分散氣云的方法以及實施該方法的裝置制造方法
【專利摘要】從地上容器中泄漏氣體的事件中，通過在安裝于儲罐周圍的網(wǎng)狀圍欄上形成液體膜來限制形成的氣云的水平擴散。該膜是通過噴灑液體形成的。通過限制氣云在被網(wǎng)狀圍欄所環(huán)繞的區(qū)域中水平方向的運動，用空氣將氣云稀釋到安全濃度，將從所述區(qū)域逸出的氣體分成單獨的流。用于分散該氣云的裝置包括環(huán)繞容器安裝的固體圍欄以及安裝在固體圍欄的上部邊緣處的至少一個網(wǎng)狀圍欄。頂部上的噴灑器朝向網(wǎng)狀圍欄定向，并連接到液體源。具有開口的蓋固定在網(wǎng)狀圍欄的上部邊緣上，管路安裝到所述開口中。氣體和熱輻射探測器設(shè)置在儲罐和網(wǎng)狀圍欄之間，并且連接到控制液體供給到帶有噴灑器的頂部內(nèi)的系統(tǒng)。
【專利說明】分散氣云的方法以及實施該方法的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防火方法和裝置，尤其是，用來限制氣云擴散，分散所述氣云至安全濃度，并且如果所述氣云點燃則阻止火勢蔓延的方法和裝置，該氣云是由地上儲罐內(nèi)泄漏出來的可燃性和爆炸性的重氣體形成的。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)明人的USSR(第1695949A1號，IPC A62C3 / 00)證書公開了一種裝置，該裝置是為了阻止地上儲罐中泄漏出來的可燃性的、爆炸性的和有毒的氣體和液體所導致的突發(fā)事件的發(fā)展，儲罐設(shè)計成用來限制所述氣體以及所述液體的蒸汽的擴散，并且如果所述氣體和蒸汽點燃則阻止火勢的蔓延。這可以通過一種方法來實現(xiàn)，該方法包括用固體圍欄環(huán)繞所述儲罐的步驟，該圍欄是由柔性和阻燃的材料制成，并且其在所述儲罐內(nèi)部折疊形成防火堤，一旦發(fā)生緊急情況，展開所述的圍欄。
[0003]所述裝置包括:固體圍欄，該圍欄是由柔性和阻燃的材料制成，并且該圍欄在地上儲罐的內(nèi)部形成防火堤；升降殼體，該升降殼體連接到所述圍欄；輕氣體源，其通過軟管連接所述升降殼體；以及氣體探測器，其由所述儲罐放置。在這種情況下，探測器開始運行，來自于輕氣體源的輕氣體(氦氣)通過軟管提供到升降殼體內(nèi)。升降殼體帶動圍欄向上運動(使圍欄打開)，并且所述儲罐變成被圍欄環(huán)繞。所述的圍欄在其打開時防止氣體和蒸汽對人類、設(shè)備和附近的儲罐產(chǎn)生危險的后果，該危險后果是由可燃性的、爆炸性的和有毒的氣體和液體引起的；在這種情況下，有害氣體和蒸汽云從所述圍欄區(qū)域向上運動，并且分散到所述圍欄上方。
[0004]限制氣體和蒸汽擴散并且阻止火勢蔓延(如果所述氣體和蒸汽點燃時)的所述方法和所述裝置的應用并不是總是有效的。其原因在于:
[0005](a)在氣體點燃的情況下，應用制成圍欄的阻燃材料而不從圍欄上移走熱量(沒有冷卻圍欄)會導致圍欄的損壞。從下面來看很明顯:含氟塑料(在所述
【發(fā)明者】證書中其被引用作為阻燃圍欄的一種材料的例子)在327°C的時候開始慢慢地融化，并且在415°C時分解(轉(zhuǎn)變成粘性流體)，然而，例如，在含75% -99%甲烷的液化天然氣的燃燒過程中，火焰溫度達到1800°C。
[0006](b)當氣體由于點燃而爆炸時，氣體迅速膨脹形成沖擊變形壓力，并且因為所述圍欄是固體的，在所述壓力(爆炸壓力可能達到800-850千帕)下它會出現(xiàn)故障。
[0007](c)地上儲罐泄漏形成的重氣云在圍欄的上方分散得不充分；在圍欄的外面，多數(shù)所述氣云向下移動，擴散到整個地點，并且累積在自然的和人造的凹陷處、半圍封區(qū)域和其他類似區(qū)域。
[0008]USSR N0.843704, IPC A62C3 / 00的專利公開了一種裝置，該裝置通過一種方法來分散地上儲罐內(nèi)泄漏出的可燃性和爆炸性重氣體形成的氣云，該方法包括在地上儲罐周圍形成固體圍欄和在所述圍欄上的向上蒸汽射流簾。所述固體圍欄阻止氣云在儲罐下部沿水平方向擴散。所述簾阻止氣云在所述固體圍欄上方水平方向進行擴散，并且通過攜帶氣云提供氣云的有效分散。
[0009]所述裝置包括放置于所述儲罐周圍的固體圍欄、產(chǎn)生信號表明氣云的濃度達到了危險水平的氣體探測器以及還有蒸汽源。固體圍欄有帶開口的頂部。當氣體探測器探測到危險氣體濃度時，將蒸汽供給到頂部內(nèi)，并且在固體圍欄的上方形成蒸汽射流簾。
[0010]使用所述方法和所述裝置能夠阻止氣云的水平方向上的擴散并且能夠分散氣體，但是不能阻止氣云點燃時火勢的蔓延。(點燃是在蒸汽簾包圍的區(qū)域中某些因素(例如，火花，等等)所造成的，或者是暴露在高強度熱輻射的結(jié)果，該熱輻射是由此區(qū)域外的火焰中心傳播而來的)。
[0011]此外，所述方法和所述裝置的應用有限。將所述方法和所述裝置的應用于提高存儲重氣體的地上儲罐的防火安全只有當有生產(chǎn)用蒸汽時才在經(jīng)濟上有效。因此，安置在小容量設(shè)備和人口中心的小型儲罐(容量最大100立方米)沒有配置有分散氣云的裝置，并且因此，它們呈現(xiàn)出增長的火災危險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是改善地上儲罐的防火安全，該儲罐裝有可燃性的和爆炸性的重氣體，該目的還包括通過一種經(jīng)濟的方法改善小型地上儲罐(容量最大IOOm3)的防火安全。
[0013]根據(jù)本發(fā)明，提供一種分散由地上儲罐泄漏形成的氣云的方法，該方法包括限制所述氣云水平方向上的擴散并用空氣將氣云稀釋到安全濃度的步驟，其特征在于，通過在所述儲罐周圍安裝的網(wǎng)狀圍欄上形成液體膜來限制氣云在水平方向上的擴散，通過將所述液體噴灑到所述網(wǎng)狀圍欄上來形成液體膜，并且通過在由所述網(wǎng)狀圍欄所環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)限制所述氣云在垂直方向上的擴散以及將從所述區(qū)域逸出的氣云分成單獨的流來實現(xiàn)用空氣將所述氣云稀釋到安全濃度。
[0014]由于該膜不透上述氣云，所以通過在所述網(wǎng)狀圍欄上形成所述膜來限制氣云在水平方向上的擴散。
[0015]除了限制氣云在水平方向上的擴散外，形成于網(wǎng)狀圍欄上的所述膜也阻止火勢的蔓延，該火勢由于氣云在由網(wǎng)狀圍欄所包圍的區(qū)域內(nèi)點燃但沒有爆炸所造成，并且還阻止由該區(qū)域外的火焰中心擴散來的高強度熱輻射所引起的所述氣云的點燃。這是由于網(wǎng)狀圍欄上的所述膜在直接暴露于火焰或者高強度熱輻射時不會揮發(fā)，并且它也將熱輻射的強度(從點燃的氣云和從外部火焰中心)降低到安全值。
[0016]當在網(wǎng)狀圍欄環(huán)繞的區(qū)域中發(fā)生氣云爆炸性點燃的情況下，所述網(wǎng)狀圍欄上的所述膜也阻止火勢的蔓延。這是由于當沖擊波影響網(wǎng)狀圍欄，所述網(wǎng)狀圍欄上的所述膜破壞，并且通過網(wǎng)狀圍欄的單元釋放額外的壓力；于是恢復了所述膜的完整性，并且只在所述區(qū)域內(nèi)發(fā)生氣云的燃燒，從而阻止火焰的蔓延。
[0017]在網(wǎng)狀圍欄上形成液體膜并且在由網(wǎng)狀圍欄環(huán)繞的區(qū)域中限制氣云在垂直方向上的自由擴散導致切斷對燃燒區(qū)域的氧氣供給，并且氣云的燃燒熄滅，這阻止了突發(fā)事件的發(fā)展和含氣體儲罐的毀壞。
[0018]在由所述網(wǎng)狀圍欄的環(huán)繞區(qū)域中限制氣云在垂直方向上的自由擴散和將從區(qū)域中逸出的氣云分成單獨的流使氣云密度降低并使其與周圍空氣有效的混合(用空氣稀釋)，從而將氣云中的氣體濃度降低到安全濃度。這應歸于以下原因:[0019](a)存貯液態(tài)氣體的地上儲罐泄漏重氣體形成的氣云的溫度明顯低于環(huán)境溫度(例如，液態(tài)天然氣的沸點在_158°C到_163°C之間)，并且因此，由于周圍介質(zhì)與該氣云之間的對流熱交換，地上儲罐泄漏氣體形成的氣云被加熱，由此導致氣云濃度的下降。當將氣云分成單獨的流時，由于周圍介質(zhì)與氣體云之間的接觸面積增加，它們的對流熱交換變快，導致氣云的密度快速地降低。
[0020](b)作為對在由網(wǎng)狀圍欄環(huán)繞的區(qū)域中限制氣云在垂直方向上的擴散的回應，氣云中的壓力增加，因此在所述氣云流中的氣云的速度也提高，這導致了周圍介質(zhì)與該氣云之間的熱交換效率提高，以及該氣云與空氣的有效混合(用空氣稀釋)。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，還提供一種用來分散地上儲罐泄漏形成的氣云的裝置，該裝置包括:固體圍欄，固體圍欄環(huán)繞所述地上儲罐安裝；氣體探測器，氣體探測器安置在所述地上儲罐和所述固體圍欄之間，并且連接到控制系統(tǒng)；和具有開口的頂部，其特征在于，在所述固體圍欄的上邊緣上安裝有至少一個網(wǎng)狀圍欄，在所述網(wǎng)狀圍欄的邊緣上有具有開口的蓋，在所述蓋的開口中安裝有管路，所述的頂部連接到液體源，并且在所述頂部的開口中安裝有噴灑器，這些噴灑器朝向所述網(wǎng)狀圍欄定向。
[0022]所述裝置可以包括安裝成相對彼此具有間隙的兩個網(wǎng)狀圍欄，其中在所述圍欄之間安置具有噴灑器的頂部。
[0023]所述裝置可以包括熱輻射探測器，熱輻射探測器被安置在網(wǎng)狀圍欄與地上儲罐之間，并且連接到控制系統(tǒng)。
[0024]在正常情況下的操作(網(wǎng)狀圍欄上沒有液體膜)，網(wǎng)狀圍欄暴露于空氣中，并且在沒有可燃性和爆炸性氣云形成的分散過程中形成無關(guān)緊要的氣體蒸汽。
[0025]當出現(xiàn)危險氣體濃度時，所述氣體探測器發(fā)信號給控制系統(tǒng)。這種情況發(fā)生后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令給執(zhí)行裝置，并且執(zhí)行裝置將液體從液體源供給到頂部。
[0026]安裝在頂部的開口中的噴灑器將液體噴灑到網(wǎng)狀圍欄上，從而在所述網(wǎng)狀圍欄上以如下方式形成液體膜:
[0027]-所述網(wǎng)狀圍欄變成不透氣云；
[0028]-氣云在由網(wǎng)狀圍欄環(huán)繞的區(qū)域中點燃的情況下，火勢被阻止不擴散到網(wǎng)狀圍欄外；
[0029]-當網(wǎng)狀圍欄暴露于強熱輻射時氣云不被點燃時，該強熱輻射來自位于網(wǎng)狀圍欄所環(huán)繞的區(qū)域外的熱輻射源。
[0030]在溫暖的季節(jié)，水被用來作為該液體，并且在寒冷的季節(jié)，防凍劑被用來作為該液體。
[0031]蓋限制了氣云在由網(wǎng)狀圍欄環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)垂直方向上的自由擴散。當液體膜存在于網(wǎng)狀圍欄之上時，氣云產(chǎn)生升高的壓力。在此壓力下，氣云加速通過開口從區(qū)域逸出。
[0032]安裝在蓋開口內(nèi)的管路將從網(wǎng)狀圍欄和蓋之間的密封空間逸出的氣體分成單獨的流；這樣做，氣云的密度降低，這是因為當氣云流動通過管路時，該氣云與周圍介質(zhì)的熱交換效率提高，還因為當氣云流出管路時氣云與空氣的有效混合(通過空氣稀釋)，這樣做的結(jié)果是將氣云中的氣體濃度降低到安全濃度。
[0033]熱輻射探測器指示:來自于裝置外火源的危險的高強度的熱輻射影響裝置。就像氣體探測器一樣，這些探測器連接到控制系統(tǒng)。當控制系統(tǒng)接收到來自熱輻射探測器的信號時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令給執(zhí)行裝置。執(zhí)行裝置將液體供給到各個噴灑器，并且在網(wǎng)狀圍欄上形成液體膜，該液體膜將有影響的熱輻射強度降低到安全值。因此，除了解決分散地上儲罐泄漏的重氣體形成的氣云之外，該裝置也解決了在儲罐的整個使用期保護儲罐和包含在由網(wǎng)狀圍欄所環(huán)繞的區(qū)域中的設(shè)備、管路以及管路配件不受熱輻射的危險影響，從而提高其防火安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]本發(fā)明將參照附圖進行說明，其中:
[0035]圖1示出具有一個網(wǎng)狀圍欄的裝置的實施例，該裝置用來分散地上儲罐泄漏重氣體時所形成的氣云；并未示出安裝在蓋上的開口內(nèi)的管路和具有噴灑器的頂部；
[0036]圖2示出圖1中A的視角。
[0037]圖3示出裝置的蓋上的管路的位置。
[0038]圖4示出具有兩個網(wǎng)狀圍欄(前視圖)的裝置的實施例；并未示出安裝在蓋的開口內(nèi)的管路；
[0039]圖5示出圖4中的B-B截面圖。
【具體實施方式】
[0040]根據(jù)本發(fā)明的用于分散氣云的方法可在如下裝置中實現(xiàn)，該裝置包括安裝在包含重氣體的地上儲罐2周圍的固體圍欄I。在固體圍欄I的上邊緣上安裝了包括框架3的網(wǎng)狀圍欄，該框架是長方柱形的，其上附有網(wǎng)狀板4 (這些網(wǎng)狀板包括由金屬或者其它材料制成的網(wǎng)絲和框架)。具有開口的頂部5附到所述網(wǎng)狀圍欄的框架3上。在頂部5的開口內(nèi)安裝有噴灑器6，噴灑器朝向網(wǎng)狀板4定向。頂部5通過控制系統(tǒng)7連接到液體源(未示出)。在儲罐2和固體圍欄I之間安裝有氣體探測器8，氣體探測器設(shè)計成通知氣云中危險氣體的濃度的發(fā)展。氣體探測器8連接到控制系統(tǒng)7。在網(wǎng)狀圍欄的框架3的上邊緣上附連有具有開口 10的蓋9。在開口 10中安裝有管路11。
[0041]管路11的最小高度h^、和這些管路之間的最小距離選擇成使氣云的有效分散發(fā)生(一旦氣云被分散，氣云中的重氣體的地面最大濃度不會超過其可燃下限(LFL) 20% )。h最小和r最小的值可以通過以下方程式計算:
[0042]
【權(quán)利要求】
1.一種用于分散由地上儲罐泄漏形成的氣云的方法，所述方法包括限制所述氣云在水平方向上擴散的步驟和用空氣將氣云稀釋到安全濃度的步驟，其特征在于，通過在網(wǎng)狀圍欄上形成液體膜來限制氣云在水平方向上的擴散，所述網(wǎng)狀圍欄安裝在所述儲罐周圍，通過將所述液體噴灑到所述網(wǎng)狀圍欄上而形成所述液體膜，并且通過在由所述網(wǎng)狀圍欄環(huán)繞的區(qū)域內(nèi)限制所述氣云在垂直方向上的擴散以及將從所述區(qū)域逸出的氣云分成單獨的流來實現(xiàn)用空氣將所述氣云稀釋到安全濃度。
2.一種用于分散由地上儲罐泄漏形成的氣云的裝置，所述裝置包括:安裝在所述地上儲罐周圍的固體圍欄；氣體探測器，所述氣體探測器安置在所述地上儲罐和所述固體圍欄之間，并且連接到控制系統(tǒng)；以及具有開口的頂部，其特征在于，在所述固體圍欄的上邊緣上安裝有至少一個網(wǎng)狀圍欄，在所述網(wǎng)狀圍欄的上邊緣上安裝有具有開口的蓋，在所述蓋的開口內(nèi)安裝有管路，具有開口的頂部連接到液體源，并且在所述頂部的開口內(nèi)安裝有噴灑器，所述噴灑器朝向所述網(wǎng)狀圍欄定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述固體圍欄的上邊緣上安裝有被一間隙間隔開的兩個網(wǎng)狀圍欄，并且將所述頂部安置在所述兩個網(wǎng)狀圍欄之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，在所述儲罐和所述網(wǎng)狀圍欄之間安置有熱輻射探測器，所述熱輻射探測器連接到所述控制系統(tǒng)。
【文檔編號】A62C3/06GK103747837SQ201280028357
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月28日
【發(fā)明者】米爾雅利·卡米托維奇·烏斯馬諾夫, 瓦迪姆·列昂尼多維奇·卡波夫, 瓦西里·朱里維奇·施姆科 申請人:米爾雅利·卡米托維奇·烏斯馬諾夫