CN106494779A - 一种燃烧惰化加油车油罐的装置及其工作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种燃烧惰化加油车油罐的装置及其工作方法，该装置利用极少量燃油在小型内燃机燃烧产生惰性气体二氧化碳，并由内燃机驱动转轮除湿机进行干燥，燃烧产生的二氧化碳及未参与反应的氮气经过除杂、干燥等过程后进入加油车油罐气相空间冲洗或对燃油进行洗涤，降低油罐内氧气浓度，使其处于不可燃状态，达到防火防爆的目的。本系统可自主对油罐进行火灾保护，降低燃烧爆炸概率，提高人员和财产安全。本系统具有结构简单，效率高，环境友好等优点。

Description

一种燃烧惰化加油车油罐的装置及其工作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃烧惰化加油车油罐的装置及其工作方法，其属于防火防爆技术领域。
背景技术：
随着社会经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人们对生活燃料的需求也逐渐提高，如汽车用汽油、柴油以及生活用液化天然气等。因此各地加油车和加油站也日益增多，由于燃油为易燃易爆流体，稍有不慎，就会引发燃烧爆炸事故，造成人员财产损失，这就要求加油车和加油站应具有相当良好的防火防爆能力，
大多数加油车上所采用的防火防爆装置有设置导静电接地装置，利用导静电拖地胶带与导静电接地线将加油车运送和作业过程产生的静电及时导走，避免静电放电引发爆炸，同时还配备有灭火器、石棉等器材，当火灾发生时进行扑灭。但以上传统方法并不能消除如明火、雷电、撞击等产生的点火源引发的燃烧爆炸，且配备灭火器等需要人工参与，增加了人员和财产安全风险。如何在燃烧未发生之前就能消除燃烧爆炸隐患于未然成为加油车油罐防火防爆的主题。
目前可用于加油车油罐自主防火防爆方式有：(1)利用自动报警装置，当油罐内燃油蒸汽和氧浓度达到可燃极限时，开启防爆排风扇将可燃蒸汽和空气混合物驱散，降低燃油蒸汽和氧气浓度，使其浓度下降到可燃爆极限以下，但此种方式直接排出燃油蒸汽污染环境，造成燃油浪费；(2)利用阻隔防爆技术(如专利申请CN200510066233)，将设备内发生的燃烧或爆炸火焰实施阻隔，使之无法通过管道传播到其他设备中去，如将网状或蜂窝状金属材料或非金属材料填充到油罐中，防止油罐发生火灾爆炸，例如加拿大Valcan公司研制的explosafe网状防爆材料可有效防止飞机油箱燃烧爆炸，eXessEngineering公司研制的eXess铝合金阻隔防爆产品安装在多功能坦克、军用特种车辆等具有良好的防火防爆能力，但阻隔防爆材料体积大，占用油箱或油罐的体积，且重量较重，阻隔材料一旦进入汽车或飞机燃油管路易引起输油管路堵塞，造成停机；(3)机载惰化系统，惰化指利用惰性气体如二氧化碳、氮气等气体通入油罐气相空间或燃油内部，置换出氧气，使氧气浓度低于可燃极限浓度，使其处于不可燃状态，达到惰化的目的，机载惰化系统已广泛应用于飞机油箱的惰化，例如利用中空纤维膜分离空气抽取富氮气体对油箱进行惰化等，机载惰化系统流程简单，体积小，重量轻，可靠性高，已获得广泛应用。
利用燃烧惰化加油车油罐的机载惰化系统通过内燃机燃烧极少量燃油产生二氧化碳，和未反应的氮气组成惰化气体进行油罐惰化，降低氧气浓度至可燃极限以下，同时内燃机对外做功，使能量得到充分利用，提高能量利用率。
发明内容：
本发明的目的在于克服加油车油罐防火防爆系统污染环境、体积大、效率低等缺点，基于机载燃烧惰化技术，提供一种燃烧惰化加油车油罐的装置及其工作方法。
本发明采用如下技术方案：一种燃烧惰化加油车油罐的装置，包括储油瓶、第一换热器、水分离器、转轮除湿机、第二换热器以及油罐，所述储油瓶设有入口和出口，第一换热器设有热侧通道和冷侧通道，水分离器设有气体通道和水通道，转轮除湿机设有吸湿区和再生区，第二换热器设有冷通道和热通道，油罐设有惰气入口和燃油出口，在所述储油瓶出口与油罐惰气入口之间通过管道连接有内燃机、三元催化器、第一换热器热侧通道，水分离器气体通道、转轮除湿机吸湿区、第二换热器热侧通道、风机、止回阀，所述储油瓶入口和油罐燃油出口之间通过管道连接有第一油泵，电机安装于转轮除湿机上，第一换热器冷侧通道入口、第二换热器冷通道入口通入空气，第一换热器冷侧通道出口、第二换热器冷通道出口与转轮除湿机再生区入口连接，水分离器水通道与环境相通，转轮除湿机再生区出口与大气相通。
进一步地，还包括洗涤喷射器，所述洗涤喷射器包括燃油入口、气体入口以及出口，所述止回阀设有惰气出口，所述油罐燃油出口至洗涤喷射器燃油入口之间通过管道连接有第二油泵，所述洗涤喷射器出口在油罐底部最低液面下，所述洗涤喷射器气体入口通过管道与所述止回阀惰气出口连接。
进一步地，还包括安装于储油瓶底部的盘管换热器，所述三元催化器尾气出口与盘管换热器入口通过管道连接，所述第一换热器热侧通道入口与盘管换热器出口通过管道连接。
进一步地，所述内燃机通过皮带驱动所述电机。
进一步地，所述内燃机为往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机、自由活塞式发动机，旋转叶轮式喷气式发动机。
进一步地，所述三元催化器以三氧化二铝为载体，以铂、铑、钯为催化剂。
进一步地，水分离器为冷却式去除气体中水蒸气的设备或者电子冷凝式去除气体中水蒸气的设备。
进一步地，所述转轮除湿机以玻璃纤维和陶瓷材料作为内部支撑载体，以硅胶、分子筛、氯化锂为吸湿材料。
进一步地，所述油罐适用于加油车油罐、加油站地下储罐、油库。
本发明还采用如下技术方案：一种燃烧惰化加油车油罐的装置的工作方法，包括如下步骤：
(1).开启第一油泵，向储油瓶中注入燃油，空气和储油瓶中燃油进入内燃机进行燃烧产生二氧化碳和水，同时内燃机工作驱动转轮除湿机上的电机，轮转除湿机开始工作；
(2).内燃机尾气出口的气体进入三元催化器进行催化，气体进入第一换热器热侧通道，由空气进行冷却后进入水分离器分离出液态水，分离冷却后的气体进入转轮除湿机吸湿区进行干燥，然后气体进入第二换热器热通道再次利用空气进行冷却，同时第一换热器冷侧通道和第二换热器冷通道离开的空气一同进入转轮除湿机再生区，最后废气进入大气，从第二换热器热通道出来的二氧化碳和氮气在风机的作用下进入油罐，对油罐进行冲洗惰化。
本发明具有如下有益效果：本发明通过内燃机将一小部分燃油燃烧转化为二氧化碳和水，经过去杂、除水、干燥等过程后将二氧化碳和氮气作为惰化气体送入油罐进行惰化，同时内燃机燃烧驱动转轮除湿机电机，转轮除湿进行气体干燥，降低能耗，此装置结构简单，运行效率高，同时减少燃油蒸汽向环境排放，减少环境污染。
附图说明：
图1为实施例1燃烧惰化加油车油罐的装置流程示意图。
图2为实施例2采用洗涤喷射器洗涤燃油的燃烧惰化加油车油罐的装置流程示意图。
图3为实施例3增加盘管换热器的燃烧惰化加油车油罐的装置流程示意图。
其中：
1、储油瓶，2、内燃机，3、三元催化器，4、第一换热器，5、水分离器，6、转轮除湿机，7、第二换热器，8风机，9、止回阀，10、油罐，11、第一油泵，12、电机，13、洗涤喷射器，14、第二油泵，15、盘管换热器。
具体实施方式：
下面将参考附图并结合实施例，来详述本发明的结构特点及技术实施过程。
1)实施例1：
图1是本发明燃烧惰化加油车油罐的装置，包括储油瓶1、第一换热器4、水分离器5、转轮除湿机6、第二换热器7以及油罐10，储油瓶1设有入口和出口，第一换热器4设有热侧通道和冷侧通道，水分离器5设有气体通道和水通道，转轮除湿机6设有吸湿区和再生区，第二换热器7设有冷通道和热通道，油罐10设有惰气入口和燃油出口，在储油瓶1出口与油罐10惰气入口之间通过管道连接有内燃机2、三元催化器3、第一换热器4热侧通道，水分离器5气体通道、转轮除湿机6吸湿区、第二换热器7热侧通道、风机8、止回阀9。储油瓶1入口和油罐10燃油出口之间通过管道连接有第一油泵11，电机12安装于转轮除湿机6上，第一换热器4冷侧通道入口、第二换热器7冷通道入口通入空气，第一换热器4冷侧通道出口、第二换热器7冷通道出口分别与转轮除湿机6再生区入口连接，水分离器5水通道与环境相通，转轮除湿机6再生区出口与大气相通。
本实施例中，装置用于加油车油罐上部气相空间冲洗惰化，油罐10适用于加油车油罐、加油站地下储罐，油库。内燃机2为往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机、自由活塞式发动机，旋转叶轮式喷气式发动机，内燃机2通过皮带驱动电机12。三元催化器3以三氧化二铝为载体，以铂、铑、钯为催化剂。水分离器5为冷却式去除气体中水蒸气的设备或者电子冷凝式去除气体中水蒸气的设备。转轮除湿机6以玻璃纤维和耐热的陶瓷材料作为内部支撑载体，以硅胶、分子筛、氯化锂等对水蒸气有吸附作用的固体颗粒或粉末为吸湿材料。
本实施例具体过程如下：
开启第一油泵11，向储油瓶1中注入少量燃油，空气和储油瓶1中燃油进入内燃机2进行燃烧产生二氧化碳和水，同时内燃机工作驱动转轮除湿机6上的电机12，轮转除湿机6开始工作，内燃机2尾气出口的气体进入三元催化器3进行催化，减少有害气体，气体进入第一换热器4热侧通道，由空气进行冷却后进入水分离器5分离出液态水，分离冷却后的气体进入转轮除湿机6吸湿区进行干燥，然后气体进入第二换热器7热通道再次利用空气进行冷却，同时第一换热器4冷侧通道和第二换热器7冷通道离开的空气一同进入转轮除湿机6再生区，最后废气进入大气，从第二换热器7热通道出来的二氧化碳和氮气在风机8的作用下进入油罐10，对油罐进行冲洗惰化。
2)实施例2：
图2为本实施例中采用洗涤喷射器洗涤燃油的燃烧惰化加油车油罐的装置流程示意图，本实施例中油罐10底部燃油出口至洗涤喷射器13燃油入口之间通过管道连接有第二油泵14，洗涤喷射器13出口在油罐10底部最低液面下，洗涤喷射器13气体入口通过管道与止回阀9惰气出口连接。
本实施例与实施例1的工作过程差异在于：
从第二换热器7热通道出口出来的气体不再进入油罐10上部气相空间，而是进入洗涤喷射器13气体入口，与第二油泵14从油罐10泵入的燃油进行混合，经过洗涤喷射器13混合，惰性气体二氧化碳和氮气溶于燃油，排除燃油中的氧气，未溶解的惰性气体进入油罐10气相空间，使气相空间氧深度降低，处于可燃极限以下，达到惰化的目的。
3)实施例3：
图3为本实施例中增加盘管换热器的烧惰化加油车油罐的装置流程示意图，本实施例中盘管换热器15安装于储油瓶1底部，三元催化器3尾气出口与盘管换热器15入口通过管道连接，第一换热器4热侧通道入口与盘管换热器15出口通过管道连接。
本实施例与实施例1、实施例2的差异在于：从三元催化器3出口离开的气体不直接进入第一换热器4，而是进入安装在储油瓶1底部的盘管换热器15，先用燃油进行预冷却处理，然后冷却后的气体再进入第一换热器4进行冷却，提高冷却效率，同时提高进入内燃机2的燃油能量，提高能量利用率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：包括储油瓶(1)、第一换热器(4)、水分离器(5)、转轮除湿机(6)、第二换热器(7)以及油罐(10)，所述储油瓶(1)设有入口和出口，第一换热器(4)设有热侧通道和冷侧通道，水分离器(5)设有气体通道和水通道，转轮除湿机(6)设有吸湿区和再生区，第二换热器(7)设有冷通道和热通道，油罐(10)设有惰气入口和燃油出口，在所述储油瓶(1)出口与油罐(10)惰气入口之间通过管道连接有内燃机(2)、三元催化器(3)、第一换热器(4)热侧通道，水分离器(5)气体通道、转轮除湿机(6)吸湿区、第二换热器(7)热侧通道、风机(8)、止回阀(9)，所述储油瓶(1)入口和油罐(10)燃油出口之间通过管道连接有第一油泵(11)，电机(12)安装于转轮除湿机(6)上，第一换热器(4)冷侧通道入口、第二换热器(7)冷通道入口通入空气，第一换热器(4)冷侧通道出口、第二换热器(7)冷通道出口与转轮除湿机(6)再生区入口连接，水分离器(5)水通道与环境相通，转轮除湿机(6)再生区出口与大气相通。
2.如权利要求1所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：还包括洗涤喷射器(13)，所述洗涤喷射器(13)包括燃油入口、气体入口以及出口，所述止回阀(9)设有惰气出口，所述油罐(10)燃油出口至洗涤喷射器(13)燃油入口之间通过管道连接有第二油泵(14)，所述洗涤喷射器(13)出口在油罐(10)底部最低液面下，所述洗涤喷射器(13)气体入口通过管道与所述止回阀(9)惰气出口连接。
3.如权利要求1所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：还包括安装于储油瓶(1)底部的盘管换热器(15)，所述三元催化器(3)尾气出口与盘管换热器(15)入口通过管道连接，所述第一换热器(4)热侧通道入口与盘管换热器(15)出口通过管道连接。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：所述内燃机(2)通过皮带驱动所述电机(12)。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：所述内燃机(2)为往复活塞式内燃机、旋转活塞式发动机、自由活塞式发动机，旋转叶轮式喷气式发动机。
6.如权利要求1-3中任意一项所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：所述三元催化器(3)以三氧化二铝为载体，以铂、铑、钯为催化剂。
7.如权利要求1-3中任意一项所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：水分离器(5)为冷却式去除气体中水蒸气的设备或者电子冷凝式去除气体中水蒸气的设备。
8.如权利要求1-3中任意一项所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：所述转轮除湿机(6)以玻璃纤维和陶瓷材料作为内部支撑载体，以硅胶、分子筛、氯化锂为吸湿材料。
9.如权利要求1-3中任意一项所述的燃烧惰化加油车油罐的装置，其特征在于：所述油罐(1)适用于加油车油罐、加油站地下储罐、油库。
10.一种燃烧惰化加油车油罐的装置的工作方法，其特征在于：包括如下步骤
(1).开启第一油泵(11)，向储油瓶(1)中注入燃油，空气和储油瓶(1)中燃油进入内燃机(2)进行燃烧产生二氧化碳和水，同时内燃机工作驱动转轮除湿机(6)上的电机(12)，轮转除湿机(6)开始工作；
(2).内燃机(2)尾气出口的气体进入三元催化器(3)进行催化，气体进入第一换热器(4)热侧通道，由空气进行冷却后进入水分离器(5)分离出液态水，分离冷却后的气体进入转轮除湿机(6)吸湿区进行干燥，然后气体进入第二换热器(7)热通道再次利用空气进行冷却，同时第一换热器(4)冷侧通道和第二换热器(7)冷通道离开的空气一同进入转轮除湿机(6)再生区，最后废气进入大气，从第二换热器(7)热通道出来的二氧化碳和氮气在风机(8)的作用下进入油罐(10)，对油罐进行冲洗惰化。
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