单元中，仅有气体分析单元及控制单元处于工作状态。
实施例2：如图3～图4、图6～图10所示，所述气体分析单元包括设置在储油罐3上的双向自洁式光纤气体传感器感测头16，所述双向自洁式光纤气体传感器感测头16包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元。
其中，所述光纤信号收发单元包括光纤组17和双向透光镜18，所述光纤组17通过激光发射器与控制单元2连接，在所述光纤组17外套有护套20，通过护套20包覆的光纤组17与定位套21内孔相连，所述定位套21与主体22一侧端面定位后与之固定连接，所述定位套与主体通过螺纹进行紧固；所述双向透光镜18与双向透光镜套筒23一端连接，所述双向透光镜套筒23另一端与主体22另一侧端面定位后，通过紧定螺钉38与主体22进行紧固，所述双向透光镜18通过双向透光镜盖24固定在双向透光镜套筒23端部，所述双向透光镜盖与双向透光镜套筒螺纹连接并将双向透光镜压紧在双向透光镜套筒端部，所述主体22与储油罐3连接。
所述光纤信号反射单元包括反光镜19，所述反光镜19设置在支座25上，并通过连接在支座25上的连接压盖26以及反光镜盖27进行紧固，所述反光镜与支座螺纹连接，所述支座与连接压盖采用孔面定位后再用螺钉紧固，所述反光镜被压紧在连接压盖与反光镜盖之间，所述双向透光镜18和反光镜19均置于储油罐3内的混合气体空间5内；所述主体22通过连接板28与支座25连接，使所述双向透光镜18与反光镜19之间保持一定焦距，在所述连接板28上设置有长条形的调节槽29，所述双向透光镜18与反光镜19之间的焦距通过调节槽29进行调整。
所述光纤组17中发光传导光纤17a的传导光信号经双向透光镜18射出，穿过位于双向透光镜与反光镜之间的被测气体39，光信号由反光镜19反射，其反馈的光信号再次经过被测气体空间区域，然后再次通过双向透光镜，并由光纤组17中的接受传导光纤17b所接受，最终将光信号反馈到控制单元进行处理，因不同被测介质气体的吸收的光谱线不一样，使得通过被测介质气体后所反馈的光信号不一样，从而实现了对不同介质气体浓度的探测。
所述双向吹扫单元包括空压机30以及气路接头31，所述气路接头31一端通过吹气管32与空压机30连接，其另一端与端盖33螺纹连接，所述端盖33与主体22通过螺钉紧固，在所述端盖33与主体22之间设置有密封垫34对吹扫气体进行密封防护，在所述主体22上设置有与气路接头31连通的自洁气路，所述反光镜盖27朝向双向透光镜18的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜19的镜面吹扫，气体经反光镜盖27的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜18的镜面吹扫，从而实现双向自清洁的功能。
其中，所述自洁气路包括设置在主体22上且与气路接头31连通的环形腔35以及沿主体22轴向贯通且呈一定倾斜角度的多个气孔36，所述气孔的出气口端向主体的轴向中心靠拢形成倾斜，所述多个气孔36均为分布在同一圆周之上且分别与环形腔35连通。
如图9所示，根据使用场所的需要，在所述双向透光镜18与反光镜19外设置有整体式防尘罩37，所述防尘罩37与支座25螺纹连接，所述双向吹扫单元的高压气体能够同时实现对防尘罩上附着物进行吹扫清洁。即本发明中双向自洁的功能既适用于无防尘罩的结构也适用于设置有防尘罩的结构两种情形。
其他结构和防护方法同实施例1基本相同。
本实施例中的双向吹扫单元能够对双向透光镜和反光镜进行双向吹扫，尤其适用于在受油气或水汽、扬灰干扰、污染的环境场所下，当光纤光导通路的光路吹扫气源为间断吹扫的情形时，能实现光纤传感器的双向透光镜与反光镜镜面的有效吹扫，保证最终测量的精度。
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 (10)
1. 一种油品储罐安全防护装置，其特征在于：包括气体分析单元、抑制剂供给单元（1）以及控制单元（2），所述气体分析单元与储油罐（3）内油品（4）液面上方形成的混合气体空间（5）连接，所述抑制剂供给单元（1）通过抑制剂供给管（6）与储油罐（3）连接，所述控制单元（2）分别与气体分析单元和抑制剂供给单元（1）连接，所述抑制剂供给单元（1）通过抑制剂供给管（6）向储油罐（3）内注入的抑制剂在油品（4）液面上形成液态膜保护层（7）。
2. 根据权利要求1所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：所述储油罐（3）内的混合气体空间（5）通过主抽气管（8）与分离单元（9）连接，所述分离单元（9）通过油品分离输出管道（10）和抑制剂分离输出管道（11）分别与油品收集单元（12）和抑制剂供给单元（1）连接。
3. 根据权利要求2所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：所述气体分析单元包括抽气取样分析系统（13），所述抽气取样分析系统（13）与控制单元（2）连接，所述主抽气管（8）一端与储油罐（3）内的混合气体空间（5）连接，其另一端通过三通管接头（14）与分离单元（9）连接，所述抽气取样分析系统（13）通过气路抽气管（15）与三通管接头（14）的另一通路连接。
4. 根据权利要求3所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：所述三通管接头（14）采用变径接头，其中与分离单元（9）连接的一端为外锥螺纹，与主抽气管（8）连接的一端螺纹为外螺纹，与气路抽气管（15）连接的一端为通道孔径小于三通接头中另两个通道接头的外螺纹。
5. 根据权利要求1或2所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：所述气体分析单元包括设置在储油罐（3）上的双向自洁式光纤气体传感器感测头（16），所述双向自洁式光纤气体传感器感测头（16）包括光纤信号收发单元、光纤信号反射单元以及双向吹扫单元，所述光纤信号收发单元包括光纤组（17）和双向透光镜（18），所述光纤信号反射单元包括反光镜（19）以及反光镜盖（27），所述双向透光镜（18）与反光镜（19）之间保持一定焦距，所述双向透光镜（18）和反光镜（19）置于储油罐（3）内的混合气体空间（5）内，所述光纤组（17）中发光传导光纤（17a）的传导光信号经双向透光镜（18）射出后，经反光镜（19）反射，其反馈的光信号由光纤组（17）中的接受传导光纤（17b）所接受，所述光纤组（17）通过激光发射器与控制单元（2）连接，所述双向吹扫单元包括空压机（30）以及气路接头（31），所述气路接头（31）一端通过吹气管（32）与空压机（30）连接，其另一端与端盖（33）连接，所述端盖（33）与主体（22）固定连接，在所述端盖（33）与主体（22）之间设置有密封垫（34），在所述主体（22）上设置有与气路接头（31）连通的自洁气路，所述反光镜盖（27）朝向双向透光镜（18）的端面呈圆弧斜面结构，高压气体经自洁气路对准反光镜（19）的镜面吹扫，气体经反光镜盖（27）的圆弧斜面结构反射后，又对着双向透光镜（18）的镜面吹扫。
6. 根据权利要求5所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：所述自洁气路包括设置在主体（22）上且与气路接头（31）连通的环形腔（35）以及沿主体（22）轴向贯通且呈一定倾斜角度的多个气孔（36），所述多个气孔（36）均为分布在同一圆周之上且分别与环形腔（35）连通。
7. 根据权利要求5所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：在所述光纤组（17）外套有护套（20），通过护套（20）包覆的光纤组（17）与定位套（21）内孔相连，所述定位套（21）与主体（22）一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜（18）与双向透光镜套筒（23）一端连接，所述双向透光镜套筒（23）另一端与主体（22）另一侧端面定位后与之固定连接，所述双向透光镜（18）通过双向透光镜盖（24）固定在双向透光镜套筒（23）端部，所述主体（22）与储油罐（3）连接，所述反光镜（19）设置在支座（25）上，并通过连接在支座（25）上的连接压盖（26）以及反光镜盖（27）进行紧固，所述主体（22）通过连接板（28）与支座（25）连接。
8. 根据权利要求7所述的油品储罐安全防护装置，其特征在于：在所述连接板（28）上设置有长条形的调节槽（29），所述双向透光镜（18）与反光镜（19）之间的焦距通过调节槽（29）进行调整。
9. 一种如上述任意一项权利要求所述的油品储罐安全防护装置的防护方法，其特征在于：向储油罐内注入油品蒸发抑制剂，所述抑制剂的密度介于油品与混合气体之间，抑制剂会覆盖在油品液面上方形成一层液态膜保护层，所述抑制剂的沸点低于油品馏程的最低温度，先于油品蒸发并带走油面热量，所述抑制剂蒸发后形成的气体为不燃不爆气体，且该气体对储油罐内油品液面上方的混合气体空间进行填充。
10. 根据权利要求9所述的油品储罐安全防护装置的防护方法，其特征在于：通过气体分析单元对储油罐内的油品上方的混合气体多组份油气进行分析处理，若检测出混合气体中的氧含量及可燃气体浓度超过系统程序设定的阈值后，控制单元发出系统指令，自动启动抑制剂供给单元的泵，将抑制剂供给单元的储罐内事先储备的抑制剂液体抽出，并经抑制剂供给液管注入储油罐中；同时，控制单元发出系统指令，开启分离单元中的泵，将储油罐内混合气体空间中的混合气体抽至分离单元中，经分离单元分离出的油品经油品分离输出管道送至油品收集单元，分离出的抑制剂液体经抑制剂分离输出管道送至抑制剂供给单元。
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