CN115217157A - 一种天然气管廊导管辅助泄爆装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种天然气管廊导管辅助泄爆装置，涉及天然气管廊安全防控技术领域。采用侧向泄爆的方式，将爆炸能量向稳固区域引导，再向上排出，分级递减爆炸能量，对爆炸起到缓冲吸能作用并通过水封阻火，防止泄放后导致地表二次灾害。该辅助泄爆装置包括天然气管廊空间、天然气管廊墙体、水箱、竖直导管和水平导管；水箱、竖直导管和水平导管均设置在天然气管廊墙体的一侧；水平导管的入口连通天然气管廊空间，水平导管的出口连接竖直导管的下部入口；竖直导管的上部出口连接水箱的底部；竖直导管的上部出口处设有防水橡胶塞；水箱的顶部设有缓冲导管，缓冲导管位于竖直导管的正上方。
Description
技术领域
本申请涉及天然气管廊安全防控技术领域，尤其涉及一种天然气管廊导管辅助泄爆装置。
背景技术
随着我国城市化进程的不断推进，地面上的管道逐步转到地下，城市地下综合管廊应运而生。天然气管道也很快纳入综合管廊。由于地下综合管廊的电力电缆、通信电缆、照明设施都是潜在的火源，地下管廊又属于受限空间，为了内部通风或物料投放，其一般会设有开口和外界相通，这就会使地下管廊有足够空气。天然气管道投入使用过程中，可能会受到施工损伤、焊接缺陷、腐蚀等多种因素干扰，容易发生天然气泄漏事故。若遇点火源，可能发生爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。
目前，由于我国部分地区天然气管廊仍处于建设改造中，大多数企业对于天然气管廊内可能发生泄漏事故，采用的安全防治方法主要为提前预警，并无实际防治办法。而对于泄漏后天然气可能发生的火灾爆炸事故，有专家提出最直接的方法就是顶部泄爆。但是，由于天然气管廊位于地下，不论泄爆口大小，其出口必然位于地面，泄放后的物质和能量会带来一定的风险，很容易发生二次爆炸或者火灾。另外，从顶部泄爆时，下面的中空构造也很容易导致塌陷。
发明内容
本申请的实施例提供一种天然气管廊导管辅助泄爆装置，采用侧向泄爆的方式，通过泄爆导管将爆炸能量向稳固区域引导，再向上排出，分级递减爆炸能量，对内部天然气爆炸起到缓冲吸能作用并通过水封阻火方式，防止泄放后导致地表二次灾害。
为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种天然气管廊导管辅助泄爆装置，包括天然气管廊空间、天然气管廊墙体、水箱、竖直导管和水平导管；所述水箱、所述竖直导管和所述水平导管均设置在所述天然气管廊墙体的一侧；所述水平导管的入口连通所述天然气管廊空间，所述水平导管的出口连接所述竖直导管的下部入口；所述竖直导管的上部出口连接所述水箱的底部；所述竖直导管的上部出口处设有防水橡胶塞；所述水箱的顶部设有缓冲导管，所述缓冲导管位于所述竖直导管的正上方。
进一步地，所述水箱的顶部设有补水口和预留消防接口；所述预留消防接口用于连接消防水管。
进一步地，所述缓冲导管的出口处设有过滤网，所述过滤网能够防止爆炸发生后水携带反应后残余物喷射出。
进一步地，所述水箱的内侧壁上设有水位监测器；所述水位监测器包括补水线水位监测器和预警线水位监测器；所述水位监测器与火灾报警系统连接。
进一步地，所述防水橡胶塞包括T形凸台；所述水箱的底部设有与所述T形凸台相适配的T形凹槽；所述防水橡胶塞安装后，所述T形凸台位于所述T形凹槽内，且所述T形凸台与所述T形凹槽的槽壁之间通过防水胶密封。
进一步地，所述水箱包括开口朝上的箱体，所述箱体的开口处可拆卸连接箱盖；所述补水口和所述预留消防接口均位于所述箱盖上；所述缓冲导管焊接在所述箱盖上。
进一步地，所述箱体的口部高于所述天然气管廊墙体的上表面。
进一步地，所述箱盖的边缘向下延伸形成连接部，所述连接部上设有通孔；螺栓穿过所述通孔后与所述箱体的侧壁紧固。
进一步地，所述竖直导管与所述水平导管之间设有弯头；所述弯头与所述竖直导管与所述水平导管均法兰连接；所述水箱的底部设有连接法兰，所述竖直导管与所述水箱法兰连接。
进一步地，所述天然气管廊空间中天然气爆炸时，产生的冲击波携带火焰沿水平导管以及竖直导管迅速上升至所述竖直导管的上部出口处，在高温高压之下，防水橡胶塞被破坏，而其间相互产生的阻力，实现第一次泄压；一次削减后的爆轰火焰从竖直导管的出口进入水箱，水对爆轰火焰进行缓冲，实现第二次泄压；同时水也对爆轰火焰进行吸能降温，通过水封阻火的方法，防止泄放的能量和物质引起外界二次灾害；爆轰火焰经过两级削减后，最后余波将水箱中的水压入到缓冲导管中，高位水的压力以及失效的橡胶塞与缓冲导管间的阻力，实现第三次泄压，同时，水箱中部分水携带反应后残余物，经过滤网过滤喷射出。
本申请相比现有技术具有以下有益效果：
1、本申请实施例采用导管泄爆和水封阻火的方法，不仅解决了天然气管廊空间爆炸超压的安全问题，还有效防止了排放出的能量物质发生二次灾害。
2、本申请实施例结合天然气管廊结构特点，采用侧向泄爆方式，将爆炸能量引导到天然气管廊墙体稳固区域排放，从而达到保护天然气管廊内部空间的效果。
3、本申请实施例通过防水橡胶塞实现第一次泄压，通过水箱中的水对爆轰火焰进行缓冲和降温吸能实现第二次泄压，通过缓冲导管中的高位水的压力以及失效的橡胶塞与缓冲导管间的阻力，实现第三次泄压，从而逐渐消耗反应后的物质和能量，进而缓解天然气管廊空间内部承压。
4、爆炸结束后，天然气管廊空间压力下降，水箱内的水回流灭火，水位监测器监测到水位下降，发送信号到火灾报警控制室，与消防系统实现联动，达到泄爆与消防一体化防控效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例天然气管廊导管辅助泄爆装置的结构示意图；
图2是本申请实施例天然气管廊导管辅助泄爆装置中箱盖的立体结构示意图；
图3是本申请实施例天然气管廊导管辅助泄爆装置中箱体的立体结构示意图；
图4是本申请实施例天然气管廊导管辅助泄爆装置的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本申请的实施例采用侧向泄爆技术，通过导管将爆炸能量引至天然气管廊墙体一侧，并在泄放过程中实现三次泄压，从而缓解天然气管廊空间内部承压；同时采用水封阻火方法，使爆轰火焰因水箱中水吸能作用温度急剧降低；高压波将水压入缓冲导管，逐渐消耗反应后的物质和能量。爆炸结束后，天然气管廊内部空间压力下降，导致水箱内水回流灭火；水位监测器监测到水位下降，信号发送到火灾报警控制室，与消防系统实现联动，达到泄爆与消防一体化防控效果。
参照图1，本申请的实施例提供了一种天然气管廊导管辅助泄爆装置，包括天然气管廊空间1、天然气管廊墙体2、水箱3、竖直导管4、水平导管5和弯头6。
其中，水箱3、竖直导管4和水平导管5均设置在天然气管廊墙体2内，且位于天然气管廊空间1的同一侧，如右侧。水平导管5的入口连通天然气管廊空间1，且位于天然气管廊空间1的右侧壁的上下方向的中部。水平导管5的出口端密封连接弯头6的第一端，弯头6的第二端密封连接竖直导管4的下部入口端。竖直导管4的上部出口端密封连接水箱3的底部。
具体的，水平导管5的出口端和弯头6的两端均为法兰接口，竖直导管4的两端也均为法兰接口。水箱3的底部设有与竖直导管4的法兰接口相适配的法兰接口33。水平导管5的出口端法兰连接弯头6的第一端，弯头6的第二端法兰连接竖直导管4的下部入口端，竖直导管4的上部出口端法兰连接水箱3的底部。
为了便于拆装并提高安全性，竖直导管4的上部法兰接口的连接孔内均焊接螺柱。安装时，只需在竖直导管4的上部法兰接口与水箱3的底部之间安装密封垫圈7，然后将法兰孔对上，并在螺柱上缠上生胶带再与螺母11紧固，防止泄露；同时，通过法兰连接水箱可抵挡爆炸后产生的冲击力，也方便工程物料运输及施工时拆装。
竖直导管4的上部出口处设有防水橡胶塞8。防水橡胶塞8与水箱3过盈连接。具体的，防水橡胶塞8包括T形凸台。水箱3的底部设有与T形凸台相适配的T形凹槽，防水橡胶塞8安装后，T形凸台位于T形凹槽内，且T形凸台与T形凹槽的槽壁之间通过防水胶密封。
由此，由于防水橡胶塞8具有遇水膨胀的特性，且通过采用防水胶密封，可以保证箱体31的底部不漏水。当爆炸发生后，爆轰火焰沿竖直导管4传播，其高温高压性质让防水橡胶塞8失效，它们之间的阻力以及水位压力，可以实现第一次泄压。
参照图1至图3，水箱3包括开口朝上的箱体31，箱体31的口部高于天然气管廊墙体2的上表面(即地面)。由此，可以防止雨水带泥浆注入，影响水质。箱体31的开口处可拆卸连接箱盖32。具体的，参照图2，箱盖32的边缘向下延伸形成连接部321，连接部321上设有多个通孔322。参照图3，箱体31的侧壁上设有与通孔322相适配的螺纹孔312。螺栓12穿过通孔34后与箱体31的侧壁紧固，保证大冲击力下结构稳定性。由此，在爆轰火焰传播过程中，水封阻火，水起到吸能降温作用，避免地表二次灾害；同时，水也是极好的缓冲物质，可以实现第二次泄压。
参照图1，箱体31的内侧壁上设有水位监测器。水位监测器包括补水线水位监测器313和预警线水位监测器314。补水线水位监测器313对应补水线，当补水线水位监测器313发出信号时，说明此区域附近水箱需要补水时。一个保护区段内，补水线水位监测器313的数量为一个即可。
预警线水位监测器314对应预警线。补水线水位监测器313和预警线水位监测器314均与火灾报警系统连接。当预警线水位监测器314监测到水位下降时，可能是水箱故障，也可能是此区域发生爆炸事故，此时，预警线水位监测器314向火灾报警控制室发送信号，立即切断该区域气源，与消防设备实现联动灭火。需要说明的是，一个保护区段内，预警线水位监测器314的数量可以为一个，也可以为多个，具体数量应根据当地天然气管廊防火间距以及危险等级确定，此处不做限制。
参照图3，箱体31的底部还设有检修口315用于排放水箱3中的水，并方便检修水箱3。
参照图2，箱盖32的上表面上焊接缓冲导管9，缓冲导管9与水箱3的内腔连通。缓冲导管9的轴线与竖直导管4的轴线重合，且其内径小于竖直导管4的内径。缓冲导管9的出口处用卡箍连接过滤网10，过滤网10呈凸起形状，自然补水(降雨)过程中，能够防止落入杂物；爆炸发生后，能够防止水携带反应后的残余物喷射出。
箱盖32上还设有补水口323和预留消防接口324。预留消防接口324连接外部消防水管，用于消防取水和补水。工作人员可通过补水口323观察箱内水位情况，再进行补水。
参照图4，本申请实施例天然气管廊导管辅助泄爆装置的工作流程如下：
天然气管廊空间1中的天然气管道发生泄漏，且天然气浓度在爆炸浓度范围内，若遇足够能量的火源将引发爆炸，产生的冲击波携带火焰沿水平导管5、弯头6和竖直导管4迅速上升至竖直防水橡胶塞8处，在高温高压之下，防水橡胶塞8被破坏，其产生的阻力，实现第一次削减。
一次削减后的爆轰火焰从竖直导管4的出口进入水箱3，水箱3中的水对爆轰火焰有缓冲吸能降温效果，实现第二次削减。通过水封阻火的方法，防止泄放的能量和物质引起外界二次灾害。
爆轰火焰经过上述两级削减后，爆炸产生的威力将大大减小，余波将水箱3中的水压入到缓冲导管9中，高位水的压力以及失效的橡胶塞与缓冲导管9间的阻力，实现第三次削减。
最后，水箱3中部分水携带反应后残余物，经过滤网10过滤喷射出。
爆炸结束后，天然气管廊空间1中的压力快速下降，水箱3剩下水反注入天然气管廊空间1中灭火，预警线水位监测器314监测到水位下降，向消防报警控制室发送信号，切断该区域段气源。
本申请实施例可以在天然气管廊每200米一个的分区内，且天然气管廊一侧是高强度钢筋混凝土墙体的工况下使用。200米防火分区每隔10米设置一个保护段，并在保护段侧面矩形墙体中心处设置水平导管5的进口。以此类推，该保护区段导管辅助泄爆装置编码为001、002、003、004、005、006、007、008、009、010、011、012、013、014、015、016、017、018、019、020。为了简化控制系统，可以减少水位监测器的数量，例如，补水线水位监测器可以设置在010处，预警线水位监测器可以设置在003、010、017处。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，包括天然气管廊空间、天然气管廊墙体、水箱、竖直导管和水平导管；所述水箱、所述竖直导管和所述水平导管均设置在所述天然气管廊墙体的一侧；所述水平导管的入口连通所述天然气管廊空间，所述水平导管的出口连接所述竖直导管的下部入口；所述竖直导管的上部出口连接所述水箱的底部；所述竖直导管的上部出口处设有防水橡胶塞；所述水箱的顶部设有缓冲导管，所述缓冲导管位于所述竖直导管的正上方。
2.根据权利要求1所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述水箱的顶部设有补水口和预留消防接口；所述预留消防接口用于连接消防水管。
3.根据权利要求1所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述缓冲导管的出口处设有过滤网，所述过滤网能够防止爆炸发生后水携带反应后残余物喷射出。
4.根据权利要求1所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述水箱的内侧壁上设有水位监测器；所述水位监测器包括补水线水位监测器和预警线水位监测器；所述水位监测器与火灾报警系统连接。
5.根据权利要求1所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述防水橡胶塞包括T形凸台；所述水箱的底部设有与所述T形凸台相适配的T形凹槽；所述防水橡胶塞安装后，所述T形凸台位于所述T形凹槽内，且所述T形凸台与所述T形凹槽的槽壁之间通过防水胶密封。
6.根据权利要求2所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述水箱包括开口朝上的箱体，所述箱体的开口处可拆卸连接箱盖；所述补水口和所述预留消防接口均位于所述箱盖上；所述缓冲导管焊接在所述箱盖上。
7.根据权利要求6所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述箱体的口部高于所述天然气管廊墙体的上表面。
8.根据权利要求6所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述箱盖的边缘向下延伸形成连接部，所述连接部上设有通孔；螺栓穿过所述通孔后与所述箱体的侧壁紧固。
9.根据权利要求1所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，所述竖直导管与所述水平导管之间设有弯头；所述弯头与所述竖直导管与所述水平导管均法兰连接；所述水箱的底部设有连接法兰，所述竖直导管与所述水箱法兰连接。
10.根据权利要求1所述的天然气管廊导管辅助泄爆装置，其特征在于，
所述天然气管廊空间中天然气爆炸时，产生的冲击波携带火焰沿水平导管以及竖直导管迅速上升至所述竖直导管的上部出口处，在高温高压之下，防水橡胶塞被破坏，而其间相互产生的阻力，实现第一次泄压；
一次削减后的爆轰火焰从竖直导管的出口进入水箱，水对爆轰火焰进行缓冲，实现第二次泄压；同时水也对爆轰火焰进行吸能降温，通过水封阻火的方法，防止泄放的能量和物质引起外界二次灾害；
爆轰火焰经过两级削减后，最后余波将水箱中的水压入到缓冲导管中，高位水的压力以及失效的橡胶塞与缓冲导管间的阻力，实现第三次泄压，同时，水箱中部分水携带反应后残余物，经过滤网过滤喷射出。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2001082694A (ja) * | 1999-09-16 | 2001-03-30 | Shimizu Corp | 岩盤内高圧気体貯蔵施設 |
| CN105381559A (zh) * | 2015-12-17 | 2016-03-09 | 天津骏睿科技有限公司 | 一种水封式防爆器 |
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| CN206904594U (zh) * | 2017-05-08 | 2018-01-19 | 苏州成元环保科技有限公司 | 一种水封阻火泄爆装置 |
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| CN113737862A (zh) * | 2020-05-27 | 2021-12-03 | 北京燃气能源发展有限公司 | 一种地下燃烧设备机房管涵式泄爆口及施工方法 |
-
2022
- 2022-07-19 CN CN202210848807.5A patent/CN115217157B/zh active Active
Patent Citations (6)
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