CN210860652U - 一种多角度可调节lng储罐水幕抑制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的是一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其结构包括水幕系统，数据采集系统，报警装置；其中，水幕系统包括蓄水池、水流管线、水幕喷射装置、压力表、流量控制器、水泵、电磁阀，数据采集系统包括监测点阵列，蓄水池通过水流管线与水幕喷射装置连通，压力表、流量控制器、水泵、电磁阀安装在水流管线上，监测点阵列包括若干个甲烷浓度传感器，数据采集系统与报警装置相连接，水幕喷射装置处在LNG储罐的周围。本实用新型适用于对LNG储罐泄漏的LNG蒸气起到阻隔作用，能促使泄漏的LNG蒸气稀释至安全浓度范围。

Description

一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统

技术领域

本实用新型涉及一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，属于LNG储罐安全保护技术领域。

背景技术

液化天然气(LNG)作为一种新型优质的清洁能源，受到广泛青睐，对促进能源消费结构转换、生态环境保护具有很重要的意义；LNG属于深冷液体，常压沸点在-162℃左右，一旦LNG储罐由于设备损坏或操作失误等原因发生泄漏，极易造成严重的冻伤等事故；LNG的主要组成成分是甲烷，而甲烷的爆炸极限在5%-15%（体积分数）左右，泄漏的蒸气云与空气混合形成爆炸性混合物，若蒸气云团浓度处于爆炸极限内则随时有发生火灾爆炸的危险。

LNG泄漏会迅速产生蒸气云团，前期由于云团浓度较大，形成重气效应沉积在地表，后期随着温度升高并在环境风速的作用下不断与周围空气混合，与空气混合后的LNG蒸气云团密度逐渐减小，重气效应基本失效，LNG蒸气云团变轻沿着风向开始向上扩散，泄漏范围不断扩大。

因此，在LNG储罐发生泄漏时，应当采取有效的手段将蒸气云团稀释到安全浓度，降低发生火灾爆炸的危害性；工业上已经证明水幕的角度对有毒气体、易燃气体、重气等气体意外泄漏的驱散、稀释有良好效果，合适角度的水幕可以高效避免气体聚集处于爆炸极限，减少可能发生火灾爆炸的危险。

水幕无污染、用水量低、价格低廉易得，非常适合作为LNG储罐泄漏的有效防护手段，因此在此基础上研究出一套多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统来保障LNG储存安全显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型提出的是一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其目的旨在控制LNG储罐泄漏时LNG蒸气的扩散，使泄漏的LNG蒸气浓度稀释至安全浓度范围内。

本实用新型的技术解决方案：一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其结构包括水幕系统，数据采集系统，报警装置7；其中，水幕系统包括蓄水池21、水流管线23、水幕喷射装置22、压力表3、流量控制器5、水泵24、电磁阀25，数据采集系统包括监测点阵列2，蓄水池21通过水流管线23与水幕喷射装置22连通，压力表3、流量控制器5、水泵24、电磁阀25安装在水流管线23上，监测点阵列2包括若干个甲烷浓度传感器，数据采集系统与报警装置7相连接，水幕喷射装置22处在LNG储罐1的周围。

本实用新型的有益效果：

1）本实用新型适用于对LNG储罐泄漏的LNG蒸气起到阻隔作用，能促使泄漏的LNG蒸气稀释至安全浓度范围；

2）本实用新型安全系数高、操作简单，大大提高了水幕对LNG储罐泄漏的抑制效果，减小了发生火灾爆炸的可能性；

3）当发生 LNG 泄漏时，能够通过监测点阵列来实时监测LNG储罐泄漏范围及泄漏高度，且能够进一步通过风速仪来监测外界环境对蒸气云的影响；

4）通过进一步设计，本实用新型作为LNG储罐水幕抑制系统，能够具有实时监测、自动控制、及时预警等优点；

5）通过进一步设计，通过调节水幕喷射角度和流量，能有效降低 LNG蒸气云的体积浓度，提高了LNG储罐的安全性；

6）通过进一步设计，能及时自动调节水幕喷射角度和流量，降低 LNG蒸气云的体积浓度，提高了LNG储罐的安全性，水幕抑制的高效性，更加准确的抑制泄漏物的扩散。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型的水幕喷射装置的结构示意图。

附图中1是LNG储罐，2是监测点阵列，3是压力表，4是风速仪，5是流量控制器，6是信号处理器，7是报警装置，8是控制终端，9是压力传感器，10是温度传感器，21是蓄水池，22是水幕喷射装置，23是水流管线，24是水泵，25是电磁阀，31是喷嘴，32是可调节支架，33是底座。

具体实施方式

一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其结构包括水幕系统，数据采集系统，报警装置7；其中，水幕系统包括蓄水池21、水流管线23、水幕喷射装置22、压力表3、流量控制器5、水泵24、电磁阀25，数据采集系统包括监测点阵列2，蓄水池21通过水流管线23与水幕喷射装置22连通，压力表3、流量控制器5、水泵24、电磁阀25安装在水流管线23上，监测点阵列2包括若干个甲烷浓度传感器，数据采集系统与报警装置7相连接，水幕喷射装置22处在LNG储罐1的周围。

所述数据采集系统还包括风速仪4，压力传感器9，温度传感器10；温度传感器10和压力传感器9设在LNG储罐1上；温度传感器10、压力传感器9、若干个甲烷浓度传感器、风速仪4分别与报警装置7相连接；优选所述温度传感器10、压力传感器9、若干个甲烷浓度传感器、风速仪4分别通过数据线与报警装置7相连接。

所述一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其结构还包括控制终端8；数据采集系统还包括信号处理器6；温度传感器10、压力传感器9、若干个甲烷浓度传感器、风速仪4通过信号处理器6与报警装置7和控制终端8相连接；所述风速仪4可实时监测外界环境风速对LNG蒸气云的影响，并能够将外界环境风速信息传递给控制终端8，一旦发生LNG泄漏时，控制终端8可根据外界环境风速对LNG蒸气云的影响，对所需的水幕喷射角度及流量作出调整；所述的监测点阵列2上的甲烷浓度传感器一旦监测到甲烷浓度范围达到报警值，报警装置7可产生报警；优选报警装置7与控制终端8之间通过信号线连接，监测点阵列2一旦监测到甲烷浓度范围达到报警值，报警装置7可实时向控制终端8进行报警。

所述甲烷浓度传感器有若干个；所述水幕喷射装置22也有若干个，若干个水幕喷射装置22优选分布在LNG储罐1的底部外围四周。

所述水幕系统上有若干个水幕喷射装置22，若干个水幕喷射装置22根据LNG储罐1大小，按照一定顺序和间距安装在LNG储罐1周围，若干个水幕喷射装置22进一步优选按照一定顺序和间距安装在LNG储罐1的底部外围四周；若干水幕喷射装置22均可更换并可调节角度；水流管线23上装有流量控制器5和压力表3，可调节水流量大小。

所述水幕喷射装置22包括喷嘴31、可调节支架32、底座33；底座33分布在LNG储罐1的底部外围四周，喷嘴31的一端安装在底座33上，喷嘴31的另一端斜向LNG储罐1的上部与底座33形成一定角度，喷嘴31和底座33之间有可调节支架32，喷嘴31与水流管线23相连通；喷嘴31和底座33之间的角度通过可调节支架32调节，底座33优选与LNG储罐1的底部处于同一水平面上；所述水幕喷射装置22可以更换成不同形状的喷嘴31。

所述喷嘴31的喷射角度由可调节支撑架32进行调节；具体工作时，可根据水幕喷射角度的需要由工作人员手动通过可调节支撑架32进行喷嘴31和底座33之间的角度调整，也可进一步有控制终端8接收到信号后对水幕喷射装置22的喷射角度进行控制，达到最佳水幕抑制角度。

所述监测点阵列2分布在LNG储罐1的四周；所述监测点阵列2优选分布在LNG储罐1上，进一步优选监测点阵列2分布在LNG储罐1的罐体侧壁外表面的四周；所述监测点阵列2由若干个甲烷浓度传感器的监测点排列形成。

所述的监测点阵列2优选在水幕喷射装置22喷水时形成的水幕两侧均设有监测点，监测到的数据经信号处理器6处理后可以实时显示在控制终端8上，通过实时显示水幕两侧的监测数据，可以直观的显示水幕对LNG蒸气云扩散的抑制效果。

所述一种多角度可调节LNG储罐1水幕抑制系统中的各仪表、仪器、监测点阵列所分布甲烷浓度传感器、水流管线皆优选为耐低温装置；所述的压力表3、流量控制器5、电磁阀25、水泵24、风速仪4、若干个甲烷浓度传感器组成的监测点阵列2、温度传感器10、压力传感器9均优选为防爆设备和耐低温设备且均优选通过数据线经信号处理器6转换后与控制终端8相连，控制终端8可实时显示所有数据并完成操作。

根据LNG储罐1的大小高度，所述水幕喷射装置22的喷射角度设为一号、二号、三号、四号四个喷射角度，监测点阵列2沿LNG储罐1高度由下向上依次在四个不同高度上分布有1号、2号、3号、4号四个监测点阵列，每个监测点阵列均包括N个甲烷浓度传感器，N≥1；水幕喷射装置的四个喷射角度与四个不同高度的监测点阵列依次对应；当1号监测点阵列检测到LNG蒸气云泄漏时，由人工或通过控制终端8发送信号将水幕喷射装置调节为一号喷射角度；当2号监测点阵列监测到LNG蒸气云时，由人工或通过控制终端8发送信号将水幕喷射角度调节为二号喷射角度；当3号监测点阵列监测到LNG蒸气云泄漏时，由人工或通过控制终端8发送信号将水幕喷射角度调节为三号喷射角度；当4号监测点阵列监测到LNG储罐发生泄漏时，由人工或通过控制终端8发送信号将水幕喷射角度调节为四号喷射角度；水幕喷射角度、水幕喷射装置22数量、监测点数量高度等可根据实际储罐体积和高度设定；所述的水幕喷射装置22可根据LNG储罐1上不同高度监测点阵列所监测到的LNG蒸气云高度和浓度，改变水幕喷射角度，四种水幕喷射角度根据实际情况依次对应不同的监测点高度。

所述的监测点阵列2由若干个甲烷浓度传感器的监测点排列形成；所述监测点阵列2在水幕喷射装置22喷水时形成的水幕两侧均设有甲烷浓度传感器作为甲烷浓度监测点。

当LNG储罐1泄漏时，水流由蓄水池21通过水流管线23经压力表3、流量控制器5后由水幕喷射装置22喷射形成水幕，水幕能有效控制LNG蒸气扩散，使泄漏的LNG蒸气浓度稀释至安全浓度范围内；通过进一步设计，风速仪4、监测点阵列2监测到的数据经信号处理器6处理后与控制终端8和报警装置7相连；甲烷浓度传感器等将所测得的甲烷浓度信号发送到报警装置7，通过报警装置7进行LNG泄漏报警，根据所测甲烷浓度信号值等，由控制终端8对水幕所需喷射角度进行调节，并对所需水流量进行调节；一旦监测达到报警值时，若控制终端8的自动控制系统失效或不运作时，可由工作人员手动开启水幕系统。

本实用新型提供一种对LNG储罐泄漏扩散过程中的水幕抑制系统，本实用新型进一步通过安装多角度水幕喷射装置喷洒水幕，水幕喷射水滴时会夹带周围环境空气，在局部形成空气湍流和空气卷吸，加速流动的空气与LNG蒸气云混合，进而有效降低LNG蒸气云的浓度，使气云不易扩散；水幕喷射产生密集水滴形成一道水屏障，通过向上喷射的水滴与LNG蒸气云接触产生的机械作用向其传递动量，使得LNG蒸气云团沿着相应的方向加速扩散；LNG泄漏产生的蒸气云团属于低温气体，水幕通过水滴与LNG蒸气云和空气之间进行热量交换，加快LNG低温蒸气云温度提升，进而降低云团密度，促使蒸气云向上扩散，避免因重气效应积聚地面，从而有效的控制LNG蒸气扩散，使泄漏的LNG蒸气浓度稀释至安全浓度范围内。

实施例1

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图所示，一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其结构包括LNG储罐1，水幕系统，数据采集系统，报警装置7，控制终端8；其中，水幕系统包括蓄水池21、水幕喷射装置22、水流管线23、压力表3、流量控制器5、水泵24、电磁阀25，所述数据采集系统包括监测点阵列2、风速仪4、信号处理器6、温度传感器10、压力传感器9。

所述监测点阵列2由若干个甲烷浓度传感器组成，LNG储罐1上设有温度传感器10、压力传感器9。

工作时，水流由蓄水池21通过水流管线23经压力表3、流量控制器5后由水幕喷射装置22形成水幕，监测点阵列2、风速仪4监测到的数据经信号处理器6处理后与报警装置7和控制终端8相连。

当监测点阵列2上的甲烷浓度传感器检测到LNG储罐1泄漏或压力传感器9及温度传感器10监测到LNG储罐1内部罐体压力或温度异常时，一旦达到危险值即触发报警装置7，由控制终端8自动切断LNG储罐1内部管路，监测点阵列2会传输信号经信号处理器6给报警装置7及控制终端8，当控制终端8接收到LNG泄漏信号时，立即联动打开水流管线23上的电磁阀25，水泵24会将蓄水池21中的水抽出，水经水流管线23从水幕喷射装置22中喷出，对LNG蒸气形成屏障作用，增加其通过的阻力，对泄漏的LNG蒸气起到阻隔作用，进而促使泄漏的LNG蒸气向上扩散或将其稀释至安全浓度范围，降低因LNG储罐泄漏造成的火灾爆炸危险性和低温蒸气云对周围设备及人员带来的危害。

一旦监测达到报警值时，若控制终端8的自动控制系统失效或不运作时，可由工作人员手动开启水幕系统。

根据监测到的泄漏物高度和浓度以及风速仪4所测得风速对泄漏物的影响，由控制终端8对水幕喷射装置22角度进行控制并对流量控制器5进行控制，选取抑制LNG泄漏的最佳水幕喷射角度和强度，使LNG蒸气云的体积浓度更快速高效的降低，防止形成重气效应。

所述水幕喷射装置根据储罐大小高度而定，设为一号、二号、三号、四号四个喷射角度，监测点阵列2由下向上依次设为1号、2号、3号、4号四个阵列，喷射角度与监测点阵列高度依次对应；当1号监测点阵列检测到LNG蒸气云泄漏时，由控制终端8发送信号将水幕喷射装置22调节为一号喷射角度；当2号监测点阵列监测到LNG蒸气云时，水幕喷射角度调节为二号喷射角度；当3号监测点阵列监测到LNG蒸气云泄漏时，水幕喷射角度调节为三号喷射角度；当4号监测点阵列监测到LNG储罐发生泄漏时，水幕喷射角度调节为四号喷射角度，水幕喷射角度、水幕喷射装置22数量及监测点数量高度等可根据实际储罐体积和高度设定。

所述的监测点阵列2由甲烷浓度传感器的监测点排列形成，水幕两侧均设有甲烷浓度监测点阵列，通过实时显示水幕两侧的监测数据，可以直观的对比分析水幕对LNG蒸气扩散的抑制效果，根据水幕两侧的对比来进一步调节水幕喷射角度和流量，提高水幕抑制效率，避免蒸气云扩散遇到点火源导致爆炸事故的发生。

Claims (10)

1.一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是包括水幕系统，数据采集系统，报警装置（7）；其中，水幕系统包括蓄水池（21）、水流管线（23）、水幕喷射装置（22）、压力表（3）、流量控制器（5）、水泵（24）、电磁阀（25），数据采集系统包括监测点阵列（2），蓄水池（21）通过水流管线（23）与水幕喷射装置（22）连通，压力表（3）、流量控制器（5）、水泵（24）、电磁阀（25）安装在水流管线（23）上，监测点阵列（2）包括若干个甲烷浓度传感器，数据采集系统与报警装置（7）相连接，水幕喷射装置（22）处在LNG储罐（1）的周围。

2.根据权利要求1所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述数据采集系统还包括风速仪（4），压力传感器（9），温度传感器（10）；温度传感器（10）和压力传感器（9）设在LNG储罐（1）上；温度传感器（10）、压力传感器（9）、若干个甲烷浓度传感器、风速仪（4）分别与报警装置（7）相连接。

3.根据权利要求2所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是还包括控制终端（8）；数据采集系统还包括信号处理器（6）；温度传感器（10）、压力传感器（9）、若干个甲烷浓度传感器、风速仪（4）通过信号处理器（6）与报警装置（7）和控制终端（8）相连接；报警装置（7）与控制终端（8）之间通过信号线连接。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述水幕系统上有若干个水幕喷射装置（22），若干个水幕喷射装置（22）根据LNG储罐（1）大小，按照一定顺序和间距安装在LNG储罐（1）的底部外围四周；若干个水幕喷射装置（22）均可调节角度。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述水幕喷射装置（22）包括喷嘴（31）、可调节支架（32）、底座（33）；底座（33）分布在LNG储罐（1）的底部外围四周，喷嘴（31）的一端安装在底座（33）上，喷嘴（31）的另一端斜向LNG储罐（1）的上部与底座（33）形成一定角度，喷嘴（31）和底座（33）之间有可调节支架（32），喷嘴（31）与水流管线（23）相连通；喷嘴（31）和底座（33）之间的角度通过可调节支架（32）调节，底座（33）与LNG储罐（1）的底部处于同一水平面上。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述监测点阵列（2）分布在LNG储罐（1）的四周；所述监测点阵列（2）由若干个甲烷浓度传感器的监测点排列形成。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述监测点阵列（2）在水幕喷射装置（22）喷水时形成的水幕两侧均设有甲烷浓度传感器作为甲烷浓度监测点。

8.根据权利要求2或3所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述压力表（3）、流量控制器（5）、电磁阀（25）、水泵（24）、风速仪（4）、温度传感器（10）、压力传感器（9）、甲烷浓度传感器均为防爆设备和耐低温设备。

9.根据权利要求3所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述压力表（3）、流量控制器（5）、电磁阀（25）、水泵（24）、风速仪（4）、温度传感器（10）、压力传感器（9）、甲烷浓度传感器均通过数据线经信号处理器（6）转换后与控制终端（8）相连。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的一种多角度可调节LNG储罐水幕抑制系统，其特征是所述水幕喷射装置（22）的喷射角度设为一号、二号、三号、四号四个喷射角度，监测点阵列（2）沿LNG储罐（1）高度由下向上依次在四个不同高度上分布有1号、2号、3号、4号四个监测点阵列，水幕喷射装置（22）的四个喷射角度与四个不同高度的监测点阵列依次对应。

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