CN105363163A - Lng低温储罐及其灭火控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LNG低温储罐及其灭火控制系统，LNG低温储罐的灭火控制系统包括：感测单元、灭火设备及控制单元。感测单元对应每个放空口分别设置一组感测元件。每组感测元件包括：火焰探测器和温度探测器，用以感测各放空口处温度和火焰。灭火设备包括：用以提供灭火剂的设备本体及用以输送灭火剂的工艺管网。工艺管网对应各放空口分别设置一条支路，每条支路上分别设置至少一个用以切换支路开关状态的控制阀和一组用以喷出灭火剂的喷嘴。本发明LNG低温储罐的灭火控制系统利用一套灭火设备即可实现单台LNG低温储罐多个放空口处的安全排放，从而避免外部火源将排放BOG气体在放空口处点燃的安全隐患。

Description

LNG低温储罐及其灭火控制系统

技术领域

本发明涉及控制系统，尤其涉及LNG低温储罐的灭火控制系统。

背景技术

LNG作为一种清洁能源，随着国家节能减排力度的不断加大,我国LNG行业迅速发展，但因技术等一系列问题，我国LNG行业总体发展缓慢，技术滞后。LNG低温储罐作为一种储运设备，其自身技术也是发展缓慢，当LNG气化为气体时，体积会迅速膨胀。在0℃、101.325KPa下，一升液体可气化为625升气体。密闭容器内，因体积膨胀使压力升高，易引起容器超压爆炸，加之LNG的可燃性，对储存设备的安全使用性能提出了更高的要求。

参阅图1和图2，针对LNG超压的安全问题，一台LNG低温储罐1常规设置三个放空管，其分别为第一放空管11、第二放空管12和第三放空管13。其中，第一放空管11和第二放空管12上均设有超压呼气阀14；第一放空管11的超压呼气阀14为使用状态，第二放空管12的超压呼气阀14为备用状态，第三放空管13用于排放在呼气阀14动作之前的超压气体。三个放空管分别对应于三个LNG就地泄压的放空口，具体而言，第一放空管11对应于第一放空口111，第二放空管12对应于第二放空口121，第三放空管13对应于第三放空口131。在LNG低温储罐1在超压的情况下，应先由第三放空管13排放超压的BOG气体。如罐内压力仍然持续升高，第一放空管11的超压呼气阀14打开向外界排放超压介质，当第一放空管11的超压呼气阀14失灵时，备用的第二放空管12的超压呼气阀14打开向外界排放超压介质。

这三个放空管根据储罐内的压力情况逐一启用，向外界大气排放BOG气体。这就要求在储罐因超压需进行就地泄压放空操作时，必须确保外界环境是安全的（无火源），如遇外界火灾工况，火源会凭借放空口处排放的BOG气体在空气中猛烈燃烧，甚至随着BOG在放空口处的剧烈燃烧致使在该区域处形成负压，倒吸LNG储罐中BOG气体，威胁设备安全使用。更有甚者，火源会沿着就地泄压放空排放管线将火源引向储罐内部，造成巨大的安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提出一灭火控制系统，该灭火控制系统可应用于LNG低温储罐上，可避免LNG低温储罐向外界排放BOG气体时，恰遇外部火灾工况，而造成外部火源将排放BOG气体在LNG就地泄压放空口处点燃的安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种LNG低温储罐的灭火控制系统，其用于控制LNG低温储罐上的多个LNG就地泄压放空口处的安全排放，所述灭火控制系统包括：感测单元、灭火设备以及控制单元。所述感测单元对应每个放空口分别设置一组感测元件，每组感测元件均包括：火焰探测器和温度探测器，以用来感测各放空口处的温度和火焰，并产生温度信号和火焰信号。所述灭火设备包括用以提供灭火剂的设备本体以及用以输送灭火剂的工艺管网。所述工艺管网对应各放空口分别设置一条支路，每条支路上分别设置至少一个用以切换支路开关状态的控制阀和一组用以喷出灭火剂的喷嘴。所述控制单元分别连接感测单元和灭火设备，接收所述感测单元产生的温度信号和火焰信号，并选择性地启动灭火设备的相应控制阀，对相应放空口进行灭火。

在一优选方案中，所述火焰探测器安装于高出放空口0.5m~2m的高度位置，且所述火焰探测器安装时向下倾斜30°~45°角度，所述温度探测器安装于放空口处。

在一优选方案中，所述工艺管网包括一干路和所述对应各放空口设置的各支路，所述各支路沿所述干路的同一侧均匀分布，所述各支路相互平行且长度一致。

在一优选方案中，所述工艺管网在拐弯处采用大半径弯头进行连接，所述大半径弯头的弯曲半径为所述工艺管网的管道直径的3~5倍。

在一优选方案中，当所述工艺管网的接口处的两个管径均小于DN80且相等时，所述工艺管网的接口处通过内螺纹直通接头进行连接；当所述工艺管网的接口处的两个管径大于DN80时，所述工艺管网的接口处通过法兰或者卡箍进行连接。

在一优选方案中，所述工艺管网的各支路上设有连通各喷嘴的三通管，所述三通管为异径球形三通。

在一优选方案中，每组喷嘴的数量为四个，每组喷嘴对应设置在每个放空口处的放空管内，并沿放空管的内径周向呈均匀分布，且四个喷嘴处于同一水平标高。

在一优选方案中，所述灭火设备提供的灭火剂为干粉灭火剂，所述喷嘴的型号为全淹没式干粉喷嘴。

在一优选方案中，所述干粉灭火剂包括用以灭火的干粉以及使所述干粉在所述工艺管网内流通的驱动气体，所述干粉在所述工艺管网内的流量不小于1.5kg/s。

在一优选方案中，所述控制单元具有自动控制模式，当所述控制单元处于自动控制模式时，所述控制单元自动接收所述感测单元产生的温度信号和火焰信号，并当同一个放空口处的温度信号和火焰信号均高出预设值时，所述灭火控制系统自动判定相应的放空口处于着火工况，并启动灭火设备开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

在一优选方案中，所述控制单元还具有手动控制模式，当所述控制单元处于手动控制模式时，所述控制单元根据接收的手动指令而启动灭火设备，开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

在一优选方案中，灭火控制系统还包括一消防中心，所述控制单元还具有消防中心控制模式，当所述控制单元处于消防中心控制模式时，所述控制单元自动接收所述感测单元产生的温度信号和火焰信号，并当同一个放空口处的温度信号和火焰信号均高出预设值时，输出报警信号给消防中心，由消防中心启动一段延时等待以提供时间给现场人员确认而启动灭火设备，开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

在一优选方案中，所述控制单元可选择控制模式，所述控制单元的自动控制模式、手动控制模式和消防中心控制模式是择一选择的关系。

本发明还提出一种LNG低温储罐，其具有上述的灭火控制系统。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：

一、本发明的LNG低温储罐的灭火控制系统利用一套灭火设备即可实现单台LNG低温储罐多个放空口处的安全排放，从而避免LNG低温储罐向外界排放BOG气体时，恰遇外部火灾工况，而造成外部火源将排放BOG气体在放空口处点燃的安全隐患，此外，本发明改变了以往每个放空口处安装一套灭火设备的现状，节约了在LNG低温储罐附属设施中投入成本；

二、本发明通过设有火焰探测器和温度探测器，并在火焰探测器和温度探测器均高出预设值时，才判定相应放空口处于着火工况，其一方面保证了系统的安全使用性能，另一方面又避免了因监测信号误差导致的灭火设备频繁启动，造成干粉浪费；

三、本发明通过控制单元的三种控制模式，从而便于灭火设备的操作控制，保证了操作灭火设备时的安全性、可选择性和可靠性；

四、本发明的灭火控制系统利用了工艺管网、大半径弯头、异径球形三通和全淹没式干粉喷嘴等设计，有效地保证了干粉灭火剂在管道中的气固比的稳定，从而提高了灭火剂的综合利用率。

附图说明

图1是本发明的LNG低温储罐的灭火控制系统的一优选实施例的结构示意图。

图2是图1所示的LNG低温储罐的灭火控制系统的另一结构示意图。

图3是图2所示的火焰探测器和温度探测器在放空口处的安装状态示意图。

图4是图1所示的工艺管网的结构示意图。

图5是图1所示的喷嘴的安装示意图。

图6是图5的俯视图。

图7是图1所示的灭火设备控制多个放空口的逻辑连锁图。

附图标记：1、LNG低温储罐；11、第一放空管；111、第一放空口；12、第二放空管；121、第二放空口；13、第三放空管；131、第三放空口；14、超压呼气阀；2、感测单元；21、感测元件；211、火焰探测器；212、温度探测器；3、灭火设备；31、设备本体；32、工艺管网；321、次干路；322、第一支路；324、第三支路；325、主干路；326、大半径弯头；327、法兰；329、三通管；33、喷嘴；34、第一控制阀；35、第二控制阀；36、第三控制阀；4、控制单元。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本发明。参阅图1和图2，根据LNG低温储罐1的特点，本实施例提出一种LNG低温储罐的灭火控制系统，其应用于感测LNG低温储罐1的三个放空口的火源，并喷射灭火剂将火源扑灭。本实施例的LNG低温储罐的灭火控制系统包括：感测单元2、灭火设备3、控制单元4以及消防中心。

结合参阅图1、图2和图3，感测单元2包括分别设置于三个放空口上三组感测元件21，每一组感测元件21包括：火焰探测器211和温度探测器212。

火焰探测器211监测放空口处的LNG燃烧时火焰的光强度和火焰闪烁频率，并产生火焰信号且以电流或电压形式传至控制单元4。火焰探测器211通过防爆穿线管23安装于高出放空口0.5m~2m的高度位置，且火焰探测器211安装时向下倾斜30°~45°角。如图3所示，L1为由放空口延伸出的等高线，L2为由火焰探测器211顶部延伸出的等高线，H为L1与L2之间的间距，H优选为2m。

温度探测器212用于监测放空口的温度，并产生温度信号且以电流或电压形式传至控制单元4。该温度探测器212通过防爆穿线管23安装于放空口处，温度探测器212具有可检测温度的铂热电阻元件。BOG气体在空气中燃烧时的温度高达650摄氏度，铂热电阻元件可检测200摄氏度以上的温度，并以电流的形式输出相应的信号。

值得注意的是：图3只示出第一放空口111上安装有感测元件21的状态示意图，实际上，第二放空口121和第三放空口131上也相类似地安装有感测元件21。

为了能够更加准确的反映放空口的火源信号，需要将温度探测器212与火焰探测器211并联通信（AND通信模式），也即是，只有当温度探测器212的温度信号和火焰探测器211的火焰信号均高出预设值时，判定相应的放空口处于着火工况，并启动灭火设备开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。这样，一方面保证了系统的安全使用性能，另一方面又避免了因监测信号误差导致的灭火设备频繁启动，造成干粉浪费。继续结合图4参阅，灭火设备3包括：用以提供灭火剂的一设备本体31以及用以运输灭火剂的工艺管网32。

设备本体31提供的灭火剂为干粉灭火剂，干粉灭火剂包括用以灭火的干粉以及使干粉在工艺管网32内流通的驱动气体。为使得干粉在工艺管网32内与驱动气体不分离，就要求在工艺管网32内干粉与驱动气体维持一定的流速，且在工艺管网32流量不小于最小允许流量Qmin=1.5Kg/s，最佳管道流量是允许最小流量的4-5倍。

为了使干粉灭火剂在工艺管道中保持稳定的气固比，本发明将工艺管网32布置成对称均衡管网，对称度在5%有效均衡范围之内。具体地，在本实施例中，工艺管网32包括：一干路和对应各放空口设置的各支路，各支路沿干路的同一侧均匀分布，各支路相互平行且长度一致。每个支路可由多根管子拼接而成，且每个支路以同样的方式拼接管子，以致于各个支路在拼接处所形成的角度均一致。支路与干路的具体连接结构如下：干路包括主干路325以及与主干路325相连的次干路321，主干路325连接在设备本体31与次干路321之间，主干路325上安装有用以连接的法兰327，次干路321设有连通各支路的三通管329，三通管329为异径球形三通；支路的数目有三个，其分别为设置于第一放空口111与次干路321之间的第一支路322，设置于第二放空口121与次干路321之间的第二支路323，以及，设置于第三放空口131与次干路321之间的第三支路324。

进一步地，为了使干粉灭火剂在工艺管网32中保持稳定的气固比，本发明还在工艺管网的弯头部分作了改进，使工艺管网32在拐弯处采用大半径弯头进行连接，该大半径弯头的弯曲半径为工艺管网的管道直径的3~5倍。具体地，在本实施例中，第一支路、第二支路和第三支路324与次干路321相连的位置均采用大半径弯头326。

进一步地，为了避免两管道对接时因管道直接对焊管道内部余高大而削弱灭火剂的干粉和驱动气体的流速。本发明在工艺管网的接口处作了改进，从而使灭火剂的干粉和驱动气体在工艺管网内维持一定的流速。具体地，在本实施例中，当工艺管网32的接口处的两管径均小于DN80且相等时，工艺管网32的接口处通过内螺纹直通接头进行连接，当工艺管网32的接口处的两管径均大于DN80时，工艺管网32的接口处通过法兰或者卡箍进行连接。

进一步地，为了避免三根管道对接时工艺管网的管道走向突然变化从而导致灭火剂的干粉和驱动气体相互分离和为了达到全淹没干粉灭火效果，本发明使用了异径球型三通和全淹没式干粉喷嘴。具体地，在本实施例中，第一支路322、第二支路323、第三支路324在放空口处均设有一组用以喷出灭火剂的喷嘴33以及用以连通各喷嘴33的三通管329。参阅图5和图6，每组喷嘴33的数量为四个，每组喷嘴33对应设置在每个放空口处的放空管内，并沿放空管的内径周向呈均匀分布，且四个喷嘴33处于同一水平标高。喷嘴33的型号为全淹没喷嘴。三通管329为异径球形三通。

第一支路322、第二支路323、第三支路324均设有一个用以切换支路开关状态的控制阀，分别为用以控制第一支路322的第一控制阀34、用以控制第二支路323的第二控制阀35和用以控制第三支路324的第三控制阀36。该三个控制阀的动作均与相对应的放空口的温度报警信号和火焰报警信号连锁。

设备本体31受控制单元4的控制而工作，设备本体31设有用以受控而启动的电磁启动器，电磁启动器的动作均与相对应的放空口处的温度信号和火焰信号连锁。

控制单元4采用PLC系统控制，控制单元4分别连接感测单元2和灭火设备3，接收感测单元2产生的温度信号和火焰信号，并选择性地启动灭火设备3的相应控制阀，对相应放空口进行灭火。

控制单元4具有三种控制模式，其分别为手动控制模式、消防中心控制模式以及自动控制模式。这三种控制模式是择一选择的关系，可根据灭火设备3的控制面板上的选择开关进行选择。

当控制单元4处于手动控制模式时，控制单元4根据接收的手动指令而启动灭火设备3，开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。手动控制模式主要用于灭火设备3初次现场调试使用。

当控制单元4处于消防中心控制模式时，控制单元4自动接收感测单元2产生的温度信号和火焰信号，并当同一个放空口处的温度信号和火焰信号均高出预设值时，输出报警信号给消防中心，由消防中心启动一段延时等待，并在等待时间内结合现场人员确认而启动灭火设备3，开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。上述延时等待的时间可有三种选择，其分别为延时10秒、延时20秒和延时30秒，延时等待的时间优选为30秒内。

当控制单元4处于自动控制模式时，控制单元4自动接收感测单元2产生的温度信号和火焰信号，并当同一个放空口处的温度信号和火焰信号均高出预设值时，判定相应的放空口处于着火工况，并启动灭火设备3开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

参阅图7，当控制单元4处于自动控制模式时，灭火设备3与控制单元4的控制逻辑如下。

（1）当第一放空口111遇火灾工况时，第一放空口111的火焰探测器211的火焰信号和温度探测器212的温度信号均高出预设值时，关闭第二控制阀35与第三控制阀36，灭火设备3的电磁启动器启动。

（2）当第二放空口121遇火灾工况时，第二放空口121的火焰探测器211的火焰信号和温度探测器212的温度信号均高出预设值时，关闭第一控制阀34与第三控制阀36，灭火设备3的电磁启动器启动。

（3）当第三放空口131遇火灾工况时，第三放空口131的火焰探测器211的火焰信号和温度探测器212的温度信号均高出预设值时，关闭第一控制阀34与第二控制阀35，灭火设备3的电磁启动器启动。

值得一提的是，本实施例所应用于的LNG低温储罐具有三个放空口，在其他实施例中，针对LNG低温储罐的放空口的数目不止于三个的情形，本发明的LNG低温储罐的灭火控制系统可作出适应性的修改，只要对应每个放空口分别设置有前述的一组感测单元和一条支路即可，这些适应性修改的技术方案也是本发明所要保护的内容。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (14)

1.一种LNG低温储罐的灭火控制系统，其用于控制LNG低温储罐上的多个LNG就地泄压放空口处的安全排放，其特征在于，包括：

感测单元，对应每个放空口分别设置一组感测元件，每组感测元件均包括：火焰探测器和温度探测器，以用来感测各放空口处的温度和火焰，并产生温度信号和火焰信号；

灭火设备，包括：用以提供灭火剂的设备本体以及用以输送灭火剂的工艺管网；所述工艺管网对应各放空口分别设置一条支路，每条支路上分别设置至少一个用以切换支路开关状态的控制阀和一组用以喷出灭火剂的喷嘴；

控制单元，其分别连接感测单元和灭火设备，接收所述感测单元产生的温度信号和火焰信号，并选择性地启动灭火设备的相应控制阀，对相应放空口进行灭火。

2.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，所述火焰探测器安装于高出放空口0.5m~2m的高度位置，且所述火焰探测器安装时向下倾斜30°~45°角度，所述温度探测器安装于放空口处。

3.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，所述工艺管网包括一干路和所述对应各放空口设置的各支路，所述各支路沿所述干路的同一侧均匀分布，所述各支路相互平行且长度一致。

4.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，所述工艺管网在拐弯处采用大半径弯头进行连接，所述大半径弯头的弯曲半径为所述工艺管网的管道直径的3~5倍。

5.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，当所述工艺管网的接口处的两个管径均小于DN80且相等时，所述工艺管网的接口处通过内螺纹直通接头进行连接；当所述工艺管网的接口处的两个管径均大于DN80时，所述工艺管网的接口处通过法兰或者卡箍进行连接。

6.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，所述工艺管网的各支路上设有连通各喷嘴的三通管，所述三通管为异径球形三通。

7.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，每组喷嘴的数量为四个，每组喷嘴对应设置在每个放空口处的放空管内，并沿放空管的内径周向呈均匀分布，且四个喷嘴处于同一水平标高。

8.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，所述灭火设备提供的灭火剂为干粉灭火剂，所述喷嘴的型号为全淹没式干粉喷嘴。

9.如权利要求8所述的灭火控制系统，其特征在于，所述干粉灭火剂包括用以灭火的干粉以及使所述干粉在所述工艺管网内流通的驱动气体，所述干粉和所述驱动气体在所述工艺管网内的流量不小于1.5kg/s。

10.如权利要求1所述的灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元具有自动控制模式，当所述控制单元处于自动控制模式时，所述控制单元自动接收所述感测单元产生的温度信号和火焰信号，并当同一个放空口处的温度信号和火焰信号均高出预设值时，所述灭火控制系统自动判定相应的放空口处于着火工况，并启动灭火设备开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

11.如权利要求10所述的灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元还具有手动控制模式，当所述控制单元处于手动控制模式时，所述控制单元根据接收的手动指令而启动灭火设备，开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

12.如权利要求11所述的灭火控制系统，其特征在于，还包括一消防中心；所述控制单元还具有消防中心控制模式，当所述控制单元处于消防中心控制模式时，所述控制单元自动接收所述感测单元产生的温度信号和火焰信号，并当同一个放空口处的温度信号和火焰信号均高出预设值时，输出报警信号给消防中心，由消防中心启动一段延时等待以提供时间给现场人员确认而启动灭火设备，开启相应放空口的控制阀，对相应放空口进行灭火。

13.如权利要求12所述的灭火控制系统，其特征在于，所述控制单元可选择控制模式，所述控制单元的自动控制模式、手动控制模式和消防中心控制模式是择一选择的关系。

14.一种LNG低温储罐，其特征在于，具有如权利要求1至13任一项所述的灭火控制系统。