一種用于浮頂罐浮船的消防系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種用于浮頂罐浮船的消防系統，采用噴淋式滅火，包括分布在浮頂罐浮船的所有空間中的消防噴頭和將滅火介質輸送到消防噴頭的消防管網；所述的消防管網中的各種管道包括剛性的管道，所述的剛性管道構成所述的浮船的骨架。本實用新型的技術方案中，由于將消防管網與浮頂罐浮船的骨架結構合二為一，在加裝消防系統前后，浮頂罐浮船的重量變化較小，同時節省了材料。
【專利說明】一種用于浮頂罐浮船的消防系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種消防領域，特別涉及一種設置在浮頂罐浮船上的消防系統。

【背景技術】
[0002]浮頂罐分為外浮頂和內浮頂兩類，狹義而言，浮頂罐常指外浮頂罐，不包含內浮頂罐，而內浮頂罐是一種特殊的拱頂罐，是拱頂罐與浮頂罐結合的新型儲罐。浮頂罐一般包括罐底、罐壁和浮頂組成，浮頂儲罐的浮頂是一個漂浮在貯液表面上的浮動頂蓋，隨著儲液的輸入輸出而上下浮動，浮頂與罐壁之間有一個環形空間，這個環形空間有一個密封裝置，使罐內液體在頂蓋上下浮動時與大氣隔絕，從而大大減少了儲液在儲存過程中的蒸發損失。采用浮頂罐儲存油品時，可比固定頂罐減少油品損失80%左右。常見的浮頂罐的浮頂結構形式是單盤式和雙盤式。單盤式浮頂是由環形船艙和圓形單盤頂板所構成。雙盤式浮頂是由上盤板、下盤板和環形船艙所組成，均由鋼板拼焊而成。外浮頂與內浮頂油罐的使用，大大減少了油氣損耗，既有利于環保，又可降低油品儲罐的火災危險幾率與火災危險程度，越來越受到青睞。
[0003]隨著石化工業的不斷發展，浮頂儲罐的容積都比較大，近年來單罐5萬m3及以上的大型鋼制外浮頂儲罐不斷增多就是有力的佐證。但是，大型儲罐一旦發生火災，就可能引發重大事故，造成巨大損失。多年以來，對大型外浮頂儲油罐的消防措施通常采用的泡沫滅火系統輔以固定式泡沫炮進行滅火，罐壁安裝環形噴淋系統對罐壁降溫處理。通過事故救援分析，大型外浮頂儲油罐火災具有以下特點:
[0004]1、大型浮頂油罐起火后，燃燒部位都限于浮頂與罐壁間的密封裝置處，初起時火勢不是很大，比較容易被撲滅。當液體溫度大于閃點后，蔓延速度急劇加快，密封裝置的受損范圍與程度也越來越大。若出現整個密封圈燃燒，或者浮頂側傾，甚至沉底現象，后果將是災難性的。
[0005]2、起火后往往形成多點燃燒，給撲救工作增加了困難。由于密封裝置上的擋雨板、泡沫堰板等設施，在火災過程中會出現不同程度的變形、損壞、翻轉、卷曲等現象，將直接影響到泡沫的正常流動，由于不能覆蓋燃燒液面，泡沫起不到隔絕空氣、遮斷熱輻射、阻止可燃液體蒸發的目的，造成火災長時間不能撲滅。
[0006]3、由于火焰常常處在兩個泡沫發生器的中間位置，使產生器噴出的泡沫不能迅速覆蓋起火部位。高架炮塔上的固定泡沫炮，因為射距有限，一般只能把泡沫打在罐頂的中間部位，同樣起不到滅火效果。而各種固定式泡沫滅火設備的大量投用，會快速降低泡沫滅火劑的貯備量，時間一久，可能造成泡沫液供給不足的嚴重后果。
[0007]4、當前罐區的火災報警主要有兩種形式:人工報警與火災自動報警系統報警。依靠人工報警，容易出現漏報、誤報、遲報或錯報現象，發現火情時，往往已錯過了第一報警時間。而火災自動監測報警系統，也有其局限性。當其發出聲光報警信號后，都需要根據顯示的地址碼，到現場進行人工檢查或確認，認定報警的類別與真偽。火災發現過程曲折，致使火情進一步發展，無形中增加事故撲救難度。
[0008]5、一旦火情得到確認，首先應立即啟動罐上固定消防設施，消防水泵約需2分鐘以上方可投入運行，把水送到著火油罐，對油罐實施有效冷卻保護；同時，啟動泡沫系統泵組，需要大約5分鐘將泡沫液送入著火油罐區域，又需要大約5分鐘方可使泡沫發生器達到合格的滅火泡沫，形成全淹沒窒息滅火。此時，火勢已經進一步發展，甚至可能形成災難性爆燃，嚴重影響撲救效果，甚至直接導致滅火失敗。
[0009]6、強對流及大風天氣易給儲罐滅火帶來的負面影響。眾所周知，雷暴雨期間，都伴有強風出現，另外，隨著火勢的發展，極易在局部形成強對流現象，可能對罐上的固定式消防冷卻水系統的噴水強度產生影響，削弱了固定式消防冷卻水系統對著火罐的冷卻保護效果，嚴重的還會出現冷卻空白點，增加了罐壁變形的威脅。這一現象離罐的上沿口越近越明顯。
[0010]從上述可見，現有的浮頂罐消防措施存在諸多局限性，主要表現為:
[0011]1、火災確認反應時間長，致使火災發展，增加救援難度；
[0012]2、滅火系統動作時間長，加劇火災損壞程度，影響泡沫覆蓋效果；
[0013]3、滅火過程泡沫消溶量大，滅火進程增大，泡沫液供應受限；
[0014]4、整體救援時間過長，消防冷卻水用量大，造成資源浪費，甚至形成次生災害；
[0015]5、泡沫滅火劑有效期一般為兩年，而且還對儲存溫度有限定要求，對使用單位的維護成本很高。
[0016]因此，目前浮頂罐浮船所采用的消防系統需要綜合使用噴淋系統，因為噴淋系統能分布浮船的各個角落以及浮頂與罐壁之間，如果發現起火點，就能快速滅火。但是，這樣的噴淋系統需要比較密集的管網傳送滅火介質，這樣，將加重整個浮船的重量，不利于浮船工作。


【發明內容】

[0017]本實用新型的目的是提供一種用于浮頂罐浮船的消防系統，該消防系統采用噴淋的方式將滅火介質淹沒火點，隔絕起火燃燒物質與空氣中的氧氣窒息滅火，同時，噴淋的水汽帶走大量的熱量而降溫，徹底滅火。
[0018]技術方案是一種用于浮頂罐浮船的消防系統，采用噴淋式滅火，包括分布設置在浮頂罐浮船上表面的消防噴頭和將滅火介質輸送到消防噴頭的消防管網；所述的消防管網中的各種管道包括剛性的管道，所述的剛性管道構成所述的浮船的骨架。
[0019]本實用新型的技術方案中，由于將消防管網與浮頂罐浮船的骨架結構合二為一，在加裝消防系統前后，浮頂罐浮船的重量變化較小，同時節省了材料。
[0020]本實用新型的優選方式中:滅火介質包括消防用水或者氮氣。同時消防噴頭包括兩種雙流體噴霧噴頭和氮氣噴頭，其中兩種雙流體噴霧噴頭分別設置在密封圈內和伸出浮頂罐浮船上表面，氮氣噴頭則介入到浮頂罐浮船內部。
[0021]消防管網為環形管與徑向主干管組成相互連通的滅火介質流動管網。主供管路從儲油罐中部采用柔性管道與所述的主干管連通。并且柔性管道采用隨行環形結構。
[0022]另外，還包括監控系統，所述的監控系統包括設均布置于浮頂罐浮船中感溫電纜，以及監控中心和設置在消防管網中的選擇控制閥；所述的感溫電纜分別與所述的控制中心通信連接，消防管網中的各選擇控制閥分別由控制中心控制。這樣成為一種自動消防系統，在檢測到有火災發生時，監控中心控制各消防管網中的各選擇控制閥閉合，消防介質如水、氮氣等級將很快通過各種噴頭在浮頂罐浮船中的各個部位快速充滿，使火點窒息滅火的同時，降低溫度，當溫度恢復正常時，監控中心通過感溫電纜獲后，控制各選擇控制閥斷開，勝利完成滅火任務。
[0023]以下將結合附圖和實施例，對本實用新型進行較為詳細的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型的實施例原理圖；
[0025]圖2為本實用新型的實施例1結構圖(一);
[0026]圖3是圖2中A放大；
[0027]圖4是圖2中B放大；
[0028]圖5為本實用新型的實施例1結構圖(二);
[0029]圖6為本實用新型實施例1俯視圖；
[0030]圖7為圖6部分放大圖；
[0031]圖8第二噴頭外形圖；
[0032]圖9第三噴頭外形圖；
[0033]圖10第一噴頭外形圖。
[0034]圖中:1、選擇控制閥，2、第一噴頭，3、第二噴頭，4、第三噴頭，5、感溫電纜，6、浮頂罐浮船，7、罐壁，8、供氣環管，9、供水環管，10、浮船上表面，11、浮船下表面，12、火警控制電路，13、密封結構，14、供氣總管，15、供水總管，16、主干管，18、供氣干管，19、供水干管，
21、氮氣入口，22、氮氣噴口，31和41是進水管，32和42是進氣管，43、噴口，33、橫向噴縫，34、縱向噴縫。

【具體實施方式】
[0035]實施例1，本實施例是一種用于浮頂罐浮船上安裝的消防系統，如圖3所示，本實施例的消防系統中包括有提供滅火介質的介質源，本實施例中采用消防用水和氮氣作為滅火介質，消防管網將消防用水和氮氣源源不斷地輸送到浮頂罐浮船的空間各處，通過如圖8、9、10所示的第二噴頭3，第三噴頭4和第一噴頭2這三種噴頭霧化噴霧，彌漫到整個浮頂罐浮船6上表面和環狀密封結構13中，通過氧氣隔離空氣中的氧氣對火苗進行窒息滅火，通過水汽充分吸收熱量降溫，使著火點達不到燃點，徹底滅火。
[0036]如圖1所示是本實施例的消防系統的原理圖，通過自制或者原有存儲的大量氮氣和消防儲水組成的水源和氣源，利用供所總管14和供水總管15輸送到作為浮頂罐浮船6骨架的管道組成的管網中，這些管網中有供氣干管19和供水干管19，分別與供氣干管19和供水干管19連通的供氣環管8和供水環管9，然后通過安裝在供氣環管8和供水環管9或者供氣干管19和供水干管19上的三種噴頭將水和氣霧化噴出。
[0037]如圖2、3、4、5、6、7所示，本實施例中采用了三種噴頭，第二噴頭3由于可以充分地照顧到環狀的密封結構13中各個部位，在一種狹長的空間內，采用一種橫向噴縫33和縱向噴縫34的方式，其中橫向噴縫33可以噴出較遠的距離，縱使向噴縫34可以噴出相對較近的距離。在浮頂罐浮船6的浮船上表面10均勻布局第三噴頭4，第三噴頭4可以向周圍均勻噴霧，在浮船上表面10和浮船下表面之間的浮頂罐浮船6內布局有氮氣噴頭，這就是第一嗔頭2。
[0038]在浮頂罐浮船6周圍的環狀密封結構13中也分布有這第二噴頭，主要是通過第二噴頭3、第三噴頭4噴出水和氮氣組成的氣霧和第一噴頭2噴出的氮氣。如圖3所示，供氣總管14和供水總管15組成的主干管16是與氣源和水源相連的，消防用水和消防用的氮氣通過分別供氣總管14和供水總管15輸入到供氣干管19和供水干管19，如圖4所示，供氣干管19和供水干管19為交叉安裝的骨架管，分別與供氣環管8和供水環管9連通，供氣環管8和供水環管9的密度根據實際情況設置，與氣源和水源的壓強相關，一般說來，如果水源和氣源的壓強較大，則一個噴頭作用的區域較大，供氣環管8和供水環管9的密度可以小一些,反之亦然。本實施例中,供氣總管14和供水總管15組成的主干管16從儲油罐油區中部采用柔性防腐蝕材料制作的管道供應，并采用隨行環繞避免管道纏繞，延伸使用壽命和降低維修幾率。
[0039]如圖8、9、10所示是三種本實施例中使用的三種噴頭的外形圖，其中第二噴頭3和第三噴頭4是兩種雙流體噴霧噴頭，分別從進水管31、41和進氣管32、42中注入一定壓強的水和氮氣,分別從噴頭中噴出霧化氣體,第二噴頭3從噴口 33中,第三噴頭4從兩種開關分別為橫向噴縫43和縱向噴縫44中噴出。第一噴頭2只有單獨的流體氮氣入口 21和氮氣出口 22，根據需要布置在浮頂罐浮船6內各處。
[0040]作為消防系統，需要進行自動監測和控制滅火，因此，本實施例中，還設置有監控系統，監控系統包括設均布置于浮頂罐浮船6中感溫電纜5，以及監控中心和設置在消防管網中的選擇控制閥I ;如圖1所示，也就是一種自動探測報警控制系統。感溫電纜5分別與控制中心通信連接，消防管網中的各選擇控制閥I分別由控制中心控制。這樣成為一種自動消防系統，在檢測到有火災發生時，監控中心控制各消防管網中的各選擇控制閥I閉合，消防介質如水、氮氣等將很快通過各種噴頭將浮頂罐浮船中的各個部位快速充滿，使火點窒息滅火的同時，降低溫度，當溫度恢復正常時，監控中心通過感溫電纜獲后，火警控制電路12控制各選擇控制閥斷開，勝利完成滅火任務。
[0041]本實施例中，進行滅火效果分析之前，對浮頂罐的浮船內部結構和材質進行分析，通過精密計算，利用供水管網和供氣管網形成浮船骨架，減輕了增加滅火系統而造成的荷載，不影響浮船的本身強度與功能。按照專用的雙相流噴頭如圖8、9、10所示的三種噴頭，它們的有效作用面積，以儲罐浮船外環開始均勻布置。噴頭安裝立管長度以噴口距離浮船表面高度為l(Tl2cm為宜。與此同時，針對浮頂罐浮船與罐壁之間采用二次密封的結構，本實施例對雙相流噴頭進行了改善，利用密封槽內部狹長結構，將管路直接透過浮船接入，與噴頭形成局部全淹沒環境，防止蔓延或復燃。另外，由于浮船本身需要配置降溫等設備，致使浮船內部空間較大，長期運行在高揮發環境中易造成可燃揮發氣聚集，一旦遇見火源也會形成火災，因此，在集成時本發明考慮了內部單設氮氣噴頭，可有效防止甚至快速惰化，確保浮船內部安全。本發明為了滅火劑供應的安全性，根據儲油罐火災或石油氣爆燃多發于浮船上部空間，易對結構和管路造成損壞，設計主供管路從儲油罐油區中部采用柔性防腐蝕材料制作的管道供應，并采用隨行環繞避免管道纏繞，延伸使用壽命和降低維修幾率。
[0042]與現有儲油罐消防防范措施相比，本實施例的主要優點在于系統響應時間短，滅火速度快，資源消耗少，性價比高，生命周期長，維護成本低，環保安全無次生災害等，其應用于內浮頂罐效果顯著，具體體現有:
[0043]1、本發明將滅火系統與浮盤集成，同時利用石油化工企業自有的氮氣資源和市政供水或廠區消火栓供水管網，整體綜合利用率高；另外，本發明的水相和氣相工作壓力都屬于低壓范疇，對管道材質要求不高，明顯降低石油化工企業的工程建設成本。
[0044]2、本發明采用氮氣和細水霧同時作用滅火，兩種介質均屬于綠色環保滅火劑，不會產生次生災害。因此，在火災報警時無須確認即可直接啟動，縮短滅火系統響應時間，將火情控制在發展初期。
[0045]3、本發明配套的專用噴頭的工作原理為切割火源根部，分隔可燃物與火焰，將根部火源采用細水霧降溫、窒息直至完全熄滅，上部火焰采用氮氣快速混合，降低氧氣濃度，達到滅火目的。雙相流技術的采用增強了滅火效能，滅火效果明顯。
[0046]4、本發明專用噴頭擁有專利技術，將噴頭水霧霧滴粒徑控制在400 μ m以下,在極短滅火過程中，水消耗量極少，且在降溫過程中汽化，不易造成積水等次生災害；同時噴入的氮氣可直接排放于空氣，不會對環境造成危害，安全環保。
[0047]5、本發明中，采用的氮氣為惰性氣體，儲存過程中不會出現效能降低、變質等現象，因此，其生命周期幾乎不受限，規避了現有泡沫系統的泡沫液兩年必須換新的局限，節約了維護成本；同時石油化工企業中一般配置有大型制氮裝置與大型氮氣儲罐，氮氣通過空氣分離可隨時保證氮氣供應數量與質量，造價低廉，無需擔心滅火劑量受限的影響。
[0048]6、本發明中的專用噴頭組件結構孔洞最小值為3mm，對水質要求低，無需增加過多的過濾設施，日常維護成本幾乎為零，大大降低了企業的維護費用。
[0049]本實施例在規避現有消防系統的缺陷的同時，吸取了先進經驗，針對浮頂罐的火災特征和結構特征，采用雙相流技術，利用浮船本身結構骨架設置水路和氣路管道，通過浮船上層按需布置專用噴頭，實施儲罐浮船表面滅火目的，同時正對火災重點部位一一密封圈與罐壁連接處，采用特殊噴頭，對密封圈內進行局部全淹沒保護，將火因控制在初期，直至消滅。另外，可根據實際情況針對浮船的特殊結構形式，對浮船內部空間布置單獨的氮氣噴頭，快速惰化，杜絕內部爆燃的可能，真正做到全方位、無死角保護。其優勢在于:
[0050]其一、滅火速度快。水氣共同作用，形成環形細水霧錐，將浮船表面明火從根部壓縮分隔，在快速汽化的同時抑制氧氣的進入，形成窒息環境熄滅火焰；與此同時，噴入的氮氣與環境空氣及時融合，降低環境氧濃度、可燃石油氣濃度，并快速排出儲罐內部，達到滅火目的。
[0051]其二、滅火具有針對性。對于浮船表面，采用全淹沒方式切斷火焰根部，阻止燃燒擴大，并快速隔離窒息滅火；對于密封圈內部，采用專用噴頭，沿結構方向形成全密封水幕，隔斷火焰與可燃物，并降低環境溫度和氧濃度，阻止油氣進一步揮發和燃燒，實現滅火目的；對于浮船內部空間，設置氮氣噴頭，及時惰化可燃油氣，阻止火災的蔓延。
[0052]其三、工程造價經濟。本發明無需單獨布置管道，綜合利用供水供氣管道形成浮船承重骨架，在實現滅火裝置功能的同時有限增加浮船造價和質量，但從整體工程造價而言，特別是與傳統設計消防設施方案對比，經濟性明顯。
[0053]其四、維護成本低。本發明采用普通市政水壓級供水和低壓供應氮氣(< 1.2MPa)，無需特別處理，水劑介質可綜合利用市政消火栓管網或自來水管網供應，氮氣介質可綜合利用石化企業生產工藝環節已有的空分裝置供應或獨立配置空分裝置從空氣中直接分離，兩種介質均不存在有效期限制，不需要按時更換，大幅度降低企業維護成本。
[0054]其五、資源消耗少，無次生災害。對于日漸緊缺的水資源，本發明采用細水霧的原理，在滅火過程中，減少了水資源的消耗量，同時，滅火時間短，更進一步減少了水資源的浪費。另外，氮氣來源于空氣分離，直接成本僅僅包含電耗和設備折舊，滅火完成后對環境不造成任何次生災害，符合綠色環保發展要求。
【權利要求】
1.一種適用于浮頂罐浮船的消防系統，采用噴淋式滅火，包括分布設置在浮頂罐浮船上表面的消防噴頭和將滅火介質輸送到消防噴頭的消防管網，其特征在于:所述的消防管網中的各種管道包括剛性的管道，所述的剛性管道構成所述的浮船的骨架。
2.根據權利要求1所述的用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:所述的滅火介質包括消防用水或者氮氣。
3.根據權利要求1所述的用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:所述的消防噴頭包括雙流體噴霧噴頭。
4.根據權利要求3所述的用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:在所述的浮頂罐浮船的上表面與下表面之間還設置有氮氣噴頭。
5.根據權利要求1所述的用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:所述的消防管網為環形管與徑向主干管組成相互連通的滅火介質流動管網。
6.根據權利要求5所述的用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:主供管路從儲油罐中部采用柔性管道與所述的主干管連通。
7.根據權利要求6所述的用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:所述的柔性管道采用隨行環形結構。
8.根據權利要求1至7中任一所述用于浮頂罐浮船的消防系統，其特征在于:還包括監控系統，所述的監控系統包括設均布置于浮頂罐浮船中感溫電纜，以及監控中心和設置在消防管網中的選擇控制閥；所述的感溫電纜分別與所述的控制中心通信連接，消防管網中的各選擇控制閥分別由控制中心控制。
【文檔編號】A62C3/10GK204134083SQ201420559162
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月27日 優先權日:2014年9月27日
【發明者】唐超成, 馮毅, 陳玉萍, 寇建中, 周盛勇 申請人:廣東銳捷安全技術股份有限公司