CN204134083U - 一种用于浮顶罐浮船的消防系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于浮顶罐浮船的消防系统，采用喷淋式灭火，包括分布在浮顶罐浮船的所有空间中的消防喷头和将灭火介质输送到消防喷头的消防管网；所述的消防管网中的各种管道包括刚性的管道，所述的刚性管道构成所述的浮船的骨架。本实用新型的技术方案中，由于将消防管网与浮顶罐浮船的骨架结构合二为一，在加装消防系统前后，浮顶罐浮船的重量变化较小，同时节省了材料。

Description

一种用于浮顶罐浮船的消防系统

技术领域

本实用新型涉及一种消防领域，特别涉及一种设置在浮顶罐浮船上的消防系统。

背景技术

浮顶罐分为外浮顶和内浮顶两类，狭义而言，浮顶罐常指外浮顶罐，不包含内浮顶罐，而内浮顶罐是一种特殊的拱顶罐，是拱顶罐与浮顶罐结合的新型储罐。浮顶罐一般包括罐底、罐壁和浮顶组成，浮顶储罐的浮顶是一个漂浮在贮液表面上的浮动顶盖，随着储液的输入输出而上下浮动，浮顶与罐壁之间有一个环形空间，这个环形空间有一个密封装置，使罐内液体在顶盖上下浮动时与大气隔绝，从而大大减少了储液在储存过程中的蒸发损失。采用浮顶罐储存油品时，可比固定顶罐减少油品损失80%左右。常见的浮顶罐的浮顶结构形式是单盘式和双盘式。单盘式浮顶是由环形船舱和圆形单盘顶板所构成。双盘式浮顶是由上盘板、下盘板和环形船舱所组成，均由钢板拼焊而成。外浮顶与内浮顶油罐的使用，大大减少了油气损耗，既有利于环保，又可降低油品储罐的火灾危险几率与火灾危险程度，越来越受到青睐。

随着石化工业的不断发展，浮顶储罐的容积都比较大，近年来单罐5万m³及以上的大型钢制外浮顶储罐不断增多就是有力的佐证。但是，大型储罐一旦发生火灾，就可能引发重大事故，造成巨大损失。多年以来，对大型外浮顶储油罐的消防措施通常采用的泡沫灭火系统辅以固定式泡沫炮进行灭火，罐壁安装环形喷淋系统对罐壁降温处理。通过事故救援分析，大型外浮顶储油罐火灾具有以下特点：

1、大型浮顶油罐起火后，燃烧部位都限于浮顶与罐壁间的密封装置处，初起时火势不是很大，比较容易被扑灭。当液体温度大于闪点后，蔓延速度急剧加快，密封装置的受损范围与程度也越来越大。若出现整个密封圈燃烧，或者浮顶侧倾，甚至沉底现象，后果将是灾难性的。

2、 起火后往往形成多点燃烧，给扑救工作增加了困难。由于密封装置上的挡雨板、泡沫堰板等设施，在火灾过程中会出现不同程度的变形、损坏、翻转、卷曲等现象，将直接影响到泡沫的正常流动，由于不能覆盖燃烧液面，泡沫起不到隔绝空气、遮断热辐射、阻止可燃液体蒸发的目的，造成火灾长时间不能扑灭。

3、由于火焰常常处在两个泡沫发生器的中间位置，使产生器喷出的泡沫不能迅速覆盖起火部位。高架炮塔上的固定泡沫炮，因为射距有限，一般只能把泡沫打在罐顶的中间部位，同样起不到灭火效果。而各种固定式泡沫灭火设备的大量投用，会快速降低泡沫灭火剂的贮备量，时间一久，可能造成泡沫液供给不足的严重后果。

4、当前罐区的火灾报警主要有两种形式：人工报警与火灾自动报警系统报警。依靠人工报警，容易出现漏报、误报、迟报或错报现象，发现火情时，往往已错过了第一报警时间。而火灾自动监测报警系统，也有其局限性。当其发出声光报警信号后，都需要根据显示的地址码，到现场进行人工检查或确认，认定报警的类别与真伪。火灾发现过程曲折，致使火情进一步发展，无形中增加事故扑救难度。

5、一旦火情得到确认，首先应立即启动罐上固定消防设施，消防水泵约需2分钟以上方可投入运行，把水送到着火油罐，对油罐实施有效冷却保护；同时，启动泡沫系统泵组，需要大约5分钟将泡沫液送入着火油罐区域，又需要大约5分钟方可使泡沫发生器达到合格的灭火泡沫，形成全淹没窒息灭火。此时，火势已经进一步发展，甚至可能形成灾难性爆燃，严重影响扑救效果，甚至直接导致灭火失败。

6、强对流及大风天气易给储罐灭火带来的负面影响。众所周知，雷暴雨期间，都伴有强风出现，另外，随着火势的发展，极易在局部形成强对流现象，可能对罐上的固定式消防冷却水系统的喷水强度产生影响，削弱了固定式消防冷却水系统对着火罐的冷却保护效果，严重的还会出现冷却空白点，增加了罐壁变形的威胁。这一现象离罐的上沿口越近越明显。

从上述可见，现有的浮顶罐消防措施存在诸多局限性，主要表现为：

1、火灾确认反应时间长，致使火灾发展，增加救援难度；

2、灭火系统动作时间长，加剧火灾损坏程度，影响泡沫覆盖效果；

3、灭火过程泡沫消溶量大，灭火进程增大，泡沫液供应受限；

4、整体救援时间过长，消防冷却水用量大，造成资源浪费，甚至形成次生灾害；

5、泡沫灭火剂有效期一般为两年，而且还对储存温度有限定要求，对使用单位的维护成本很高。

因此，目前浮顶罐浮船所采用的消防系统需要综合使用喷淋系统，因为喷淋系统能分布浮船的各个角落以及浮顶与罐壁之间，如果发现起火点，就能快速灭火。但是，这样的喷淋系统需要比较密集的管网传送灭火介质，这样，将加重整个浮船的重量，不利于浮船工作。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用于浮顶罐浮船的消防系统，该消防系统采用喷淋的方式将灭火介质淹没火点，隔绝起火燃烧物质与空气中的氧气窒息灭火，同时，喷淋的水汽带走大量的热量而降温，彻底灭火。

技术方案是一种用于浮顶罐浮船的消防系统，采用喷淋式灭火，包括分布设置在浮顶罐浮船上表面的消防喷头和将灭火介质输送到消防喷头的消防管网；所述的消防管网中的各种管道包括刚性的管道，所述的刚性管道构成所述的浮船的骨架。

本实用新型的技术方案中，由于将消防管网与浮顶罐浮船的骨架结构合二为一，在加装消防系统前后，浮顶罐浮船的重量变化较小，同时节省了材料。

本实用新型的优选方式中：灭火介质包括消防用水或者氮气。同时消防喷头包括两种双流体喷雾喷头和氮气喷头，其中两种双流体喷雾喷头分别设置在密封圈内和伸出浮顶罐浮船上表面，氮气喷头则介入到浮顶罐浮船内部。

消防管网为环形管与径向主干管组成相互连通的灭火介质流动管网。主供管路从储油罐中部采用柔性管道与所述的主干管连通。并且柔性管道采用随行环形结构。

另外，还包括监控系统，所述的监控系统包括设均布置于浮顶罐浮船中感温电缆，以及监控中心和设置在消防管网中的选择控制阀；所述的感温电缆分别与所述的控制中心通信连接，消防管网中的各选择控制阀分别由控制中心控制。这样成为一种自动消防系统，在检测到有火灾发生时，监控中心控制各消防管网中的各选择控制阀闭合，消防介质如水、氮气等级将很快通过各种喷头在浮顶罐浮船中的各个部位快速充满，使火点窒息灭火的同时，降低温度，当温度恢复正常时，监控中心通过感温电缆获后，控制各选择控制阀断开，胜利完成灭火任务。

以下将结合附图和实施例，对本实用新型进行较为详细的说明。

附图说明

图1为本实用新型的实施例原理图；

图2为本实用新型的实施例1结构图（一）；

图3是图2中A放大；

图4是图2中B放大；

图5为本实用新型的实施例1结构图（二）；

图6为本实用新型实施例1俯视图；

图7为图6部分放大图；

图8第二喷头外形图；

图9第三喷头外形图；

图10第一喷头外形图。

图中：1、选择控制阀，2、第一喷头，3、第二喷头，4、第三喷头，5、感温电缆，6、浮顶罐浮船，7、罐壁，8、供气环管，9、供水环管，10、浮船上表面，11、浮船下表面，12、火警控制电路， 13、密封结构，14、供气总管，15、供水总管，16、主干管， 18、供气干管，19、供水干管，21、氮气入口，22、氮气喷口，31和41是进水管，32和42是进气管，43、喷口，33、横向喷缝，34、纵向喷缝。

具体实施方式

实施例1，本实施例是一种用于浮顶罐浮船上安装的消防系统，如图3所示，本实施例的消防系统中包括有提供灭火介质的介质源，本实施例中采用消防用水和氮气作为灭火介质，消防管网将消防用水和氮气源源不断地输送到浮顶罐浮船的空间各处，通过如图8、9、10所示的第二喷头3，第三喷头4和第一喷头2这三种喷头雾化喷雾，弥漫到整个浮顶罐浮船6上表面和环状密封结构13中，通过氧气隔离空气中的氧气对火苗进行窒息灭火，通过水汽充分吸收热量降温，使着火点达不到燃点，彻底灭火。

如图1所示是本实施例的消防系统的原理图，通过自制或者原有存储的大量氮气和消防储水组成的水源和气源，利用供所总管14和供水总管15输送到作为浮顶罐浮船6骨架的管道组成的管网中，这些管网中有供气干管19和供水干管19，分别与供气干管19和供水干管19连通的供气环管8和供水环管9，然后通过安装在供气环管8和供水环管9或者供气干管19和供水干管19上的三种喷头将水和气雾化喷出。

如图2、3、4、5、6、7所示，本实施例中采用了三种喷头，第二喷头3由于可以充分地照顾到环状的密封结构13中各个部位，在一种狭长的空间内，采用一种横向喷缝33和纵向喷缝34的方式，其中横向喷缝33可以喷出较远的距离，纵使向喷缝34可以喷出相对较近的距离。在浮顶罐浮船6的浮船上表面10均匀布局第三喷头4，第三喷头4可以向周围均匀喷雾，在浮船上表面10和浮船下表面之间的浮顶罐浮船6内布局有氮气喷头，这就是第一喷头2。

在浮顶罐浮船6周围的环状密封结构13中也分布有这第二喷头，主要是通过第二喷头3、第三喷头4喷出水和氮气组成的气雾和第一喷头2喷出的氮气。如图3所示，供气总管14和供水总管15组成的主干管16是与气源和水源相连的，消防用水和消防用的氮气通过分别供气总管14和供水总管15输入到供气干管19和供水干管19，如图4所示，供气干管19和供水干管19为交叉安装的骨架管，分别与供气环管8和供水环管9连通，供气环管8和供水环管9的密度根据实际情况设置，与气源和水源的压强相关，一般说来，如果水源和气源的压强较大，则一个喷头作用的区域较大，供气环管8和供水环管9的密度可以小一些，反之亦然。本实施例中，供气总管14和供水总管15组成的主干管16从储油罐油区中部采用柔性防腐蚀材料制作的管道供应，并采用随行环绕避免管道缠绕，延伸使用寿命和降低维修几率。

如图8、9、10所示是三种本实施例中使用的三种喷头的外形图，其中第二喷头3和第三喷头4是两种双流体喷雾喷头，分别从进水管31、41和进气管32、42中注入一定压强的水和氮气，分别从喷头中喷出雾化气体，第二喷头3从喷口33中，第三喷头4从两种开关分别为横向喷缝43和纵向喷缝44中喷出。第一喷头2只有单独的流体氮气入口21和氮气出口22，根据需要布置在浮顶罐浮船6内各处。

作为消防系统，需要进行自动监测和控制灭火，因此，本实施例中，还设置有监控系统，监控系统包括设均布置于浮顶罐浮船6中感温电缆5，以及监控中心和设置在消防管网中的选择控制阀1；如图1所示，也就是一种自动探测报警控制系统。感温电缆5分别与控制中心通信连接，消防管网中的各选择控制阀1分别由控制中心控制。这样成为一种自动消防系统，在检测到有火灾发生时，监控中心控制各消防管网中的各选择控制阀1闭合，消防介质如水、氮气等将很快通过各种喷头将浮顶罐浮船中的各个部位快速充满，使火点窒息灭火的同时，降低温度，当温度恢复正常时，监控中心通过感温电缆获后，火警控制电路12控制各选择控制阀断开，胜利完成灭火任务。

本实施例中，进行灭火效果分析之前，对浮顶罐的浮船内部结构和材质进行分析，通过精密计算，利用供水管网和供气管网形成浮船骨架，减轻了增加灭火系统而造成的荷载，不影响浮船的本身强度与功能。按照专用的双相流喷头如图8、9、10所示的三种喷头，它们的有效作用面积，以储罐浮船外环开始均匀布置。喷头安装立管长度以喷口距离浮船表面高度为10~12cm为宜。与此同时，针对浮顶罐浮船与罐壁之间采用二次密封的结构，本实施例对双相流喷头进行了改善，利用密封槽内部狭长结构，将管路直接透过浮船接入，与喷头形成局部全淹没环境，防止蔓延或复燃。另外，由于浮船本身需要配置降温等设备，致使浮船内部空间较大，长期运行在高挥发环境中易造成可燃挥发气聚集，一旦遇见火源也会形成火灾，因此，在集成时本发明考虑了内部单设氮气喷头，可有效防止甚至快速惰化，确保浮船内部安全。本发明为了灭火剂供应的安全性，根据储油罐火灾或石油气爆燃多发于浮船上部空间，易对结构和管路造成损坏，设计主供管路从储油罐油区中部采用柔性防腐蚀材料制作的管道供应，并采用随行环绕避免管道缠绕，延伸使用寿命和降低维修几率。

与现有储油罐消防防范措施相比，本实施例的主要优点在于系统响应时间短，灭火速度快，资源消耗少，性价比高，生命周期长，维护成本低，环保安全无次生灾害等，其应用于内浮顶罐效果显著，具体体现有：

1、本发明将灭火系统与浮盘集成，同时利用石油化工企业自有的氮气资源和市政供水或厂区消火栓供水管网，整体综合利用率高；另外，本发明的水相和气相工作压力都属于低压范畴，对管道材质要求不高，明显降低石油化工企业的工程建设成本。

2、本发明采用氮气和细水雾同时作用灭火，两种介质均属于绿色环保灭火剂，不会产生次生灾害。因此，在火灾报警时无须确认即可直接启动，缩短灭火系统响应时间，将火情控制在发展初期。

3、本发明配套的专用喷头的工作原理为切割火源根部，分隔可燃物与火焰，将根部火源采用细水雾降温、窒息直至完全熄灭，上部火焰采用氮气快速混合，降低氧气浓度，达到灭火目的。双相流技术的采用增强了灭火效能，灭火效果明显。

4、本发明专用喷头拥有专利技术，将喷头水雾雾滴粒径控制在400μm以下，在极短灭火过程中，水消耗量极少，且在降温过程中汽化，不易造成积水等次生灾害；同时喷入的氮气可直接排放于空气，不会对环境造成危害，安全环保。

5、本发明中，采用的氮气为惰性气体，储存过程中不会出现效能降低、变质等现象，因此，其生命周期几乎不受限，规避了现有泡沫系统的泡沫液两年必须换新的局限，节约了维护成本；同时石油化工企业中一般配置有大型制氮装置与大型氮气储罐，氮气通过空气分离可随时保证氮气供应数量与质量，造价低廉，无需担心灭火剂量受限的影响。

6、本发明中的专用喷头组件结构孔洞最小值为3mm，对水质要求低，无需增加过多的过滤设施，日常维护成本几乎为零，大大降低了企业的维护费用。

本实施例在规避现有消防系统的缺陷的同时，吸取了先进经验，针对浮顶罐的火灾特征和结构特征，采用双相流技术，利用浮船本身结构骨架设置水路和气路管道，通过浮船上层按需布置专用喷头，实施储罐浮船表面灭火目的，同时正对火灾重点部位----密封圈与罐壁连接处，采用特殊喷头，对密封圈内进行局部全淹没保护，将火因控制在初期，直至消灭。另外，可根据实际情况针对浮船的特殊结构形式，对浮船内部空间布置单独的氮气喷头，快速惰化，杜绝内部爆燃的可能，真正做到全方位、无死角保护。其优势在于： 

其一、灭火速度快。水气共同作用，形成环形细水雾锥，将浮船表面明火从根部压缩分隔，在快速汽化的同时抑制氧气的进入，形成窒息环境熄灭火焰；与此同时，喷入的氮气与环境空气及时融合，降低环境氧浓度、可燃石油气浓度，并快速排出储罐内部，达到灭火目的。

其二、灭火具有针对性。对于浮船表面，采用全淹没方式切断火焰根部，阻止燃烧扩大，并快速隔离窒息灭火；对于密封圈内部，采用专用喷头，沿结构方向形成全密封水幕，隔断火焰与可燃物，并降低环境温度和氧浓度，阻止油气进一步挥发和燃烧，实现灭火目的；对于浮船内部空间，设置氮气喷头，及时惰化可燃油气，阻止火灾的蔓延。

其三、工程造价经济。本发明无需单独布置管道，综合利用供水供气管道形成浮船承重骨架，在实现灭火装置功能的同时有限增加浮船造价和质量，但从整体工程造价而言，特别是与传统设计消防设施方案对比，经济性明显。

其四、维护成本低。本发明采用普通市政水压级供水和低压供应氮气（≤1.2MPa），无需特别处理，水剂介质可综合利用市政消火栓管网或自来水管网供应，氮气介质可综合利用石化企业生产工艺环节已有的空分装置供应或独立配置空分装置从空气中直接分离，两种介质均不存在有效期限制，不需要按时更换，大幅度降低企业维护成本。

其五、资源消耗少，无次生灾害。对于日渐紧缺的水资源，本发明采用细水雾的原理，在灭火过程中，减少了水资源的消耗量，同时，灭火时间短，更进一步减少了水资源的浪费。另外，氮气来源于空气分离，直接成本仅仅包含电耗和设备折旧，灭火完成后对环境不造成任何次生灾害，符合绿色环保发展要求。

Claims (8)

1.一种适用于浮顶罐浮船的消防系统，采用喷淋式灭火，包括分布设置在浮顶罐浮船上表面的消防喷头和将灭火介质输送到消防喷头的消防管网，其特征在于：所述的消防管网中的各种管道包括刚性的管道，所述的刚性管道构成所述的浮船的骨架。

2.根据权利要求1所述的用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：所述的灭火介质包括消防用水或者氮气。

3. 根据权利要求1所述的用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：所述的消防喷头包括双流体喷雾喷头。

4. 根据权利要求3所述的用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：在所述的浮顶罐浮船的上表面与下表面之间还设置有氮气喷头。

5.根据权利要求1所述的用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：所述的消防管网为环形管与径向主干管组成相互连通的灭火介质流动管网。

6.根据权利要求5所述的用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：主供管路从储油罐中部采用柔性管道与所述的主干管连通。

7. 根据权利要求6所述的用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：所述的柔性管道采用随行环形结构。

8.根据权利要求1至7中任一所述用于浮顶罐浮船的消防系统，其特征在于：还包括监控系统，所述的监控系统包括设均布置于浮顶罐浮船中感温电缆，以及监控中心和设置在消防管网中的选择控制阀；所述的感温电缆分别与所述的控制中心通信连接，消防管网中的各选择控制阀分别由控制中心控制。